基于物联网的公交车收费系统设计.docx

基于物联网的公交车收费系统一 系统设计整体设计公交车收费系统使用Android数据网关，连接无线AP点，通过串口跟控制芯片连接，控制芯片将RFID读卡器的数据通过无线AP发送，对公交卡用户执行开户、充值、余额查询、销户、消费等操作。系统框图如下：公交车收费系统的硬件设备主要包括：(1) Android后台：程序的运行环境，处理获取的卡号，执行相关操作，并显示金额。(2) RFID读卡：读卡设备，用于读取IC卡数据。(3) Wi-Fi模块：通过串口线与高频RFID读卡器相连，将读卡数据通过Socket连接发送给安卓后台管理程序。(4) 高频IC卡：用户公交卡。公交系统数据库的设计本系统数据库非常简单，在实验室阶段，我们可以只用一个用户表即可完成，简单期间，下表只注册用户姓名，联系电话，如果需要可以添加更多的用户信息，比如年龄，工作单位之类的。表名: 公交用户表结构字段名数据类型长度主键索引外键说明User_IDInt8用户编号User_nameString20姓名ID_NOString18身份证号，实名认证公交卡IcardStringyes公交卡号StatusBool1卡状态：0正常，1暂停使用以及其他状态TelString11用户联系电话PasswordString20消费密码，用以特定时候验证身份MoneyFloat余额ScoresFloat消费积分，特定情况下使用Con_logsText用以记录消费日志软件部分： 软件部分功能基本开发完成了信息查询：WiFi模块通过tcp/ip跟安卓后台通讯（软硬件交互部分）： Wifi模块跟单片机的连接：通过USARTESP8266模块引脚图通过串口通信的话。模块连线就比较简单了，只需要:ESP8266 STM32GND GND3.3V3.3VTXDPA3 /IO口功能复用，串口收发数据RXD PA2Wifi模块使用：ESP8266支持AT指令：在AT模式下可以通过串口的AT指令对系统参数做配置。指令格式如下：AT+=例如：“AT+CWMODE”查询当前模块的WIFI模式。例如：“AT+CWMODE=3”设置模块WIFI模式为AP+STA模式。这里是所有支持的AT指令：ESP8266模块支持三种模式：AP模式，STA和AP+STA模式我们考虑采用AP模式：即模块作为无线WIFI热点，允许其他WIFI设备连接到本模块，实现串口与其他设备之间的无线（WIFI）数据转换互传。AP模式下包括三个子模式: TCP 服务器、TCP 客户端， UDP将本模块设置成TCP服务器端的过程：使用AT指令AT+CWMODE=2设置模块WIFI模式为AP模式AT+RST重启生效AT+CWSAP=”myWIfi”,”12345678”,1,4设置模块的AP参数：SSID为myWifi，密码为12345678，通道号为1，加密方式为：WPA_WPA2_PSKAT+CIPMUX=1开启多连接AT+CIPSERVER=1,8888开启SERVER模式，设置端口为8888安卓端的TCP/IPTransmission Control Protocol/Internet Protocol的简写，中译名为传输控制协议什么是Socket？Socket是应用层与TCP/IP协议簇通讯的中间抽象层，Socket是一组接口，它把复杂的TCP/IP协议簇的内容隐藏在套接字接口后面，我们无需关心协议的实现，只需使用Socket提供的接口即可。安卓端创建服务器端的步骤：1. 创建ServerSocket对象，绑定监听端口2. 通过accept（）方法监听客户端请求3. 连接建立之后，通过获取输入流，取得客户端请求信息4. 创建输出流，返回给客户端信息5. 关闭资源安卓端创建客户端的步骤：1. 创建socket对象，指定需要链接的服务器地址和端口号2. 建立连接后，获取输出流，向客户端发起请求信息3. 获取输入流，读取服务器端反馈的信息4. 关闭相应资源读卡器部分 ： 主要内容包括:STM32芯片与RC522模块的通信，RC522模块与IC卡之间的识别过程RC522引脚图：1.rc522与单片机的引脚设置：RC522引脚图在使用不同类型接口的时候，RC522的引脚作用会不同，在与单片机通信的时候是采用SPI通信 串行外设接口因此跟STM32板的接线方式如下：(参看STM32引脚图)RC522-stm321-SDA PA4 /选通*2-SCK PB13/SCK时钟*3-MOSIPB15/OI*4-MISOPB14/IO*5悬空*6-GND GND*7-RST PB1*8-3.3V3.3VRC522的工作过程：一RC522跟单片机的通信：MFRC522发送与接收卡数据暂存于FIFO缓冲区中数据帧格式：字符数值定义STX0x02通讯开始LEN-数据长度DATA-数据BCC-异或校验ETX0x03结束标识位DATA格式：Command(2 bytes)Data0Datam按照ISO14443标准，有以下常用命令：指令码功能0xC001寻卡（ISO/IEC15693）0xC005读取某一块的信息（ISO/IEC15693）0xC006将信息写入某一块（ISO/IEC15693）0xC007将某一块锁定（ISO/IEC15693）0xC008写入AFI（ISO/IEC15693）0xC009锁定AFI（ISO/IEC15693）0xC00A写入DSFID（ISO/IEC15693）0xC00B锁定DSFID（ISO/IEC15693）0xC00C获取系统信息（ISO/IEC15693）0x3224寻卡（ISO/IEC14443A存储卡）0x3225休眠卡片（ISO/IEC14443A存储卡）0x3241激活卡片（ISO/IEC14443A存储卡）0x3243读取某一块的信息（ISO/IEC14443A存储卡）0x3244将信息写入某一块（ISO/IEC14443A存储卡）0x3245读余额（ISO/IEC14443A存储卡）0x3246写入余额（ISO/IEC14443A存储卡）0x3247余额加值（ISO/IEC14443A存储卡）0x3248余额减值（ISO/IEC14443A存储卡）0x324B卡片复位（ISO/IEC14443A智能卡）0x324C发送应用命令（ISO/IEC14443A智能卡）二对卡的操作分成四步：寻卡防冲突选卡读/写卡；使用二次编程的函数接口（1） 寻卡向FIFO中写入PICC_REQIDL命令，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，此时若有卡在天线作用范围内，将识别命令，并返回卡类型,和卡片序列号；卡类型（TagType）：0x4400 = Mifare_UltraLight0x0400 = Mifare_One(S50)0x0200 = Mifare_One(S70)0x0800 = Mifare_Pro(X)0x4403 = Mifare_DESFire关于下面两条命令的区别：第一条命令读取完卡后还会再次读取；第二条命令读取完卡后会等待卡离开开线作用范围，直到再次进入。（2） 防冲突向FIFO中写入PICC_ANTICOLL0x20，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，卡返回卡序列号（共5字节，第5字节是卡序列号校验码）；由于是非接触式的，同一时间天线作用范围内可能不只一张卡时，即有多于一张的MIFARE 1卡发回了卡序列号应答，则发生了冲突。此时，由于每张卡的卡序列号各不相同，MCM接收到的信息(即卡序列号)至少有1位既是0又是1(即该位的前、后半部都有副载波调制)，MCM找到第1个冲突位将其置1(排除该位为0的卡)，然后查第2个，依次排除，最后不再有冲突的SN即为被选中的卡。（3） 选卡向FIFO中写入PICC_SElECTTAG0x70卡序列号，通过PCD_TRANSCEIVE命令将FIFO中数据通过天线发送出去，卡返回卡容量（对于MIFARE 1卡来说，可能为88H或08H）；（4） 写数据向FIFO中写入PICC_WRITE块地址，通过PCD_TRANS