目前，智能卡的应用已经非常广泛。按照使用方式的不同，智能卡基本分 为接触式和非接触式两种。接触式IC卡如兼容EMV2000规范(是国际上金融 IC卡借记/贷记应用的统一技术标准)的标准借/贷记卡等，在使用时需要在 插卡槽进行插卡操作；而非接触式IC卡如公交卡、门禁卡等，在卡片靠近读 卡器表面时即可完成卡中数据的读写操作。非接触式IC卡又称射频卡，是将 射频识别技术和IC卡技术结合起来的一项新技术。
接触式或非接触式IC卡在金融领域都有应用，如借记卡、信用卡、电子 钱包、电子现金等。但是，目前的金融终端(如POS机、ATM机等)大多只能 受理接触式IC卡，大部分不支持非接触式接口，不能受理非接触式IC卡。而 随着非接触式IC卡的应用越来越普及，这些终端需要大规模地转换成能够同 时支持非接触式IC卡受理的终端。
虽然目前有极少数终端系统能够受理非接触式IC卡，但现有的非接触式 读卡器一般仅与某类型号的终端结合，适用终端型号较窄，而市场上的终端类 型繁多，如果为各类终端分别提供非接触式接口将导致管理及维护上的困难。 而且，如果将原有终端完全更换为同时支持非接触式接口的终端，将增加高昂 的成本，不利于非接触式IC卡受理终端的快速推进。

本发明所要解决的技术问题是提供一种非接触式IC卡读写系统及非接触 式IC卡读写器，以解决目前的大部分金融终端不能受理非接触式IC卡，即使 有极少数能够受理，但存在非接触式读卡器不能兼容所有类型终端的问题。
为解决上述技术问题，根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下 技术方案：
一种非接触式IC卡读写器，包括：
射频模块及天线，用于与非接触式IC卡建立通讯连接；
通讯接口，用于与终端系统建立通讯连接，并采用统一的通讯协议兼容各 类金融终端；
核心管理器，用于控制射频模块及天线与非接触式IC卡进行数据交换， 并控制通讯接口与终端系统进行数据交换。
优选的，所述读写器的各个模块均采用不可编程模式，非接触式IC卡业 务逻辑全部由终端系统完成。
优选的，所述读写器还包括：PSAM卡插槽，用于插入PSAM卡，PSAM卡用 于在IC卡应用中对IC卡进行安全认证。
其中，所述射频模块同时支持TYPEA和TYPEB两种规范类型的非接触式 IC卡。
一种非接触式IC卡读写系统，包括：设置于终端系统的终端应用模块， 以及外挂于终端系统的非接触式IC卡读写器，所述读写器包括核心管理器、 通讯接口、射频模块及天线，终端应用模块通过通讯接口与读写器通讯，读写 器通过射频模块及天线与非接触式IC卡通讯，核心管理器用于控制通讯接口 和射频模块及天线。
优选的，所述非接触式IC卡读写器采用不可编程模式，非接触式IC卡业 务逻辑全部由终端应用模块完成。
优选的，所述非接触式IC卡读写器还包括PSAM卡插槽，用于插入PSAM 卡，PSAM卡用于在IC卡应用中对IC卡进行安全认证。
其中，所述非接触式IC卡读写器与终端应用模块之间采用统一的通讯协 议。
一种利用所述非接触式IC卡读写系统识别非接触式IC卡的方法，包括：
终端应用模块通过读写器的通讯接口向读写器核心管理器发送命令；
读写器核心管理器解析所述命令，如果不需要对非接触式IC卡进行操作， 则直接通过通讯接口向终端应用模块返回应答数据；如果需要，则通过射频模 块及天线与非接触式IC卡进行通讯，并将非接触式IC卡的应答数据通过通讯 接口返回给终端应用模块。
所述方法还包括：如果读写器在预置时间内未收到非接触式IC卡的应答 数据，则读写器核心管理器通过通讯接口向终端应用模块返回卡片超时应答。
所述方法还包括：如果终端应用模块在预置时间内未收到读写器的应答数 据，则终端应用模块结束本次通讯，并提示出错信息。
