智能商店非接触式cpu卡拍卡支付系统的制作方法

专利名称：智能商店非接触式cpu卡拍卡支付系统的制作方法
技术领域：
智能商店是以自助方式向顾客售卖商品并利用互联网向顾客提供有关栏目的相关信息、服务的机器，它是一间可移动的分众零售商店。它具有自动售货机的功能，它的“智能”体现于把多种传统商业模式、传统公共事务办理方式，转化为消费者通过各类可能的网络接入，实现物与物、物与人的泛在链接，实现对物品和过程的智能化感知、识别和管理，而且24小时均可享受服务的“新型商店”模式；“智能商店”是一个新的模式，代表门市店铺应用科技带给顾客更高的附加价值，提供顾客智能生活，创造消费新体验。由于智能商店是归属于自动售货机类的产品，因此本发明涉及自动售货机的技术领域，尤其是指自动售货机(智能商店)非接触式CPU卡拍卡支付系统。
背景技术：
自动售货机方便快捷，可以每天24小时售货，被称为“永不下班的超级营业员”， 这种前卫的零售方式在发达国家已经十分普及。我国从上世纪90年代初期从国外引进第一台自动售货机到现今国内自主研发或代理国外的自动售货机，已经开始遍布机场，商场等一些公共场所。然而这些售货机终端大都采用CAN总线或采用485总线连接控制主机，由于分布零散等因素造成系统的建设投资大、运营费用高、监控维护不及时等缺点，另外这些售货机都存在只接受硬币和小额面值钞票等缺点，直接影响了自动售货机的销售数量，间接制约了其发展速度。针对传统的自动售货设备交易时结算为现金支付(包括纸币支付和硬币支付)的不足，较新型的自动售货机采用了刷卡(接触式)支付方式。但接触式卡片存在着操作慢、环境适应性差、可靠性欠佳等问题，这此先天不足限制了它们在一些重要领域的应用。非接触式IC卡与传统的接触式IC卡相比，它在继承了接触式IC卡的优点的同时，如大容量，高安全性等，又克服了接触式IC卡所无法避免的缺点，如读写故障率高， 由于粗暴插卡，非卡外物插入导致的故障，由于芯片外露而导致的污染、划伤、磨损、静电造成的故障等；非接触式IC卡完全密封的形式及无接触的工作方式，使之不易受到外界不良因素的影响，从而使用寿命完全接近IC芯片的自然寿命，因而卡本身的使用频率和期限以及操作的便利性都大大高于接触式IC卡；由于非接触式IC卡具有磁卡和接触式IC卡无可比拟的品质，使之一推出，倍受各种收费部门的关注，并以惊人的速度在各部门得已推广和应用。目前市场上最常见的非接触式IC卡是非接触式逻辑加密卡，这类IC卡凭借其良好的性能和较高的性价比得到了广大用户的青睐，并已被广泛应用于公交、医疗、校园一卡通，门禁等领域；由于非接触式逻辑加密卡芯片采用的是流密码技术，密钥长度也不是很长 (比较典型的密码长度是Mifare的48 bit)，因此逻辑加密卡芯片普遍存在着一定的安全隐患，有被黑客破解的可能；在金融、身份识别、电子护照等对安全要求比较高的领域目前更倾向于使用内嵌微处理器的非接触式CPU卡芯片。CPU卡具有用户空间大、读取速度快、支持一卡多用等特点，并已经通过中国人民银行和国家商秘委的认证。非接触CPU卡卡内集成电路中包括中央处理器(CPU)、只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)以及片内操作系统COS等主要部分。CPU卡芯片内部都有双重安全机制，第一重是芯片本身集成的加密算法模块，芯片设计公司通常都会将经实践检验最安全的几种加密算法集成入芯片，目前比较常见的安全算法有RSA，3-DES等；国内芯片设计公司还会引入国密算法(SSF33，SCB2, SM2，SM3等)来加强芯片的安全性；国密算法是不对外公开的，因此国密算法 一般比其他公开算法的加密算法具有更高的安全性；第二重保护则是CPU卡芯片特有的C0S(Card Operation System) 系统，COS可以为芯片设立多个相互独立的密码，密钥以目录为单位存放，每个目录下的密钥相互之间独立，并且有防火墙功能(不同目录下密钥不会互相影响);同时COS内部还设立密码最大重试次数以防止恶意攻击；由此可见，非接触式CPU卡比非接触式逻辑加密卡具有更高的安全性。非接触CPU卡拍卡支付作为一种新的支付手段，无论是在用户的使用习惯、方便上还是在支付安全方面都有着传统的支付方式无法比拟的优势，再加上产业链中各个厂商和运营商的积极介入和推动，使得非接触式拍卡支付面临着非常良好的发展机遇。