引言
在信用卡應(yīng)用不到半個(gè)世紀(jì)，支付方式又將經(jīng)歷一次歷史性的變革——基于無線通信技術(shù)上的移動(dòng)支付方式的出現(xiàn)，使支付形式徹底擺脫空間上的一切束縛，不但廣泛而便捷地應(yīng)用在固定交易場(chǎng)所；而且可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)過程中的支付功能，從而為消費(fèi)者創(chuàng)造了更靈活、更親切的消費(fèi)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了錢包的電子化、移動(dòng)化，是一種全新的支付手段。
目前，世界各國(guó)都在積極研究這項(xiàng)新興的移動(dòng)支付系統(tǒng)，澳大利亞和芬蘭已經(jīng)率先推出了商用模式，廣東省也在國(guó)內(nèi)第一個(gè)推出了商用的移動(dòng)支付系統(tǒng)，移動(dòng)用戶可以通過他們的手機(jī)購買地鐵票、可樂、零食等商品。據(jù)統(tǒng)計(jì)，移動(dòng)終端將在三至五年內(nèi)將成為廣泛使用的支付工具，然而這種新興的支付方式，還不能提供消費(fèi)者票據(jù)憑證，這不符合中國(guó)人目前的消費(fèi)觀念，人們急待一種能夠獲取票據(jù)憑證的方法來完善這一新興的支付方式，基于這種狀況研制開發(fā)無線POS 打印終端系統(tǒng)就很有必要。
1 系統(tǒng)總體方案的設(shè)計(jì)
系統(tǒng)總體框圖如圖 1 所示：
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統(tǒng)組成說明：主控CPU 采用Z-WORLD 公司的RABBIT3000，SRAM 采用CYPRESS 公司的CY62128，F(xiàn)LASH 采用SST 公司的SST39VF020，打印機(jī)采用GPRINTER 公司的GP－7635，GPRS模塊采用西門子公司的MC35，CPU 內(nèi)嵌TCP／IP 協(xié)議棧。
系統(tǒng)整體框架如下，為了控制整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)需要一個(gè)微處理器，為了打印出一張憑證，系統(tǒng)需要一個(gè)微型打印機(jī)。因?yàn)橄到y(tǒng)需要通過無線的方式接入Internet，所以該系統(tǒng)還需要一個(gè)無線通信模塊，該通訊模塊可以接入Internet，選用GPRS 通信模塊或者CDMA 通訊模塊。為了接入Internet，僅僅有一個(gè)通訊模塊還不行，還需要遵循Internet 的共有通信協(xié)議。這樣改系統(tǒng)有好幾種組合方式，本系統(tǒng)選用內(nèi)嵌TCP／IP 協(xié)議棧的CPU。采用MCU 及固化了TCP／IP 協(xié)議的芯片組成應(yīng)用系統(tǒng)的核心，應(yīng)用系統(tǒng)可以直接上網(wǎng)，硬件電路相對(duì)簡(jiǎn)單。該方案具有如下優(yōu)點(diǎn)；①不依賴PC 機(jī)或高檔單片機(jī)，真正實(shí)現(xiàn)8 位單片機(jī)系統(tǒng)直接接入Internet，整個(gè)系統(tǒng)完全自給自足；②使用外圍器件少，系統(tǒng)成由低。
2 軟件層次結(jié)構(gòu)
程序中的所有代碼都是由C 語言編寫的，并采用分層的結(jié)構(gòu)，從底到上分別為：串口驅(qū)動(dòng)層、GPRS 模塊驅(qū)動(dòng)層、PPP 協(xié)議層、IP 協(xié)議層、UDP 協(xié)議層與應(yīng)用層。上層函數(shù)的實(shí)現(xiàn)需要應(yīng)用到底層函數(shù)，而底層函數(shù)的任務(wù)就是為上層函數(shù)提供服務(wù)，最終完成應(yīng)用層任務(wù)——傳送數(shù)據(jù)。各層的主要函數(shù)如圖2 所示：
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2．1 驅(qū)動(dòng)程序編寫