其中，终端应用模块向读写器发送命令前还包括：终端应用模块判断读写 器连接是否正常，如果正常，则继续判断读写器类型；然后判断非接触式IC 卡是否激活，如果是，则通过读写器读取卡中的用户信息，进入与读写器的数 据交换过程。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
首先，本发明提供了一种与传统金融终端连接的外接式非接触IC卡读写 器接口模式，该模式提供非接触式IC卡读写器，并提供设置在金融终端的终 端应用模块，实现终端对非接触式IC卡的受理。由于对读写器的性能与硬件 要求、读写器状态与软件要求(即指相应的终端应用模块)、读写器与终端之 间的通讯协议、读写器操作指令等内容进行了统一，应用该模式的非接触IC 卡读写器能够适用于原有的各种类型的终端，从而解决了读写器与各类终端的 兼容问题。而且，所述非接触式IC卡读写器采用在现有终端上外置的方式， 可以低成本地建设非接触式IC卡受理环境。
其次，所述非接触式IC卡读写器要求内置芯片是不可编程模式，即不具 备二次程序开发能力，只能接收与之相接的设备(如POS、PC)发出的指令， 并返回相应的操作结果。对于不可编程式读写器，所有非接触式IC卡业务逻 辑都由与之相连接的终端设备完成。采用不可编程模式是由于目前的金融终端 已经具有了IC卡业务的处理能力，只需要扩展非接触式接口即可；而且，不 可编程读写器成本低廉，适用于非接触式应用启动推广阶段的要求，而可编成 读写器成本高昂。
再次，为了提高所述非接触式IC卡读写器的普遍适用性，该读写器接口 技术要求自带PSAM(Purchase Security Application Module，终端安全存 取模块)卡插槽，这样在金融终端没有配备或没有空闲的PSAM卡插槽，并且 某些IC卡应用需要PSAM卡时(如电子钱包应用需要PSAM卡)，可以利用读写 器配备的PSAM卡插槽。并且PSAM卡插槽的成本比较低廉，不会显著增加设备 成本。而且，所述非接触式IC卡读写器同时支持TYPEA和TYPEB两种规范的 非接触式IC卡。
最后，设置于金融终端的终端应用模块还提供了防拔处理功能。如果非接 触式IC卡在处理过程中突然脱离读写器感应区，则终端应用模块进入防拔处 理状态，将保存相应的交易数据，但不影响后续其他卡片的交易处理，对后续 处理的每张卡片确认是否与该非接触式IC卡是同一张卡，如果是则恢复保存 的交易处理。
附图说明
图1是本发明实施例所述一种非接触式IC卡读写系统结构图；
图2是图1中非接触式IC卡读写器11的硬件模块示意图；
图3是图1中非接触式IC卡读写器11的状态转换及相应操作示意图；
图4是图1中终端应用模块12的操作流程图。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和 具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
针对目前的金融终端普遍不能受理非接触式IC卡的问题，本发明实施例 提供了一种与传统金融终端连接的外接式非接触IC卡读写器接口模式，该模 式提供非接触式IC卡读写器，并提供设置在金融终端的终端应用模块，实现 终端对非接触式IC卡的受理。
参照图1，是本发明实施例所述一种非接触式IC卡读写系统结构图。所 述系统包括非接触式IC卡读写器11和终端应用模块12，终端应用模块12和 非接触式IC卡13之间通过非接触式IC卡读写器11进行数据交换。所述非接 触式IC卡读写器11采用的是非接触式技术，要求内装有接近式耦合设备，用 电感耦合给接近式卡提供能量并控制与接近式卡交换数据的读/写设备。为减 少对原有金融终端设备的改造，降低非接触式IC卡受理环境的建设成本，所 述非接触式IC卡读写器11采用在现有终端上外置的方式。终端应用模块12 设置在现有的金融终端上，负责终端业务逻辑中涉及到非接触式IC卡13读写 的操作，通常以软件形式安装在终端上，随着读写器技术的发展还可以进行软 件的升级。非接触式IC卡13指金融领域使用的非接触式IC卡，如电子钱包 等，以下统称为非接触式金融IC卡。
