基于Android的POS机刷卡器阅读芯片驱动研究

Google公司在2007年11月5日推出了开源的Androld操作系统，它是基于Linux内核的开源手机操作系统。目前，Android应用商店Android market已经拥有超过70万个应用程序，有超过10万名软件开发人员为Android开发应用程序，Android系统已经广泛运用于便携式移动设备。

移动POS机又称无线POS，是一种RF-SIM卡终端阅读器，通过CDMA，GPRS，TCP／IP等与数据服务器相连进行工作。移动POS机具有移动性强，平均交易时间段，易于携带等特性在各大行业都已经广泛使用。将Android系统移植到POS机上，将为POS机提供更加丰富的应用和功能扩展。

刷卡器作为POS机主要功能承担者，其驱动程序的研究和优化也直接影响到Android系统在POS机领域的发展。

1 Android系统架构

Android是以Linux为内核的开放式的手机操作系统，采用了整合的策略思想，包括底层Linux操作系统、中间层的中间件和上层的Java应用程序。Android系统是由应用程序层、应用程序框架层、系统运行库层、Linux内核层组成的。

在应用程序层中包含了Android系统的基础应用程序，所有的应用程序都是用Java编写的。

应用框架层是开发人员从事Android应用程序开发的基础，该层简化了组件重用，可以直接使用系统提供的组件快速的进行应用程序开发，主要包括Activity Manager，Content Provider，View System等。

在系统运行库层中包括了两个部分：程序库和运行时库，主要由Dalvik Java虚拟机和基础的Jaya类库组成，为应用程序提供服务和Java编程语言核心库。Android的核心系统服务依赖于Linux 2．6内核，如安全性、内存管理、进程管理、网络协议和驱动模型。Linux内核也同时作为硬件和软件堆栈之间的硬件抽象层。

2 刷卡器工作原理

MagTek公司的磁卡阅读器芯片21006450是一款高性能、低功耗的三轨磁条解码芯片。在对磁卡阅读芯片复位时，如果STRBOE没有置高，就需要将其置高，并将DATA拉低，然后再将STROBE置低。在复位之后仍需要将DATA强制置低，在释放DATA之前需要将STROBE置高，然后再置低。在完成上述过程后，仍需要再完成一次STROBE的置高、置底，这样才能完成复位序列。

当读卡器芯片处在准备读卡状态时，一旦检测到三个磁通翻转，ASIC就会通过将DATA拉低来表明此时处于卡在线状态。然后就开始将磁条卡上的数据读取并存储到缓存中。对应于这种卡在线状态，控制器应当将STROBE置高。对应于STROBE的上升沿，ASIC会将DATA置高，并清除卡在线信号。控制器会将STROBE置低，然后等待DATA的下降沿，以此来表明处在缓存器就绪状态。从内存中读取或提取数据，需要用脉冲信号将STROBE输入置高再置低来驱使数据指针将数据指向DATA的管脚。在数据读取期间，当STROBE的输入为低时，DATA上的一个低电平代表1，而高电平代表0。需要说明的是，DATA进入缓存器就绪状态后，在复位之前，ASIC不会对再一次刷卡做出反应。在片上缓存(内存)中，为磁条卡的三个磁道中的每一个分配了704 b的空间，总共有2 112 b。对每条磁道而言，只有在卡上检测到1的时候才开始存储数据，在这个1之前的所有的0都不会存储进缓存。当检测到第一个1之后，每个磁道存储704 b的数据，而一旦数据超过这个长度，将会丢失超出的数据。但这并不意味着芯片的存储空间太小，确切来说，这么大的空间已经能够充分的满足符号ISO编码标准的磁条卡的需求。

在提取数据时，STROBE是根据磁道A，磁道B，然后磁道C的顺序进行接收的。当数据指针到达3个磁道共2112位的最后位置时，它将从反方向再次循环数据。需要说明的是，数据的移出的首选顺序是磁道A、磁道B然后磁道C。ASIC并不决定刷卡的方向，只是简单的将接收的数据表示出来。然后，反方向刷卡数据的移出时是以磁道C、磁道B、磁道A的顺序进行的，这就像将一盘磁带或录音带翻带。

在复位时，会清除ASIC上的所有数据，将所有的数据位都置为0(高电平)。