基于GPRS的校园一卡通无线POS系统设计与应用

    近年来．我国许多高校都进行了校园一卡通系统的建设。系统广泛采用RS485通讯线缆、双绞线和光纤等有线传输方式 然而有线传输方式无法实现POS在移动中要求实时在线的应用需求 目前基于短距离无线网络传输方式只能在信号覆盖的有限范围内实现POS系统实时在线响应 为了拓展无线POS系统的应用范围．本文设计了基于GPRS网络的校园一卡通无线POS系统．它具备一卡通数据的采集、存储和传输等功能 通过软件测试及一定规模的应用．证明了系统的稳定性、安全性和可靠性。

    一、校园一卡通系统数据传输方式比较
 
    校园一卡通系统有线传输方式是指POS机与一卡通平台的数据交换通过有线网络完成 有线传输介质主要包括RS485通讯线缆、双绞线及光纤等。
 
    短距离无线传输方式是指无线POS机读取数据后存储在本地．定时与无线基站进行通讯．如无线POS机不在网络覆盖范围则脱网运行．待移动到信号覆盖范围时再进行通讯．脱机流水数据在POS机重启后完成数据上传。
 
    本文设计了一种全新的基于GPRS网络的校园一卡通POS系统．其主要方法是：一卡通POS机的应用数据包通过GPRS DTU(GPRS数据传输单元)使用现有的GPRS网络上传给校园一卡通平台主机：一卡通平台主机对应用数据包处理后的数据和黑白名单信息经GPRS网络回传给POS机．从而完成校园一卡通系统的各种应用功能校园一卡通系统数据传输的三种模式优缺点对比如表1所示

    二、基于GPRS的校园一卡通无线POS系统通信原理与设计
 
    GPRS网络传输技术具有覆盖面广、通信可靠和传输稳定等特点 以其作为校园一卡通移动POS交易的通信载体，可实现不受场地、环境和线路限制的校园卡实时交易和认证 GPRS网络的技术特点决定了其随着应用的发展和无线移动POS的增加不会对校园一卡通交易的速度和成功率造成影响
 
    本系统的设计原理是：首先把具有GPRS无线数据传输功能的GPRS DTU通过RS485接口接收一卡通POS机的刷卡数据：然后GPRS DTU通过无线方式与GPRS基站通信．将一卡通POS发送的数据包从基站发送到SGSN节点．SGSN与网关支持节点GGSN进行通信．GGSN对分组数据进行相应的处理后发送到校园一卡通平台端的路由器．经过防火墙再发送到校园一卡通主机上；最后经过校园一卡通后台服务器处理的数据包经由原路返回．经GPRS DTU 回传给一卡通系统POS机．从而完成校园一卡通系统与GPRS网络的数据交换．实现POS系统的无线数据传输 同时．使用第二层隧道协议L2TP在GPRS网络上建立企业虚拟专网．保证网络连接的专用性和持续性 其工作原理如图1所示

    三、系统详细设计
 
    1．硬件设计
 
    本系统分为终端POS设备、GPRS DTU、校园一卡通后台服务器三大部分
 
    (1)终端POS设备
 
    本系统采用51系列单片机模型作为终端POS设备的硬件原理支持。终端POS设备主要由CPU(SM5964)，FLASH数据存储器AM29F040B／39SF020复位芯片IMP810．485通信芯片SN75174和MAX487。射频卡读写卡器，顾客面LED显示器。操作面LED显示器，线性电源，主键盘．密码键盘接口组成．其工作原理如图2所示
 

    (2)GPRS DTU
 
    系统中完成数据通信传输工作的是GPRS DTU和GPRS网．而GPRS网络是基于IP协议的．所以本系统中的GPRS DTU采用内嵌TCWIP协议栈．具有Socket通信功能．并提供透明数据传输通道。GPRS DTU在每次开机后会自动拨号．接入GPRS网络并动态地获得一个IP地址．此地址由GPRS骨干内网地址池分发．当GPRSDTU通过GPRS网络向校园一卡通系统后台服务器发送连接请求后．

    校园一卡通系统后台服务器返回应答．连接路由建立 为了保证链路畅通．预定30秒发送一次“心跳”数据包．以维持GPRS DTU终端与校园一卡通系统后台服务器之间的路由．确保终端与服务器之间可以及时互相通信。“心跳”数据包包括链路保活功能信息与终端ID信息
 
    (3)校园一卡通系统后台服务器
 
    硬件系统使用SUN公司小型机．软件系统使用SUN公司的SOLARIS操作系统．数据库支持使用甲骨文公司的ORACLE 9I数据库管理系统
 
    2．软件设计
 
    (1)GPRS远程通讯系统软件设计
 
    本系统中GPRS远程通讯系统的系统底层软件采用了模块化的设计方法．语言采用的是标准C语言．各个功能模块由子程序实现．通过主程序调用子程序实现系统所设计的各个功能 GPRS通讯终端软件逻辑流程如图3所示。
 

    软件逻辑流程说明如下：