所述非接触式IC卡读写器11与金融终端之间采用RS232方式通讯，如有 需要，读写器也可支持USB通讯方式。当需要对读写器进行设置或读写卡片时， 终端向读写器11发送相应指令，由读写器11返回操作结果。读写器与卡片 13之间采用无线通讯方式。
本实施例中，由于从非接触式IC卡读写器11的设置、相应的终端应用模 块12的设置、非接触式IC卡读写器11与终端应用模块12之间的通讯协议三 个方面，对金融终端与非接触式金融IC卡读写器的数据交换进行了规范化的 统一，所以所述非接触式IC卡读写器11适用于原有的各种类型的金融终端。 即只要在原有金融终端外挂非接触式IC卡读写器11，并在金融终端安装终端 应用模块12的软件版本，即可对非接触式IC卡业务进行受理。更详细地说， 是对读写器的性能与硬件要求、读写器状态与软件要求(即指相应的终端应用 模块)、读写器与终端之间的通讯协议、读写器操作指令等内容进行统一，从 而解决读写器与各类终端的兼容问题。
下面分别详细说明非接触式IC卡读写器11和终端应用模块12。
参照图2，是所述非接触式IC卡读写器11的硬件模块示意图，所述非接 触式IC卡读写器主要包括核心管理器21、射频模块22和天线以及通讯接口 23。核心管理器21是读写器的核心，负责各个模块的监控管理。核心管理器 21控制射频模块22和天线与非接触式金融IC卡进行通讯，核心管理器21控 制通讯接口23与金融终端进行通讯。
其中，所述射频模块22同时支持TYPEA和TYPEB两种类型的非接触式金 融IC卡。所述TYPEA和TYPEB是目前符合金融通讯规范的两种非接触式金融 IC卡，发卡机构可以选择发行TYPEA的卡片，也可以选择发行TYPEB的卡片。
TYPE A采用的是一种间断式的调制方式，即当表示信息“1”时，有信号传 到卡，当表示信息“0”时没有信号传到卡，间隔相当短不影响卡正常工作。优 点是信息区别明显，受干扰的机会少，不容易误操作；缺点是在需要持续不断 的提供能量到非接触卡时，能量有可能会出现波动。
TYPE B采用的是一种调幅式的调制方式，即信息“1”和信息“0”的区别在于 信息“1”的信号幅度大，即信号强，信息“0”的信号幅度小，即信号弱，通过信 号强弱的变化来识别不同的信息。优点是有持续不断的信号传递，不会出现能 量波动的情况；缺点是信息区别不明显，相对来说易受外界干扰，会有误信号 出现，也可以采用冗余效验的方式来弥补。
所述通讯接口23采用RS232方式通讯，RS-232是美国电子工业联盟(EIA) 制定的串行数据通信的接口标准，被广泛用于计算机串行接口外设连接。通讯 接口23采用异步全双工通讯，波特率默认为57600bps，数据由1位起始位、 8位数据位和1位停止位组成，无校验位。根据应用需要，通讯接口23还可 以支持USB通讯方式。本实施例中，该通讯接口23由于能够兼容各类终端， 所以在参数设置、硬件逻辑判断、与终端的通讯协议等方面需要进行统一。例 如为兼容不同的金融终端对串口通讯速率的要求，可以通过设置通讯参数，调 整串口通讯波特率。
此外，所述非接触式IC卡读写器还包括时钟电频24、状态指示器25和 电源管理26等辅助功能的硬件模块。时钟电频24用于采集数据的时间，当读 写器其他模块需要根据数据时间进行处理时，就通过时钟电频24提供。状态 指示器25用于指示当前读写器的状态，本实施例中由LED指示灯、LCD显示 屏及蜂鸣器来指示状态。电源管理模块26用于为读写器提供电力，在对各模 块进行操作时由电源管理模块26向其供电。核心管理器21中包含了射频模块 22及天线、RS232(必备)或USB(可选)通讯接口23、时钟电频24、LED指示灯 及LCD显示器及蜂鸣器25、电源管理26等模块的独立的子控制模块。
