摘要：μPSD32xx是一款集51内核与PSD(可编程体系器材)与一身的SoC单片机，具有许多功用部件，性价比高，广泛运用于税控收款机、税控器和微型打印机等税控设备中。文中介绍了μPSD32xx单片机的首要特性和开发环境，给出了运用该芯片完结税控器的软硬件规划方案。 关键词：μPSD3234A;税控器;模块化规划;API函数 1 导言 税控设备是国家税务部分完结税收办理信息化的必定手法之一，税控器作为税控设备之一，是在计算机等电子设备的协作下完结税控功用的电子设备，它可确保运营数据的正确生成、牢靠存储和安全传输，能满意税务机关的办理和数据核对等要求。税控器一般与一台一般收款机(主机)相连，共同完结运营和税控的功用，衔接联系见图1。 税控器是集软硬件于一体的嵌入式体系，为了更有用地运用单片机并进步开发的通用性，可选用渠道思维和模块化规划，区别层次结构，以尽可能完结硬件的灵活性和软件的可移植性。 2 μPSD32xx单片机简介 2.1 首要特性 μPSD32xx系列是ST(意法半导体)公司推出的新式单片机，它选用增强型MCS-51内核，是MCU+PSD的SoC单片机，该器材具有如下特色： ●2片Flash存储器，用于存储程序或数据，易于完结在运用编程(IAP)功用。 ●可挑选备电维护的大容量SRAM。 ●2种可编程逻辑电路，别离为地址译码DPLD和组合逻辑CPLD。 ●6组通用I/O供给多达37或46个I/O引脚。●主从方法的I2C。 ●低速方式的USB 1.1。 ●2路串行通道UART。 ●在体系编程的JTAG口。
2.2 开发环境 体系软件可在KEIL公司的KEIL 51集成开发环境μVision2中进行规划、编译和仿真，并运用ST公司的PSDsoft Express软件进行编程下载和内部装备。该软件可以对μPSD32xx系列单片机的片内Flash、SRAM和PLD进行装备，并将编译生成的程序代码文件(.HEX)和装备文件交融生成.OBJ文件下载到单片机中。下载时还需运用FlashLINK编程电缆衔接PC机的标准并口和单片机的JTAG口。 3 硬件规划方案 3.1 硬件需求 税控器应具有的根本功用如下：具有实时时钟和记载税控数据的大容量存储器;带有契合ISO7816标准的IC卡读写器，支撑税控卡、用户卡和税务办理卡;可经过USB或串口与主机通讯;具有在掉电后可保存存储器数据和时钟运转的备份电池;答应反常断电而不损坏任何有用数据。 3.2 硬件体系组成 税控器内部的硬件体系结构见图2。 (1) 主控模块MCU 主控模块MCU选用ST公司的μPSD3234A单片机，它内部具有256kB的主Flash、32kB的次Flash和8kB SRAM，作业电压为5V，选用24MHz晶振。其间SRAM由片外的备用电池供电，可寄存一些长时刻保存的数据，坚持电流仅需1μA。 主控模块经过USB或UART与主机相连，经过I2C与RTC相连，经过I/O与ICC及MEM相连。 (2) 时钟模块RTC 时钟模块RTC选用ST公司的M41T0M6，该芯片具有实时时钟/日历功用，可计时毫秒、秒、分钟、小时、星期、日、月、年、世纪。在体系掉电今后可由片外的备用电池供电，以坚持片内时钟的持续运转。选用32.768kHz晶振，作业电压5V，作业电流130～200μA，备用电池电压3V，坚持电流仅需1uA。I2C的最大传输速率为400kHz。 (3)存储器MEM 存储器MEM选用ST公司的2MB串行Flash芯片M25P16，共有32个扇区，每个扇区256页，每页256字节，页编程时刻为1.4ms。M25P16选用SPI总线接口，最大传输速率50MHz，低作业电压3.3V。为了完结5V-3.3V逻辑电平转化，可运用Onsemi公司的三路非反相施密特触发器NL37WZ17，它兼容5V和3V逻辑电平，输出驱动可达24mA。Flash存储器首要用来存储发票数据和税控数据。 (4)IC卡模块ICC IC卡模块ICC选用Onsemi公司的NCN6004A。NCN6004A具有双路卡接口，契合ISO 7816-3和EMV标准。作业电压5V，电流150mA，内置DC/DC，能为每个卡供给65mA/5V电源，外部晶振14.28MHz，内置可编程的卡通讯总线时钟。 MCU经过I/O线与NCN6004A进行串行通讯。为了节约I/O资源，可挑选复用连线方法，即两个卡同享一路通道，由选卡信号区别，别离完结税控卡和用户卡的拜访功用。 (5)USB接口 MCU内部带有USB通讯操控器，为了滤波和ESD维护，接口部分选用Onsemi公司的STF202。STF202的作业电压为3.3V，DIN2脚内部带1.5kΩ上拉电阻。