开题报告-基于ARM9的电子支付终端

1、基于ARM9的电子支付终端的设计开题报告一、课题的目的和意义电子支付，是指从事电子商务交易的当事人，包括消费者、厂商和金融机构，通过信息网络，使用安全的信息传输手段，采用数字化方式进行的货币支付或资金流转。电子支付是采用先进的技术通过数字流转来完成信息传输的，其各种支付方式都是采用数字化的方式进行款项支付的；而传统的支付方式则是通过现金的流转、票据的转让及银行的汇兑等物理实体是流转来完成款项支付的。电子支付的工作环境是基于一个开放的系统平台（即因特网）之中；而传统支付则是在较为封闭的系统中运作。电子支付使用的是最先进的通信手段，如因特网、Extranet；而传统支付使用的则是传统的通信媒介。电

2、子支付对软、硬件设施的要求很高，一般要求有联网的微机、相关的软件及其它一些配套设施；而传统支付则没有这么高的要求。电子支付具有方便、快捷、高效、经济的优势。用户只要拥有一台上网的PC机，便可足不出户，在很短的时间内完成整个支付过程。支付费用仅相当于传统支付的几十分之一，甚至几百分之一。电子支付在中国的发展始于网上银行业务，随后各大银行的网上缴费、移动银行业务和网上交易等逐渐发展起来。电子支付市场每年都以高于30%的速度在成长，作为电子商务核心的支付环节正在加速电子化，网上支付、移动支付、电话支付等多种支付形式的出现使得电子商务企业的步伐更加轻快起来。二、文献综述2005年被称为中国的电子支付元

3、年，这一年中国电子支付市场高速增长，并且很多电子支付法规也得到了完善，中国的电子支付实现了飞跃式增长。支付的电子化与创新经历了后端到前端的发展过程。银行后端IT系统与电信网络的应用使货币债权能够被电子化地记录与保存，实现行间支付清算与结算的电子化处理，这个阶段的变革几乎不被公众所注意。银行前端支付工具与渠道的创新则为消费者带来真实的便利，ATM/POS、支付卡、互联网、手机、机顶盒逐步成熟与流行，极大地改变了银行与客户、消费者与商家之间的交互方式，节省成本、提高效率是创新的主要动力。本设计就是应市场的需求，权衡了产品的造价和以及持卡人的各方面需要，设计出了此款POS, 结合有线POS的特点，移

4、动POS具有以下不可比拟的优点:无地点限制：无线机无需像传统机那样受到放置地点的限制，摆脱了传统机受电源和电话线的制约。安全性高：由于移动机刷卡属于金融交易，所以对安全性要求极严。除了银联在系统设计上采取多种加密措施外，移动公司还在网络上设置了多重保护，确保信息安全等。网络不拥塞：由于废弃了传统电路交换的方式，利用无线通信网络，提高传输效率，不会出现由于处于刷卡高峰期抢占有限的电话线路的问题。此项目开发将以高性能低成本、更多交易笔数、更低的系统功耗和高稳定性作为目标，充分利用我们在以前的项目开发经验和课题攻关的成果，用较短的开发周期和较低的开发成本，开发出具有在移动POS领域具备更强竞争优势的

5、移动POS产品。经过市场的反馈和性能对比，应用、研发对市场的分析，设计将以ARM9为中央处理器，利用它充分的资源，做一个单CPU系统。主要功能模块有智能卡模块、磁卡模块、热敏打印机模块、可选的无线模块，另外，为了充分适应市场，将提供CDMA、GPRS两种无线接入方式。三、研究内容和拟解决的关键问题采用SAMSUNG的S3C2410作为主控芯片，设计分为以下几个模块：主控模块（CPU）、存储器模块（MEM）、显示模块(LCD)、键盘扫描模块（KEY）、打印机模块（PRN）、磁卡阅读器模块（MCR）、智能卡模块(SMC)、实时时钟（RTC）、无线模块(CDMA 、GPRS)和电源管理模块（PWR）

6、，指标如表1： 表1CPU32bits, up to 200MHz, RISC, ARM9 CoreMEMORYSDRAM8MBFLASH4MB （up to 8MB）SRAM128KB（security）SC ReaderUser Card1 full size slot, EMV 2000 complyPSAM2 slotsMC ReaderTrack1/2 or 2/3 or 1/2/3 KEYPAD2keys（white back light） LCD128x64，IC(ST7565S).Wireless GPRSGPRS StyleReplaced PCB ModuleCDMACDM