优选的，所述非接触式IC卡读写器还设置了某些IC卡应用必备(如电子 钱包应用，而电子现金应用不需要PSAM卡参与)的PSAM卡插槽27，用于插 入PSAM卡，PSAM卡用于在IC卡应用中对IC卡进行安全认证。PSAM卡是指终 端安全存取模块，PSAM卡中增加了计算型密钥，通常内嵌于各类终端设备， 为其提供IC卡(包括接触式和非接触式IC卡)级别的安全保护，主要用于商 户POS、网点终端、直联终端等端末设备上，具有安全控制管理功能。
电子钱包应用是根据PBOC1.0规范(《中国金融集成电路(IC)卡规范》 简称PBOC.规范)开发的金融IC卡应用，在PBOC2.0规范中进行了少量改进； 具有脱机消费功能，可以采用接触式或者非接触式方式；采用对称的密钥体系， 因此需要PSAM卡安装在终端设备上以便认证IC卡的合法性。而电子现金应用 是根据PBOC2.0规范借贷记应用衍生的，并且加入小额支付特性的新一代金融 IC卡应用；一般采用非接触式方式，具有脱机非接触的特点，适合于快速小 额交易场合，是电子钱包的替代性应用，符合银行业的EMV迁移策略；采用非 对称密钥体系，使用公钥来验证IC卡的合法性，因此不需要PSAM卡。
为了提高读写器的普遍适用性，读写器应至少配备1个符合金融要求的 PSAM卡插槽27，在金融终端没有配备或没有空闲的PSAM插槽，并且某些IC 卡应用需要PSAM卡时(如电子钱包应用需要PSAM卡)，可利用读写器配备的 PSAM插槽放置PSAM卡，但优先使用金融终端自有的PSAM插槽，这样终端与 PSAM卡的数据传输速度较快。而且，所述PSAM卡插槽成本低廉，并不会显著 增加读写器的设备成本。
优选的，所述非接触式IC卡读写器将各个功能模块集成在一个芯片上， 该内置芯片采用不可编程模式。不可编程式读写器是指读写器本身不具备二次 程序开发能力，只能接收与之相接的设备(如POS、PC)发出的指令，并返回 相应的操作结果。对于不可编程式读写器，所有非接触式IC卡业务逻辑都由 与之相连接的终端设备完成。而可编程式读写器是指读写器本身可以通过二次 程序开发，以实现部分或全部非接触式IC卡业务逻辑的非接触IC卡读写设备。
本实施例中的外接式非接触金融IC卡读写器接口模式采用不可编程模式 的原因有以下三点：第一，在现阶段市场上的金融终端已经具有了IC卡业务 的处理能力，只需要扩展非接触式接口即可；第二，不可编程读写器成本低廉， 适用于非接触式应用启动推广阶段的要求；而可编程读写器成本高昂，不利于 非接触式应用的推广；第三，在金融终端上外接非接触式读写器的方式来实现 非接触式应用，是一种对已有金融设备投资的保护，随着技术的发展，已经出 现了金融设备本身自带非接触式模块的产品，所以可编程的读写器的发展空间 并不大，不是主流应用。
以上说明了外接式非接触金融IC卡读写器11的硬件模块构成，下面将结 合安装于金融终端的终端应用模块12和非接触式IC卡13来说明读写器11 的内部工作流程，如下：
金融终端首先通过RS232(或USB)通讯接口发送一个命令数据包给读写 器核心管理器，发送完成后等待来自读写器核心管理器的应答数据包。当读写 器核心管理器正确收到金融终端发送的命令数据包后，由核心管理器解析此命 令，如不需要通过射频模块和天线对卡片进行操作，则处理此命令并通过 RS232(或USB)通讯接口回应金融终端应答数据；如果需要通过射频模块和 天线对卡片进行操作，则与卡片进行通讯，得到卡片的回应数据后，核心管理 器通过RS232(或USB)通讯接口向金融终端发送应答数据。
在上述过程中，如果金融终端在规定的最长时间内未能收到读写器正确的 应答数据包，则金融终端结束本次数据通讯，并提示出错信息。同理，读写器 由内置的时钟电频计时，如果读写器在规定的最长时间内未收到卡片的回应数 据，则读写器核心管理器应向金融终端返回卡片的操作超时应答。
