LoopPay的电路原理和其模拟磁条刷卡的机制的简单说明.pdf

LoopPay的电路原理和其模拟磁条刷卡的机制的简单说明 一，LoopPay的关键电路原理 1，关键电路原理： 以上即为 LoopPay 的关键电路原理，并以此原理制作了 LPay_Test 实验板以分析 LoopPay的工作机制 2，电路原理的简单说明： LoopPay的MCU通过AIN1、AIN2、nSLEEP这三个数据/控制线与步进电机驱动芯片DRV8833进行连接，MCU将磁条上储存的特定编码格式数据转换为通过AIN1和AIN2发送的两位数字信号从而控制DRV8833圈L1上产生电磁场 当LoopPay的线圈L1靠近磁条读卡器的磁头时，因为电磁感应的关系，磁头线圈产生感应电势，磁头线圈两端产生电压信号，通过二进制译码，LoopPay发送的数据被磁条读卡器读出以上即为LoopPay模拟磁条刷卡的过程 在上图的双路并联控制线圈电路（更大的驱动电流）中，nSLEEP 控制 DRV8833 进入或者退出低功耗睡眠模式，AIN1 为 AOU1&BOUT1 的输出控制信号，AIN2 为AOUT2&BOUT2的输出控制信号 控制逻辑如下表： AIN1 AIN2 AOUT1&AOUT2 BOUT1&BOUT2 0 0 Z Z 0 1 L H 1 0 H L 1 1 L L 二，磁条读写所用的数据的编码格式 三，LoopPay如何模拟磁条卡的刷卡 1，Looppay的工作机制与磁条卡刷卡动作的对应关系 LoopPay的MCU以F2F制编码发送数据信号，从而使线圈产生相应的电磁场，线圈靠近磁头时，LoopPay的线圈与磁头线圈产生互感，这一过程即相当与磁条卡刷卡动作。

2，LoopPay如何发送F2F制编码的数据 写电流改变方向即意味着线圈上的电势改变方向 LoopPay的线圈由DRV8833控制，当在某一段时间中，AIN1输出1，同时AIN2输出0，则线圈中的 AOUT1&BOUT1 被接通到电源电平，而 AOUT2&BOUT2 被接通到地，线圈中产生从AOUT1&BOUT1到AOUT2&BOUT2的电流，并产生对应方向的电磁场； 当在另一段时间中，AIN1输出0，同时AIN2输出1，则线圈中的AOUT1&BOUT1被接通到地，而 AOUT2&BOUT2 被接通到电源电平，线圈中产生从 AOUT2&BOUT2 到AOUT1&BOUT1的电流，电势和电流改变了方向，产生反向的电磁场 根据F2F制编码的要求，当LoopPay发送数据0（二进制）时，需改变一次线圈中的电流方向并保持一段时间不变，该段时间即为位周期 当LoopPay发送数据1（二进制）时，需改变一次线圈中电流方向并维持1/2位周期时间不变，然后再改变一次线圈中的电流方向并维持1/2位周期时间不变 以MCU为STM32为例，AIN1使用PA3 IO脚、AIN2使用PA4 IO脚，那么01数据发送可标识为如下的寄存器操作（位周期设定为400us）： 先配置PA3、PA4为输出一高一低： GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_2,1);//AIN1 Set 1 GPIO_WriteBit(GPIOA,GPIO_Pin_3,0);//AIN2 Set 0 SystemDelay_mS(1); 然后开始发送数据： //Sent 1,两次取反 GPIOA->ODR ^= 0x0c;//AIN1 取反,AIN2 取反 SystemDelay_uS(200); GPIOA->ODR ^= 0x0c;//AIN1 取反,AIN2 取反 SystemDelay_uS(200); //Sent 0,取反保持 GPIOA->ODR ^= 0x0c;//AIN1 取反,AIN2 取反 SystemDelay_uS(400); //Sent 1,两次取反 GPIOA->ODR ^= 0x0c;//AIN1 取反,AIN2 取反 SystemDelay_uS(200); GPIOA->ODR ^= 0x0c;//AIN1 取反,AIN2 取反 SystemDelay_uS(200); 3，位周期和数据信号波形 波形图中颜色的定义： 黄色：磁头线圈一端的电平 绿色：磁头线圈另一端的电平 蓝色：AIN1信号 红色：AIN2信号 粉色：差分信号波形（磁头线圈一端的电平 - 磁头线圈另一端的电平） a)，磁条卡刷卡时产生的F2F制编码数据信号的位周期 从以下3张抓取的磁条卡刷卡时的磁头线圈两端电平波形来看，一般速度刷卡时，产生的F2F制编码数据信号的位周期约为500us。

b)，LoopPay模拟刷卡时发送的F2F制编码数据信号的位周期和波形 从以下 3 张抓取的 LoopPay模拟刷卡时磁头线圈两端电平波形来看，LoopPay发送的F2F制编码数据信号的位周期约为400us c)，Lpay_Test实验板使用自制线圈模拟刷卡时发送的400us位周期F2F制编码数据信号的波形 使用实验板和自制线圈情况下，发送位周期400us的F2F制编码数据信号，磁头可以稳定解码 4，线圈的形状和尺寸参数 a)，LoopPay原装线圈的尺寸参数 LoopPay原装线圈的照片如下： 原装线圈缠绕在电池外部，为约有 44 匝的矩形线圈，所用漆包线线径约为 0.25mm，总直流电阻2.28R，电感量82uH线圈的外形尺寸为线圈矩形截面长40mm，宽3mm，匝长共25mm 其中电池相当与普通线圈的铁芯，起到增强电感量的作用 b），自制线圈的尺寸参数 自制线圈的照片如下： 自制线圈缠绕在一个从变压器上取下来的铁片上（夹在纸片的中间），为有60匝的矩形线圈，所用漆包线线径为0.23mm，总直流电阻2.231R，电感量131.3uH线圈的外形尺寸为线圈矩形截面长40mm，宽4.8mm，匝长共30mm。

中心的铁片起到增强电感的作用。