7、A StyleReplaced PCB ModulePrinterThermal，paper width 58cm，8 dots/mm，life 50KM6V supply，Max speed：12.5mm/sPower1800Mah,7.4V, Li-Battery Charter9.5V4APaper diameter38mm PortCharger port(2PIN)，Phone port，Serial portON/OFFSoft key technique1、本设计对于电源控制要求很高，在系统电源VDD低于门限电压时，CPU进行误操作；在系统上电期间，当系统电源VDD高于门限电压后

8、，也会引起CPU的误操作，不仅是CPU,对于FLASH、SDRAM、LCD等外围器件也会有很大影响。针对此问题，设计一个复位电路，复位电路（图2）用的是专用的电源监控复位芯片U1（TCM809）。该芯片的作用是：在系统电源VDD低于门限电压时，芯片在65us内迅速把复位信号拉低，以免CPU进行误操作；在系统上电期间，当系统电源VDD高于门限电压后，芯片会把复位信号维持低电平140 560ms，保证系统可靠上电后才完成复位。这里所用的TCM809的复位门限电平为2.93V。为保证系统复位的抗静电干扰能力，在芯片3个引脚的每2个引脚间都加上了压敏电阻RV4、RV6、RV3。此外，还从TCM809的

9、复位输出线上，同时也对FLASH，SDRAM，LCD等外围器件做了复位，也引出了/VSRAM_RET，作为SRAM供电电路切换信号。 图2 复位电路2、本设计所使用的打印机是低功耗热敏打印机，采用的是APS公司的热敏微型打印机芯ELM208，它由加热板对热敏纸进行加热，由步进电机驱动进纸，打印机在连续工作时候，打印头会升温，对打印头温度要有控制，在做交易时，打印会发生缺纸现象，导致交易中断，要对操作员做出提示，及时上纸。真对此现象，打印头温度保护与缺纸检测电路（图3）用来保护打印头不过热和提示用户打印纸已经用完，打印机内部加热板附件有一个热敏电阻，当温度变化时，阻值也跟着变化，阻值变化可以转换

10、成电压变化。通过比较器（U14），设置一个电压范围（由VDD,R721,R70,R78和C120组成），当打印机在温度设定的温度范围内，TH_ALARM输出低电平，当打印机头温度超过设定范围时，TH_ALARM输出高电平，通知CPU，并且PRN_PWR高电平，切断打印机电源。对于缺纸检测，打印头对着压纸轴处有一个红外发射接收对管，返回的光线不同，表现在PHE处的电压也不同。根据设定电压（由VCC，R77,R63和C121组成）当电压落在设定范围内和超出设定范围时，U14的pin1输出不同状态表示是否缺纸，该状态通过U28进行电平转换，输出为CPU可接受的3.3V电平。 图3 打印头温度保护与缺

11、纸检测电路四、研究方案与进度计划安排（一）设计方案方案一 采用ARM9内核作为主控芯片1.功能架构设计采用SAMSUNG的S3C2410A作为主控芯片，设计分为以下几个模块：主控模块（CPU）、存储器模块（MEM）、显示模块(LCD)、键盘扫描模块（KEY）、打印机模块（PRN）、磁卡阅读器模块（MCR）、智能卡模块(SCR)、接口模块(COM+USB)、调制解调模块（MODEM）、电源管理模块（PWR），可选模块为：以太网模块IP-80和WiFi模块。功能逻辑架构如图4-1：S3C2410AIC Card 2Mx16bit FLASH2SAM Card4Mx16bit SDRAMRS232L

12、CD 8bitCDMARTCGPRSBattyPRINTERBuzzerMS Card Reader图 4-1功能逻辑架构2.板级架构本设计整机板级硬件结构由以下五个部分组成：主控板、接口板、按键板、磁头板和无线模块板等。结构框架如图4-2：主板 按键板接口板磁头板通讯模块板图 4-2结构框架方案二 采用ARM7内核作为主控芯片ARM7内核是0.9MIPS/MHz的三级流水线和冯诺伊曼结构;ARM9内核是5级流水线,提供1.1MIPS/MHz的哈佛结构。ARM7没有MMU,ARM9主要包括ARM9TDMI和ARM9E-S等系列ARM9是有MMU的。ARM9的时钟频率比ARM7更高,采用哈佛结构

13、区分了数据总线和指令总线, ARM7处理器采用3级流水线，而ARM9采用5级流水线， 5级流水线能够将每一个指令处理分配到5个时钟周期内，在每一个时钟周期内同时有5个指令在执行。在同样的加工工艺下，ARM9处理器的时钟频率是ARM7的1822倍。指令周期的改进,指令周期数的改进最明显的是loads指令和stores指令。从ARM7到ARM9这两条指令的执行时间减少了30。(1)ARM9有独立的指令和数据存储器接口，允许处理器同时进行取指和读写数据。这叫作改进型哈佛结构。而ARM7只有数据存储器接口，它同时用来取指令和数据访问。(2)5级流水线引入了独立的存储器和写回流水线，分别用来访问存储器和