针对上述读写器内部执行过程，不可编程式非接触IC卡读写器共有关机、 空闲、激活卡片、交易处理、交易成功、交易失败、未知状态等7种固定状态 以及各状态之间转换时的过渡状态。参照图3，是所述读写器的状态转换及相 应操作示意图，状态转换过程如下：
首先由核心管理器模块控制，当遇到开机命令是给电源管理模块发出信 号，电源管理模块收到后启动整机相关各模块工作电源。读写器核心管理器模 块继续初始化开机，如果开机正常，则使用管理指令不断循环，进入空闲状态； 如果中途遇到断电，则进入关机状态。这时射频模块通过天线检查不同协议的 卡片(TYPEA或TYPEB)，采用轮询机制不间断地发出电磁波信号检测有效范围 内有无有效的接近式卡，且是交替发送A类型卡(TYPEA)和B类型卡(TYPEB) 的请求信号，A型卡和B型卡的命令和响应不能够相互干扰。当有有效的卡片 进入有效区时，射频模块用电感耦合给接近式卡提供能量并发送卡片激活指令 使卡片被激活。如果卡片被激活，则进入激活卡片状态；若遇到时钟电频发出 的超时指令、中止指令或核心管理器模块发出的软件复位指令时，则立即进入 空闲状态，并对存储相关信息的内存空间初始化；如果中途遇到断电，则进入 关机状态。
当进入激活卡片状态后，即可开始交易处理(可能需要PSAM卡一同参与 交易，如电子钱包应用就需要PSAM卡参与)，此时读写器进入交易处理状态。 终端通过读写器向卡片发送交易指令，卡片做出响应并将响应数据以通讯数据 包的形式通过读写器传输到终端，由终端进行交易处理。终端与卡片的交互可 能会进行多次。如果中途遇到断电，则读写器进入关机状态。如果终端交易成 功，则读写器进入交易成功状态；如果终端交易失败，则终端进行相应的交易 失败处理并且读写器进入交易失败状态。而交易成功状态和交易失败状态经软 件复位指令可进入空闲状态，等待下一次的状态循环，也可能因为断电而进入 关机状态。另外，当读写器遇到上述状态之外的未知状态时，核心管理器模块 会发出软件复位指令可进入空闲状态，或遇断电进入关机状态。
在读写器的内部工作和状态转换过程中，当用于电子钱包应用等交易的情 况下，无论PSAM卡插槽是内置到金融终端还是由读写器提供，都涉及到PSAM 卡的处理。PSAM卡将按照如下方式对PSAM卡和非接触式IC卡的数据交换过 程进行安全认证：
首先由终端向PSAM卡发送交易信息，PSAM卡根据该交易信息生成信息认 证码MAC1并回送给终端，终端发送包含MAC1的交易信息给电子钱包IC卡， IC卡对其MAC1进行认证，即认证PSAM卡的合法性；如果认证通过，由IC卡 产生相应交易应答并生成此应答的信息认证码MAC2一并发送到终端，终端利 用PSAM卡对收到的MAC2进行认证，即认证该IC卡的合法性，并将认证结果 发送给终端，从而实现PSAM卡与IC卡用户的双向认证，防止交易数据被篡改， 保证交易信息的有效性。
以上是对非接触式IC卡读写器11的说明，下面将对终端应用模块12进 行详细说明。如前所述，终端应用模块12作为读写器11的相应软件模块，安 装在金融终端设备上使用。参照图4，是终端应用模块12的操作流程图。此 操作流程为金融终端对读写器的操作提供了一个建议性的方法，并对可能出现 的终端与读写器之间的异常情况处理进行了描述。操作流程说明如下：
步骤401，首先，终端判断读写器连接是否正常。如果是，则判断读写器 类型；如果否，则尝试各种通讯速率与读写器建立连接。其中，所述读写器类 型的判断是指判断读写器的版本、功能(例如有接触式或者非接触式功能)等 信息是否符合金融应用规范。
步骤402，在尝试各种通讯速率与读写器建立连接的过程中，系统判断尝 试次数是否超限。如果是，则提示读写器错误，并直接进入结束状态；如果否， 则转到步骤401判断读写器连接是否正常。