综上所述，开发一种适应现代支付手段的自动售货机，已经成为业内关注的焦点， 可以预期，非接触式CPU卡自动售货机也一定会成为自动售货机行业的主流产品。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能商店(自动售货机)非接触式CPU卡拍卡支付系统，其结构简单，操作方便，可使得智能商店(自动售货机)适应现代支付手段的需要，有利于推广使用。为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，它包括有支付平台、智能商店以及配套的非接触式CPU卡和CPU卡读卡器；其中，所述的支付平台通过TCP/IP协议与服务器通信，支付平台和智能商店之间通过通信和数据交换，实现电子消费支付功能。所述的CPU卡读卡器包括主处理器控制单元、13. 56MHz非接触式智能卡处理单元；客户所持的非接触式CPU卡进入读卡器信号区域时，接受非接触式CPU卡发射的信号， 并由所述的智能卡处理单元进行处理后传送给控制单元，控制单元对送来的指令和数据进行分析，并根据分析结果向智能卡处理单元的收发处理芯片发送控制指令和数据，当智能卡处理单元的收发处理芯片收到控制单元发来的控制指令和数据后，即通过处理单元的天线调制/解调电路、天线对非接触式CPU卡进行写操作。所述的控制单元包括在主处理器内的主控制器，以及RS232信号转换器；所述 RS232信号转换器设有RS232通信接口及TTL传输接口。所述的智能卡处理单元包括包含在主处理器内的安全主控芯片和13. 56 MHz频段收发处理的读写器芯片、频段为13.56 MHz的天线和天线调制/解调电路；所述的安全主控芯片具有硬件RSA、DES/3DES等加密引擎，同时通过加密协处理CCP，可以实现加密算法的增加和扩展；所述的13. 56 MHz收发处理的读写器芯片，是一款符合IS0/IEC14443 TYPEA/B和IS0/IEC15693标准的多协议非接触卡读写器芯片，支持这些协议的所有通信速率，并设有天线接口和数据收发接口 ；所述的天线经天线调制/解调电路连接到收发处理芯片的天线接口。所述的支付平台包括账户体系、支付工具、实体信息的管理，具体为
1)账户体系
账户是支付平台的基础，账户系统为用户提供服务；
用户在线开通账户，在线账户拥有查询密码和支付密码，用户开通账户时可以开通实名账户，也可以开通非实名账户；
每个用户只可以开通一个实名账户； 账户使用CPU卡作为支付凭证；
卡消费记录实时存储在收费机(智能商店)的本地数据库内，同时消费记录上传到系统数据库，消费数据可供消费系统管理中心结算汇总、消费者查询用； 如卡内余额不足时，不能消费，智能商店会发出报警显示； 用户通过设置卡片的消费类型，可实现限定消费区域的功能； 通过设置卡片的折扣率，以及设置消费分机是否允许折扣，可实现消费折扣功能；
2)支付工具
本系统中使用后台账户作为支付手段，卡片和密码作为支付凭证，采用自助的方式在自助终端上完成支付；
3)实体信息的管理
必要的客户信息，商户信息，机构信息，参数信息等的管理，是支付平台重要的功能，没有信息管理，支付平台将无法呈现给用户使用。所述的智能商店是利用互联网实现实物商品或虚拟商品购买的选货、订货、现场支付等功能，它包含有一个能支持各种图像语音处理的、并拥有足够量内存的自动售货机的X86控制核心板模块，CPU卡读卡器模块，具有触摸输入方式的自助购物触摸屏模块，购物流程控制程序模块，具有收费、计算、储存数据以及支持财务报表的支付系统模块，操作系统模块，显示屏模块，FPGA控制板模块，出货执行机构模块，其中，所述的自助购物触摸屏模块连接于购物流程控制程序模块，CPU卡读卡器模块、购物流程控制程序模块、支付系统模块、操作系统模块、显示屏模块和FPGA控制板模块分别与X86控制核心板模块的端口相连接，通过该X86控制核心板模块将CPU卡读卡器模块、购物流程控制程序模块和支付系统模块的软件程序载入操作系统模块中，并且该X86控制核心板模块通过通信接口接受来自CPU卡控制电路的信号或向CPU卡控制电路发出信号；所述的出货执行机构模块连接于 FPGA控制板模块，接受FPGA控制板模块的指令；由PC端的上层应用软件发起对非接触式 CPU卡读卡模块的读写指令，CPU读卡模块进入待读卡状态，读写卡完毕后，发送非接触式 CPU卡数据到上层应用软件进行运算处理；该智能商店在组建了局域网的商业圈范围内使用，可自助选购智能商店内的商品或挑选局域网内的商家所出售的实物商品或虚拟商品。 