[發明專利]磁條讀取器

在審

• 申請號: 201310532687.9
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103679104A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: M·H·維爾德利;S·U·夸克;G·V·桑德斯
• 申請（專利權）人: 馬克西姆綜合產品公司
• 主分類號: G06K7/08
• 分類號: G06K7/08
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 韓宏;陳松濤

技術領域

本發明涉及一種磁條讀取器，并尤其涉及一種使用簡單的模擬和數字信號處理技術直接提取磁條中所嵌入的二進制信息的系統、設備和方法。該磁條讀取器節省了對于多位模數轉換器(ADC)和大型存儲器的需要，并且因此構成了一種可以以有所降低的功耗和有所改進的成本效率讀出磁條上的二進制信息的簡單且獨立的解決方案。

背景技術

磁條被廣泛應用于承載與金融交易或個人身份相關的安全信息。安全信息根據國際標準或者與具體應用和行業相符的自定義協議而被編碼到磁條上的磁軌中。典型的磁條包含三條平行磁軌，其具有每英寸75比特或每英寸210比特的記錄密度。迄今為止，磁條已經被嵌入駕駛員執照、信用卡或借記卡、禮品卡或現金卡、優惠卡、電話卡、酒店鑰匙卡、會員卡、食品卷、以及在各種應用中使用的許多其它卡片中。

通過與磁卡讀取系統中所包括的讀取磁頭物理接觸或刷過該讀取磁頭，來從磁條中提取安全信息。圖1示出了常規磁卡讀取系統的框圖100，并且圖2示出了由常規磁卡讀取系統100恢復并處理的相關信號的時序圖202-204。磁條102在磁性材料的帶中存儲多個比特的數據。當磁條102刷過讀取磁頭(MRH)104時，MRH104檢測與磁條102相關聯的磁場的變化。MRH104一般由以其寄生電感、電容和電阻為特征的線圈所制成。在現有技術中，MRH104在正常情況下與離散無源組件相耦合，以使得可以響應于該磁場而由MRH104適當感應電信號202。電信號202被稱作雙相或雙頻(F/2F)數據信號，即F-2F波形202，因為其在正負通量峰值之間交替變化，該正負通量峰值在時間上以兩個特征周期T和T/2作為間隔。兩個連續T/2周期208與數據位“1”相關聯，而一個T周期與數據位“0”相關聯。

電信號202在放大器106中被放大，并且在模數轉換器(ADC)108中被進一步采樣和轉換為多位數字信號。該多位數字信號根據采樣頻率而對放大的F-2F波形的幅度進行追蹤。該多位數字信號可以被臨時存儲在存儲器110中，并且最終被軟件或硬件解碼模塊112恢復為數字輸出206。數字輸出206形成與存儲在磁條102內的多個比特的數據相一致的數據的二進制比特流。

F-2F波形202的振幅和頻率這兩者均可能發生多個幅度量級的變化。現有的磁卡讀取器解決方案通過使用大量外部組件、使用更多功率或超裕度設計來應對這一挑戰。現有解決方案能夠大致被劃分為模擬的或數字的。在所謂的模擬解決方案中，使用模擬功能對絕大多數所讀取的F-2F波形進行連續處理和解碼。這需要額外的無噪聲電源(quiet?power?supply)、額外管腳以及相當大量的外部組件，從而導致了龐大、昂貴且高耗能的磁卡讀取器系統。

另一方面，數字解決方案依賴數字信號處理(DSP)技術來處理和解碼F-2F波形，而并不需要許多外部組件。圖1示出了這樣的數字解決方案的示例。然而，需要多位ADC來對模擬波形進行數字化，并且需要大型存儲器設備來存儲數字化波形。為了消除(accommodate)大的振幅變化，高分辨率的ADC被應用，并且該分辨率比在大多數情況下所實際需要得要高。ADC中的一個附加位增大了面積，使待處理和存儲的數據加倍，并且使得由ADC108消耗的功率翻了四倍。數字解決方案從信號處理和功耗這兩方面來看是低效的。

因此，盡管性能尚可接受，但是大多數常規的磁卡讀取器被包括高成本、大型硬件覆蓋區(footprint)和大功耗的許多問題所累。需要更好的解決方案來解決現有的磁卡讀取器解決方案，并尤其是對于由電池供電的那些低功率應用而言所存在的包括成本、硬件覆蓋區和功率在內的主要問題。

發明內容

本發明的各個實施例涉及一種磁條讀取器，并尤其涉及一種使用簡單的模擬和數字信號處理技術直接提取磁條中所嵌入的二進制信息的系統、設備和方法。該磁條讀取器節省了對于多位模數轉換器(ADC)和大型存儲器的需要，并且因此構成了一種可以以降低的功耗和改進的成本效率讀出磁條上的二進制信息的簡單且獨立的解決方案。

本發明的一個方面是一種磁條讀取器，其將存儲在磁卡中的二進制信息轉換為數字數據流。條接口被耦合至磁卡以產生F-2F波形。過零檢測器在該F-2F波形通過位于每個相鄰的峰值和谷值對之間的中間級變換點時檢測多個過零事件，并且峰值檢測器在F-2F波形到達每個峰值和谷值時對其進行追蹤。頻率分析器對F-2F波形中的峰值和谷值進行標記，針對多個相鄰的峰值和谷值對計算多個峰值到峰值周期，并且基于該多個峰值到峰值周期得出位時間(bit?time)。位解碼器根據多個峰值到峰值周期和位時間產生數字數據流。