因为MCU仅支撑低速USB设备，所以它的USB_D_必需求衔接STF202的DIN2，通讯速率1.5Mb/s。 (6) UART接口 UART转化芯片选用Intersil公司的HIN202，MCU内部具有2路UART，均可选用RS232通讯。HIN202的作业电压为5V，具有2路收发驱动。 (7)电源模块PWR 体系的外部供电电源分为两路，一路用AC/DC适配器直接供给+5V;另一路由主机经过USB接口线输入(5V/500mA)。用户可任选一路直接供给给5V器材作业。 为了完结电维护功用，选用Onsemi公司的升压芯片NCP1402SN50T1，其最低输入发动电压为0.8V，输出电压5V，输出电流200mA。当体系正常作业时，NCP1402SN50T1可为大电容充电，一旦断电，大电容仍可坚持该芯片作业一段时刻，此刻可完结一些重要的使命，以防止反常断电发生过错。大电容选用了两个串联的3.3F/2.5V卷绕型%&&&&&%，当充溢时可坚持供电30秒以上。 5V至3.3V电压转化器选用Onsemi公司的NCP500SN33T1，该芯片输出电流为150mA，可为3.3V器材供给作业电压。 备用电池选用的是两节3V/210mAh锂电池，供电至少可坚持10年以上。 (8)监控模块MON 监控模块选用Onsemi公司的MAX708，MAX708可完结上电复位和手动复位，还具有电压监控功用，规划时在其PFI端衔接恰当的分压电阻，这样当主电源掉电时，MAX708就可发生掉电中止信号，用以完结重要的使命或备份重要的数据。 MAX708作业电压5V，复位的门限值4.38V，复位时刻200ms，低压监控输入门限值1.25V。
(9) 状况指示SIC 状况指示选用发光二级管，别离用于指示电源接通、卡刺进、JATG程序下载等状况。在MCU的I/O上还可衔接犯错、运转、自检测等状况指示。 4 实践运用电路 税控器中MCU与其它中心硬件的衔接电路图如图3所示。图中给出了时钟、Flash存储器和IC卡模块与MCU的衔接方法。 5 软件规划方案 税控器软件总体上包含两大部分：主机端软件和设备端软件。主机端与设备端之间选用“指令—应对”方法进行数据通讯。由主机端发送指令，设备端应对。 主机端软件可分为四层：运用层、税控函数层、通讯办理层和设备驱动层;设备端软件也可分为四层：主控层、税控函数层、设备办理层、硬件驱动层。以下首要介绍设备端软件架构。 5.1 主控层 主控函数担任体系和设备的初始化、与主机间的通讯监控、协议办理、税控指令包的解说和使命的调度等业务。 5.2 税控函数层 税控函数依照国标对税控器的要求规划，担任机器初始化和注册、分发发票、开发票、退票、废票、上传发票、日买卖和卷汇总数据、申报、核对等业务。 5.3 设备办理层 设备办理层是针对杂乱设备规划的办理程序，首要包含IC卡办理、存储器办理、USB通讯办理。 IC卡办理程序是依照GB18240.2-2003对税控IC卡的要求规划的操作指令程序，可分为根本指令和扩展指令。根本指令有文件操作、读写记载、发生随机数、内外部认证、取呼应、运用确定等;税控卡专用指令有卡注册、开票，日买卖签名等功用;用户卡专用指令有注册签名、分发发票、报税数据汇总等功用。 存储器办理程序用来对Flash存储空间进行地址分配办理。该程序按循环记载的方法规划，首要完结发票明细、日买卖和卷汇总记载的格局化、读写、查找等业务。一起还担任存储在SRAM中地址分配表的办理，指针等数据的记载。 USB通讯办理程序是依照低速USB1.1标准以及人机接口设备(HID)类别的要求规划的，用来完结总线枚举和数据通讯的业务。该程序首要选用Endpoint 0(IN/OUT)操控传输方法，并运用输入输出报表(Report)格局来与主机交流数据。 5.4 硬件驱动层 硬件驱动层是使各个硬件设备完结底层操作的驱动程序，包含时钟、IC卡、Flash MEM、UART和USB等API库函数。其间时钟函数完结设置、读、写时钟和日历等功用。IC卡函数完结%&&&&&%卡的插卡检测、卡上下电、卡复位和卡指令等功用。Flash MEM函数完结外部Flash存储器的擦除、读、写等功用。UART和USB函数完结设置、接纳和发送数据等功用。 图3 6 结束语 文中介绍了税控器的规划原理，本规划方案已经过运用功用调试，可以满意产品的根本需求。需求阐明的是，在实践产品中，可考虑选用模块化规划思维，也就是说硬件选用模块+底板架构，主处理及中心硬件都集中于模块上，电源与接插件等放置在底板上;软件底层对上层可封装成API函数的方式。这样便于满意不同层次的需求，细分税控工业的商场，有利于开发商和供货商的定位挑选。经过多种开发与协作的途径，来到达降低成本，进步功率和节约时刻的意图。