所述的x86控制主机上安装有读卡器的应用软件，该应用软件发起对非接触式 CPU卡读卡模块的读写指令，非接触式CPU卡读卡模块进入待读卡状态，读写卡完毕后，发送CPU卡数据到主机上的应用软件进行运算处理。所述的非接触式CPU卡为自助消费者持有外，还包括补货员持有的补货卡和维修人员持有的维修卡。持卡人在非自助交易状态下使用补货卡、维修卡拍卡时，支付系统应用程序作出相应的判断，当判定为补货卡、维修卡时，按相应的补货程序、维修程序进行后续处理。本发明在采用了上述方案后，具有以下优点
1、提供的商品品种和种类多，涉及的领域广，包括实物商品和虚拟商品(服务)，是一般网上购物无法比拟的。2、其支付方式采用电子货币形式，使用的RFID非接触式CPU卡，是一张内含大规模集成电路的智能卡片，上面登记有用户的重要数据和信息，包括有所有权人的存款余额
^fn 息。3、交易安全快捷，操作简单。所有权人购买商品时，只需用在植入的专有的支付系统上就能实现拍卡刷卡购物支付消费。所有权人拍卡刷卡消费后，即可获得智能商店内出售的商品或者服务商会在第一时间内掌握购货者提供的信息，方便即时准确送货或提供有关服务。4、它可以作为物联网智能化平台终端，通过物联网电子商务技术，实现对物流、资金流、信息流和财务的高效管理。


图1为 非接触式CPU卡读写卡模块框图。图2为本发明非接触式CPU卡读写卡模块的工作流程图。图3为本发明结构图。图4为本发明自助购物流程图。图5为本发明智能商店的外形结构图。图6为本发明智能商店控制系统框图。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明作进一步说明。在图1中非接触式CPU卡读写卡模块包括主处理器MCU、射频调制/解调器、电源管理、RS232接口、天线。其中
主处理器芯片内部包含安全芯片THK 20F07 AC和多协议射频读写器芯片THM 3060L/ABC，其完全兼容IS0/IEC 14443 A/B、IS0/IEC 15693射频卡国际标准，支持接触卡国际标准ISO 7816 T=O和T =1协议；支持非接触射频卡协议ISO 14443 Α/Β协议的106 KBPS、212 KBPS、424 KBPS速率；支持接触卡协议ISO 7816协议9600 223200 BPS多种速率；满足用户高速通信需求。芯片内置112 K字节FLASH存储器，即可以作为程序区也可以作为数据区，程序开发者可灵活划分程序空间和数据空间大小；芯片具有硬件RSA、DES/3DES等加密引擎，同时通过加密协处理CCP，可以实现加密算法的增加和扩展。采用本方案可以方便地进行双界面或非接触卡读写器的设计。
电源管理采用高可靠的LDO芯片，提供整个系统3. 3V电压。 RS232接口采用超薄接口设计，使产品整体更为轻薄小巧，接口带ESD保护及过流 保护。射频调制/解调采用分立元件设计，并进行了精准的调谐，以使天线工作在最佳状态，达到最好的卡片操作效果。天线采用标准的射频天线，工作频率在13. 56MHz，能够支持包括交通卡在内的多种标准卡片的读写。根据附图2至附图6所示，本实施例的智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，包括有支付平台、智能商店以及配套的非接触式CPU卡和非接触式CPU卡读卡器；其中，所述的支付平台通过TCP/IP协议与服务器通信，支付平台和智能商店之间通过通信和数据交换，实现电子消费支付功能。本发明非接触式CPU卡RFID读写卡模块的工作流程是由PC端上层应用软件发起对RFID读卡模块的读写指令，RFID读卡模快进入待读卡状态，读写卡完毕后，发送RFID卡数据到上层应用软件进行运算处理。本发明的应用系统涉及如下实体清算银行，支付系统服务商，网上商城服务商， 服务提供方，客户；其中