步骤403，当系统完成判断读写器类型后，系统进入激活卡片状态(非接 触式读写器)或等待插卡状态(接触式读写器)，然后判断卡片是否激活或已 经插入卡座并上电(本流程包括对接触式IC卡和非接触式IC卡的受理)。如 果是，则读取用户卡信息；如果否，则执行步骤404判断是否超时或操作员中 断。
步骤404，当系统完成判断是否超时或操作员中断后，如果是，则直接进 入结束状态；如果否，则重新进入激活卡片状态(非接触式读写器)或等待插 卡状态(接触式读写器)。
步骤405，当系统完成读取用户卡信息后，系统判断是否需要防拔处理， 如果是，则进入防拔处理；如果否，则进入交易处理。
步骤406，当系统完成防拔处理或交易处理后，将进行用户卡片中止处理 或下电过程。
步骤407，当系统完成用户卡片中止处理或下电过程后，进入处理和显示 交易结果过程，完成后则进入结束处理。
在上述流程中，涉及到终端的防拔处理功能，该功能是本实施例的优选设 置。防拔处理是指在电子钱包等消费交易过程中，卡片突然脱离读写器的磁场 感应区域，致使读写器不能接收到卡片的回应，读写器应回应终端错误码为收 不到卡片应答，终端应提醒持卡人重新放入卡片，即终端进入防拔处理状态。
进入防拔处理状态后，如果是有人值守终端，应停止受理其他卡片交易， 等候卡片重新插入或返回磁场感应区，进行防拔处理流程，除非交易处理成功， 或收银员作交易状态复位处理。如果是无人值守终端，进入防拔处理状态后， 应不影响后续其他卡片的交易处理，但是需要在一定区域保留拔出卡片的相应 交易数据，以备中断交易的恢复。终端可以设置计数器，在后续其他卡片交易 处理超过预置次数的防拔确认后，自动取消该卡片的防拔处理状态，以免影响 终端交易处理速度。
上述防拔确认过程是：在终端进入防拔处理状态后，对后续处理的每张卡 片都将检查发卡方标识和应用序列号，以确认插入的卡片和前面拔出的卡片是 否同一张卡。如果是同一张卡，终端发出交易恢复命令。假如卡片返回MAC 或/和TAC指令，终端即完成交易处理；如果MAC或/和TAC无法回送，则说明 IC卡中的余额没有被修改，交易可以用适当的初始化命令重新开始。
针对图1提供的非接触式IC卡读写系统，本发明还提供了应用该系统的 非接触式IC卡识别方法实施例，该方法的识别过程如下：
首先，终端应用模块判断读写器连接是否正常，如果正常，则继续判断读 写器类型；然后判断非接触式IC卡是否激活，如果是，则通过读写器读取卡 中的用户信息；当读取完用户卡信息后，判断是否需要防拔处理，如果是，则 进入防拔处理；如果否，则进入交易处理过程。
交易处理过程如下：终端应用模块通过读写器的通讯接口向读写器核心管 理器发送命令；读写器核心管理器解析所述命令，如果不需要对非接触式IC 卡进行操作，则直接通过通讯接口向终端应用模块返回应答数据；如果需要， 则通过射频模块及天线与非接触式IC卡进行通讯，并将非接触式IC卡的应答 数据通过通讯接口返回给终端应用模块。
优选的，如果读写器在预置时间内未收到非接触式IC卡的应答数据，则 读写器核心管理器通过通讯接口向终端应用模块返回卡片超时应答。如果终端 应用模块在预置时间内未收到读写器的应答数据，则终端应用模块结束本次通 讯，并提示出错信息。
上述方法中未详述的部分可以参见图1—图4所示系统的相关部分，为了 篇幅考虑，在此不再详述。
以上对本发明所提供的一种非接触式IC卡读写系统及非接触式IC卡读写 器，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行 了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同 时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用 范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。