14、将结果写回寄存器。以上两点实现了一个周期完成loads指令和stores指令。互锁(interlocks)技术当指令需要的数据因为以前的指令没有执行完而没有准备好就会产生管道互锁。当管道互锁发生时，硬件会停止这个指令的执行，直到数据准备好为止。虽然这种技术会增加代码执行时间，但是为初期的设计者提供了巨大的方便。编译器以及汇编程序员可以通过重新设计代码的顺序或者其他方法来减少管道互锁的数量。分枝指令ARM9和ARM7的分枝指令周期是相同的。而且ARM9TDMI和ARM9E-S并没有对分枝指令进行预测处理。ARM9处理器的主要结构及其特点。(1)32bit定点RISC处理器，改进型ARMThumb

15、代码交织，增强性乘法器设计。支持实时(real-time)调试；(2)片内指令和数据SRAM，而且指令和数据的存储器容量可调；(3)片内指令和数据高速缓冲器(cache)容量从4K字节到1M字节；(4)设置保护单元(protcction unit)，非常适合嵌入式应用中对存储器进行分段和保护；(5)采用AMBA AHB总线接口，为外设提供统一的地址和数据总线；(6)支持外部协处理器，指令和数据总线有简单的握手信令支持；(7)支持标准基本逻辑单元扫描测试方法学，而且支持BIST(built-in-self-test)；(8)支持嵌入式跟踪宏单元，支持实时跟踪指令和数据 把两个主控芯片作比较可以看

16、出，ARM9更适合本设计。（二） 进度计划 （1）结合校外或校内生产实习，确定毕业设计题目，收集毕业设计资料，论证毕业设计题目的可行性，研究设计方案和思路（3.30至4.12）（2）优化确定设计方案，突破关键技术并拟定切实的解决措施，撰写毕业设计开题报告，查找并确定外文翻译资料（4.13至4.26）（3）指导教师审阅开题报告，提出修改意见，学生整改并完成毕业设计开题报告；设计正弦波发生系统组成原理框图，进行控制电路原理设计，绘制关键部位电路原理图（4.27至5.10）（4）完善电路组成，设计总体电路；完成重点部位电路实验，记录关键数据；进行电路元器件选择、参数计算和数据测试，给出需用原件清单（

17、5.11至5.24）（5）总体电路的实验与调试，校验关键指标是否达标；使用单片机设计时要设计编程流程图，进行软件设计、程序调试及仿真（5.25至6.7）（6）整理资料，撰写毕业设计论文或说明书，细化毕业设计内容，指导教师审阅毕业论文，修改后准备毕业答辩（6.8至6.21）（7）毕业设计答辩及成绩评定（6.22至6.26）五、预期结果和创新成果方案设计最终可以实现，用户在通过支付终端进行刷卡，磁卡模块确认持卡人信息，实现交易，电子支付终端与广告易货交易平台的结算系统相联，其主要任务是对商品与媒体交易提供数据服务和管理功能，并进行非现金结算通过POS系统结算时应通过下列步骤： （1）地方易货代理或

18、特约客户的易货出纳系统，将买方会员的购买或消费金额输入到POS终端； （2）读卡器（POS机）读取广告易货卡上磁条的认证数据、买方会员号码（密码）； （3）结算系统将所输入的数据送往中心的监管账户； （4）广告易货出纳系统对处理的结算数据确认后，由买方会员签字。买卖会员及易货代理或特约商户各留一份收据存根，易货代理或特约商户将其收据存根邮寄到易货公司； （5）易货公司确认买方已收到商品或媒体服务后，结算中心划拨易换额度，完成结算过程。六、成文时间和提交成果形式2008年6月21日完成论文“基于ARM9的电子支付终端的设计” 。提交成果：开题报告、设计论文、系统电路原理图、有关设计的英文翻译、毕业设计手册。七、参考文献目录 1 徐英慧，马忠梅，王磊，王琳. ARM9嵌入式系统设计-基于S3C2410与Linux 北京航空航天大学出版社. 2007年9月.2 谢自美. 电子线路设计试验测试. 武昌: 华中科技大学出版社.2006年08月.3 沈树华等. “DDS一种新型的频率合成技术(二)”J .通信与广播电视报.No.4.2000年.4 贾