清算银行提供资金划拨服务。支付系统服务商负责支付系统的建设、运行维护。网上商城服务商负责网上系统的建设，包括网络、设备维护、商户开拓等。商户负责产品提供，信息发布，产品的售后服务。持卡人支付系统使用人，支付系统、网上商城服务商、自助购物、商户的客户。本发明的自助购物流程为用户在智能商店选择了智能商店内储存的商品后，并拍卡确认后，服务器接收请求，并将数据提交到清算后台，接收后台对数据进行处理，将包含交易成功的数据返回给智能商店，智能商店控制系统解析用户指令，根据用户输入的售货机编号和货道号，在数据库中查明货物类型等信息后，对用户指定商品进行吐货，售货机吐货后，用户成功获得商品，智能商店通过打印机打印用户交易单，告知用户交易明细。本发明的智能商店主要包括箱体1，CPU卡读卡器2、自助购物触摸屏3及主机控制系统、商品储存装置、商品出货装置；其中
箱体1为各种部件提供安装提供空间。CPU卡读卡器2读写器包括主处理器控制单元、13. 56MHz非接触式智能卡处理单元，并配有与PC的通信接口 ；CPU卡读卡器2与非接触式CPU卡之间通过无线电波来完成读写操作，二者之间的通信频率为13. 56MHZ ；非接触性CPU卡本身是无源卡，当CPU卡读卡器2对卡进行读写操作时，CPU卡读卡器2发出的信号由两部分叠加组成一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作，另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给CPU卡读卡器2， 完成一次读写操作。主机控制系统是智能商店的指挥中心，包括有x86主机控制板和FPGA控制底板， 具有完成设定、信息采集处理、显示、人机对话、检测、通信等各种控制功能，在本实施方式中通过接收购物流程控制程序发出的交易指令和通过通信接口接受来自CPU卡读卡器2传送的数据信号，以控制商品驱动装置将用户所选商品送出，完成自助购物过程。商品储存装置完成自助购物者所需商品的储存放置。商品出货装置完成智能商店把商品提供给自助购物者的任务。本发明的智能商店控制系统包括有采用具有X86芯片为智能商店的核心板模块； 具有CPU卡读卡器模块；具有触摸输入方式自助购物触摸屏模块；具有并通过将触摸屏输入的信息传送给购物流程控制程序模块；具有收费、计算、储存数据以及支持财务报表的打印的支付系统模块；将CPU卡读卡器模块，购物流程控制程序模块和具有收费、计算、储存数据以及支持财务报表的支付系统模块分别与智能商店的核心板模块的端口相连接，并通过智能商店的核心板模块将CPU卡读卡器模块，购物流程控制程序模块和具有收费、计算、 储存数据以及支持财务报表打印的支付系统模块的软件程序载入操作系 统中，同时，在智能商店的人机操作界面上的显示屏模块和FPGA控制底板模块分别与智能商店的核心板模块连接，显示屏模块作为核心板模块的外围硬件，核心板模块通过通信接口接受来自非接触式CPU卡控制电路或向非接触式CPU卡控制电路发出信号，FPGA控制底板模块指令智能商店触摸显示窗口选中的商品由出货执行机构模块出货。以上所述之实施例只为本发明之较佳实施例，并非以此限制本发明的实施范围， 故凡依本发明之形状、原理所作的变化，均应涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，其特征在于它包括有支付平台、具有自动售货机功能的智能商店以及配套的非接触式CPU卡和CPU卡读卡器；其中，所述的支付平台通过TCP/IP协议与服务器通信，支付平台和智能商店之间通过通信和数据交换，实现电子消费支付功能。
2.根据权利要求1所述的智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，其特征在于所述的CPU卡读卡器包括控制单元、13. 56MHz非接触式智能卡处理单元；客户所持的非接触式 CPU卡进入读卡器信号区域时，接受CPU卡发射的信号，并由所述的智能卡处理单元进行处理后传送给控制单元，控制单元对送来的指令和数据进行分析，并根据分析结果向智能卡处理单元的收发处理芯片发送控制指令和数据，当智能卡处理单元的收发处理芯片收到控制单元发来的控制指令和数据后，即通过处理单元的天线调制/解调电路、天线对非接触式智能卡进行写操作。
