NFC技术在税控收款机平台中的应用研究

论文摘要

本文将近距离无线通信技术NFC （Near Field Communication）技术应用到税控收款机上,开发出了一款具有NFC非接触支付功能的APM-D104型税控收款机平台,成功的解决了税控收款机收款方式单一的弊端,给人们的生活带来了便利。本文对APM-D104型税控收款机平台的系统总体架构,硬件,软件以及应用测试方面都进行了研究。主要为：（1）给出了系统的硬件设计方案,包括整个系统的硬件平台搭建,主要模块芯片选型,芯片特性以及部分核心电路的设计。整个系统的硬件平台采用模块化方式,分为主控制模块,NFC模块和加密模块。整个硬件系统采用相对独立的设计,方便对硬件平台的扩展。对NFC模块的电路设计进行了深入分析,包括射频接收和射频发送电路设计中各个元件的作用。（2）给出了系统的软件设计方案,软件设计采用模块化的设计方式。整个系统由多个模块组成,利用uC/OS-Ⅱ操作系统的多任务控制机制,实现各个模块之间互不干扰,提高了系统的可移植性。软件设计分为三部分：底层通信设计、系统辅助功能模块设计以及NFC销售模块设计。在底层通信设计中对各模块之间的基本数据收发、通信方式以及相应的操作命令格式进行了研究。系统辅助功能模块包括：键盘模块,显示模块,税控模块,报表模块以及管理模块。系统辅助功能模块设计主要研究这些模块的功能,软件实现,通信接口以及与销售模块之间的调用。NFC销售模块的设计是本部分的重点,从数据结构,接口模块,总体软件流程,数据流,NFC支付软件流程设计以及加密处理六个方面对进行了具体设计研究。（3）给出了系统的测试方案。对NFC基本通信,SPI接口数据收发,加密算法进行了验证,并对NFC非接触支付性能和交易时间进行了测试。对测试结果进行了分析,并针对测试中出现的问题给出了解决方案。本文的创新与特色之处在于成功地将NFC技术以及RSA与DES混合加密算法应用到税控收款机平台上,并且实现了完成一次NFC非接触支付交易时间在600ms以内。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 研究的背景及意义
• 1.2 NFC技术的国内外研究动态以及发展
• 1.3 NFC技术介绍
• 1.3.1 NFC技术特点
• 1.3.2 NFC通信安全
• 1.3.3 NFC操作模式及应用
• 1.4 RSA和DES加密算法介绍
• 1.4.1 RSA加密算法
• 1.4.2 DES加密算法
• 1.5 本文主要研究内容及结构
• 1.6 本章小结
• 第二章 总体设计方案分析
• 2.1 系统整体架构
• 2.2 操作系统—uC/OS-Ⅱ
• 2.2.1 uC/OS-Ⅱ特点
• 2.2.2 uC/OS-Ⅱ文件结构
• 2.2.3 uC/OS-Ⅱ任务状态
• 2.3 系统总体设计实现流程
• 2.4 本章小结
• 第三章 硬件设计实现
• 3.1 主控制模块
• 3.2 NFC模块—PN544
• 3.3 加密模块—CCM3202S
• 3.4 模块间接口连接设计
• 3.5 本章小结
• 第四章 软件设计实现
• 4.1 系统总体软件设计
• 4.2 底层通信设计
• 4.2.1 PN544与CCM3202S的通信实现
• 4.2.2 CCM3202S与CCM3118DQ的通信实现
• 4.2.3 通信协议研究
• 4.3 系统辅助功能模块设计与实现
• 4.4 NFC销售模块设计与实现
• 4.4.1 数据结构
• 4.4.2 接口模块
• 4.4.3 销售模块总体软件流程
• 4.4.4 NFC支付软件实现流程及数据处理
• 4.4.5 数据流分析
• 4.5 加密实现
• 4.6 本章小结
• 第五章 系统应用测试
• 5.1 系统主要部分测试及结果分析
• 5.1.1 PN544基本通信测试
• 5.1.2 SPI接口通信测试
• 5.1.3 加密算法验证
• 5.2 NFC非接触支付性能测试及结果分析
• 5.2.1 测试方法
• 5.2.2 测试结果分析
• 5.2.3 NFC非接触支付交易时间测试及分析
• 5.2.4 测试中出现的问题及分析
• 5.3 本章小结
• 结论
• 1 本论文的工作总结
• 2 不足之处及工作展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 致谢
• 个人简历、在校研究成果及发表的论文
• 个人简历
• 在读期间已发表和录用的论文