首先是串行口驅(qū)動(dòng)層。它實(shí)現(xiàn)打開串口（OpenComm）、關(guān)閉串口（CloseComm）、讀串口數(shù)據(jù)（ReadComm）、寫串口數(shù)據(jù)（WriteComm）等函數(shù)。例如 WriteComm 函數(shù)向串口發(fā)送一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，而transmit 函數(shù)向串口發(fā)送一個(gè)字符串的數(shù)據(jù)。
然后，在這些串口函數(shù)的基礎(chǔ)上編寫GPRS 模塊的驅(qū)動(dòng)函數(shù)。微控制器通過串行口控制GPRS模塊，進(jìn)行撥號(hào)、設(shè)置等操作。控制的方法是采用AT 命令。在控制GPRS 模塊撥打移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)GGSN的登錄號(hào)碼“*99**1#”之后，GPRS 模塊就轉(zhuǎn)入在線模式（0n－Line）。此時(shí)微控制器向串行口發(fā)送的所有數(shù)據(jù)都透明地傳送給了GGSN ，同樣GGSN 的回答也傳回單片機(jī)的串行口。當(dāng)數(shù)據(jù)傳送完成后，微控制器需要通知 GPRS 模塊結(jié)束會(huì)話，并從在線模式轉(zhuǎn)口普通的命令模式，這可以通過置高DTR 線完成。同時(shí)，如果線路由于異常斷開，CD 線會(huì)回復(fù)到平常的低電平，所以處于在線模式下也要不斷檢測(cè)CD 線是否處于高電平。根據(jù)這些操作，可以編寫GPRS 驅(qū)動(dòng)函數(shù)：初始化GPRS模塊函數(shù)（GPRSInit）、撥號(hào)函數(shù)（GPRSDial）、斷開連接函數(shù)（GPRSHangup）、檢測(cè)是否處于在線狀態(tài)函數(shù)（GPRS0nline）。
這些底層的驅(qū)動(dòng)函數(shù)將會(huì)使上層協(xié)議的編寫很方便，更重要的是，它為我們提供了一個(gè)驅(qū)動(dòng)抽象層。當(dāng)?shù)讓佑布龀龈膭?dòng)的時(shí)候，只需要對(duì)底層的驅(qū)動(dòng)函數(shù)進(jìn)行改動(dòng)，而上層函數(shù)的代碼不變。
2．2 PPP 協(xié)議的實(shí)現(xiàn)
由于移動(dòng)夢(mèng)網(wǎng)的GGSN 與GPRS 模塊通信時(shí)遵循PPP 協(xié)議，所以要在微控制器中也實(shí)現(xiàn)一部分PPP 協(xié)議才能與之對(duì)話。GPRS 模塊在撥號(hào)后首先要與GPRS 網(wǎng)關(guān)進(jìn)行通信鏈路的協(xié)商，即協(xié)商點(diǎn)到點(diǎn)的各種鏈路參數(shù)配置。協(xié)商過程遵守LCP（link Control Protocol）、PAP （Password AuthenticationProtocol）和IPCP（Internet Protocol Control Protocol）等協(xié)議。其中 LCP 協(xié)議用于建立、構(gòu)造、測(cè)試鏈路連接；PAP 協(xié)議用于處理密碼驗(yàn)證部分；IPCP 協(xié)議用于設(shè)置網(wǎng)絡(luò)協(xié)議環(huán)境，并分配IP 地址。
協(xié)商機(jī)制用有限狀態(tài)機(jī)的模型來實(shí)現(xiàn)。一旦協(xié)商完成，鏈路已經(jīng)創(chuàng)建，IP 地址已經(jīng)分配就可以按照協(xié)商的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行IP 報(bào)文的傳輸了。根據(jù)應(yīng)用的不同，IP 報(bào)文中可以攜帶UDP 報(bào)文，也可以是TCP或ICMP 報(bào)文。數(shù)據(jù)傳輸完成之后，微控制器會(huì)向GGSN 發(fā)送LCP 的斷開連接報(bào)文，以終止網(wǎng)絡(luò)連接。
PPP 協(xié)議的幀結(jié)構(gòu)如圖3 所示。微控制器的串口中斷接收程序首先以包起始和結(jié)束符來判斷是否有完整的PPP 包，并對(duì)PPP 包的內(nèi)容進(jìn)行校驗(yàn)；以確定數(shù)據(jù)包的完整性和正確性。然后，在主循環(huán)中進(jìn)入PPP 報(bào)文解析模塊，解析過程如圖4 所示。
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