3.根据权利要求1所述的智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，其特征在于所述的支付平台包括账户体系、支付工具、实体信息的管理，具体为账户体系账户是支付平台的基础，账户系统为用户提供服务；用户在线开通账户，在线账户拥有查询密码和支付密码，用户开通账户时可以开通实名账户，也可以开通非实名账户；每个用户只可以开通一个实名账户； 账户使用CPU卡作为支付凭证；卡消费记录实时存储在收费机(智能商店)的本地数据库内，同时消费记录上传到系统数据库，消费数据可供消费系统管理中心结算汇总、消费者查询用； 如卡内余额不足时，不能消费，智能商店会发出报警显示； 用户通过设置卡片的消费类型，可实现限定消费区域的功能； 通过设置卡片的折扣率，以及设置消费分机是否允许折扣，可实现消费折扣功能； 支付工具本系统中使用后台账户作为支付手段，卡片和密码作为支付凭证，采用自助的方式在自助终端上完成支付； 实体信息的管理必要的客户信息，商户信息，机构信息，参数信息等的管理，是支付平台重要的功能，没有信息管理，支付平台将无法呈现给用户使用。
4.根据权利要求1所述的智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，其特征在于所述的智能商店是利用互联网实现实物商品或虚拟商品购买的选货、订货、现场支付等功能，它包含有一个能支持各种图像语音处理的、并拥有足够量内存的自动售货机的X86控制核心板模块，CPU卡读卡器模块，具有触摸输入方式的自助购物触摸屏模块，购物流程控制程序模块，具有收费、计算、储存数据以及支持财务报表的支付系统模块，操作系统模块，显示屏模块，FPGA控制板模块，出货执行机构模块，其中，所述的自助购物触摸屏模块连接于购物流程控制程序模块，CPU卡读卡器模块、购物流程控制程序模块、支付系统模块、操作系统模块、显示屏模块和FPGA控制板模块分别与X86控制核心板模块的端口相连接，通过该X86 控制核心板模块将CPU卡读卡器模块、购物流程控制程序模块和支付系统模块的软件程序载入操作系统模块中，并且该X86控制核心板模块通过通信接口接受来自CPU卡控制电路的信号或向CPU卡控制电路发出信号；所述的出货执行机构模块连接于FPGA控制板模块， 接受FPGA控制板模块的指令；由PC端的上层应用软件发起对非接触式CPU卡读卡模块的读写指令，CPU读卡模块进入待读卡状态，读写卡完毕后，发送非接触式CPU卡数据到上层应用软件进行运算处理；该智能商店在组建了局域网的商业圈范围内使用，可自助选购智能商店内的商品或挑选局域网内的商家所出售的实物商品或虚拟商品。
5.根据权利要求1所述的智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，其特征在于所述的x86控制主机上安装有读卡器的应用软件，该应用软件发起对CPU卡读卡模块的读写指令，CPU卡读卡模块进入待读卡状态，读写卡完毕后，发送非接触式CPU卡数据到主机上的应用软件进行运算处理。
6.根据权利要求1所述的智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，其特征在于所述的非接触式CPU卡为自助消费者持有外，还包括补货员持有的补货卡和维修人员持有的维修卡。
7.根据权利1所述的智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，其特征在于持卡人在非自助交易状态下使用补货卡、维修卡拍卡时，支付系统应用程序作出相应的判断，当判定为补货卡、维修卡时，按相应的补货程序、维修程序进行后续处理。
全文摘要
本发明为智能商店非接触式CPU卡拍卡支付系统，它包括有支付平台、智能商店以及配套的非接触式CPU卡和CPU卡读卡器；其中，所述的支付平台通过TCP/IP协议与服务器通信，支付平台和智能商店之间通过通信和数据交换，实现电子消费支付功能。本发明提供的商品品种和种类多，其支付方式采用电子货币形式，交易安全快捷，操作简单；还有本发明可以作为物联网智能化平台终端，通过物联网电子商务技术，实现对物流、资金流、信息流和财务的高效管理。
文档编号G07F11/00GK102289866SQ20111022828
公开日2011年12月21日 申请日期2011年8月10日 优先权日2011年8月10日
发明者关俭文, 关林艺, 关海文, 周卓林 申请人:佛山市南海科西亚数码电气有限公司