NFC燃气表制造技术

本实用新型专利技术公开了一种NFC燃气表，包括主MCU、阀门驱动单元、LCD显示单元、燃气表基表、数据处理单元、电源控制单元、NFC通信模块和安全单元，NFC通信模块包括带有与外界NFC手机通信的天线的NFC控制单元，该控制单元通过I2C接口与主MCU相连，安全单元通过串口与主MCU相连，用于将执行加解密处理的结果传至主MCU，主MCU再将该结果处理后传送给NFC控制单元。本实用新型专利技术与NFC手机之间是非接触式NFC通信方式完成燃气的抄表和缴费过程，操作使用十分便捷；另外引入了采用ESAM/PSAM加密/解密的安全单元，在数据交换的过程中将进行一系列的加解密、签名和验证签名的操作，大幅提高其安全性。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种燃气表，特别涉及一种NFC燃气表。
技术介绍
目前预付费燃气表是目前应用比较成熟和广泛的一种解决方案，它是通过逻辑加密卡在燃气公司和用户燃气表之间传递预存数据，这就要求用户每充一次燃气就要到指定的燃气购买站去购买，给用户带来诸多不便。有线远传燃气表和无线远传燃气表都是采用集中统一的管理方式，省去了用户到指定燃气购买站购买燃起的麻烦，但又带来了新的问题，有线远传燃气表需要重新布线组网，增加线路安装成本，这给安装和维护带来许多问题，无线远传燃气表的功耗问题一直是该技术推广的瓶颈所在，介于这些问题，需要一种更加符合用户需求的解决方案来解决当前的燃气表管理问题。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种安全便捷的NFC燃气表。本技术提供的这种NFC燃气表，包括主MCU、阀门驱动单元、IXD显示单元、燃气表基表、数据处理单元、电源控制单元、NFC通信模块和安全单元，NFC通信模块包括带有与外界NFC手机通信的天线的NFC控制单元，该控制单元通过I2C接口与主MCU相连，用于负责与NFC手机、与主控MCU之间的信息交互，所述安全单元通过串口与主MCU相连，用于将由主MCU传来的数据进行加密或解密后，回传至主MCU。所述安全单元采用ESAM系统对数据进行加密或解密。本技术与NFC手机之间是非接触式NFC通信方式完成燃气的抄表和缴费过程，操作使用十分便捷；另外引入了采用ESAM/PSAM加解密系统，在数据交换的过程中将进行一系列的加解密、签名和验证签`名的操作，大幅提高其安全性。附图说明图1是本技术的功能框图。图2是本技术安全单元的电路图。图3是本技术的一种具体实施方式。图4是本技术的流程示意图。具体实施方式如图1所示，本技术包括主MCU、阀门驱动单元、IXD显示单元、燃气表基表、数据处理单元、电源控制单元、NFC通信模块和安全单元，NFC通信模块包括带有与外界NFC手机通信的天线的NFC控制单元，该控制单元通过I2C接口与主MCU相连，用于负责与NFC手机、与主控MCU之间的信息交互，所述安全单元通过串口与主MCU相连，用于将执行加解密处理的结果传至主MCU，主MCU再将该结果处理后传送给NFC控制单元。安全单元采用的是ESAM系统，负责执行与安全相关的算法。本技术的NFC燃气表里面采用一种ESAM/PASM加密解密方案，安全单元与NFC通信单元隔离开来，安全系数高，操作简单。由于本技术与NFC手机之间是非接触式NFC通信方式，使用十分方便；另外引入了 ESAM/PSAM系统，在数据交换的过程中将进行一系列的加解密、签名和验证签名的操作，两者之间的通信是安全的。如图2所示，安全单元包括加解密模块D6、振荡器D5、三极管V17和场效应管V14。加解密模块D6的8脚与电源V3P3_ESAM相连，该管脚还通过电容C46接地；其7脚通过电阻R46接地，该管脚还与主MCU的26脚相连，用于传递加解密模块重置信号ESAM_RST ;其6脚通过电阻R49串联电阻R47与电源V3P3_ESAM相连，该管脚还通过电阻R49与主MCU的27脚相连，用于传递加解密模块时钟信号ESAM_CLK ;该管脚还通过电阻R50与振荡器D5的4脚相连，其3脚通过电阻R48与电源V3P3_ESAM相连，还与三极管V17的发射极相连；其I脚接地。三极管V17的基极通过电阻R51与主MCU的29脚相连，用于传递加解密模块发送数据信号ESAM_TXD ;该三极管的发射极与主MCU的28脚相连，用于传递加解密模块接收数据信号ESAM_RXD ;其集电极接地。振荡器D5的I脚通过电阻R42接地，该管脚还与主MCU的23脚相连；其2脚用于传递晶振信号0SC_0UT ;其3脚接地；其5脚与电源V3P3_ESAM相连，该管脚还通过电容C43接地。场效应管V14的栅极与主MCU的22脚相连，用于传递加解密模块电源控制信号ESAM_Power_CtrI，该场效应管的栅极还通过电阻R35与电源V3P3相连；其漏极与电源V3P3相连，还通过电容C35接地；其源极与电源V3P3_ESAM相连，还通过电容C36接地。本实用新 型与NFC手机之间的信息交互简单，不需要太多的认证。本技术读取用户NFC手机上的预付费数据时，通过ESAM/PSAM解密。对于诸如清零处理、测试、换表、设置时钟这些操作的数据帧则不需要做加密处理，只需要在数据帧后加几个MAC验证字节来验证数据的正确性和完整性即可。用户通过手机支付的方式购买燃气，然后充值到用户表计中，整个系统的数据加解密过程及逻辑流程如图3所示。用户NFC手机读取燃气表基表的数据(包括用户编号和燃气使用量)，通过3G网络上传给燃气公司后台主站系统，后台主站系统检查数据的正确性和完整性，扣除用户编号对应账户的金额，从而实现本技术的后付费功能。本技术的安全单元是通过ESAM系统对数据进行加密解密，从而保证数据的安全性。用户NFC手机对于数据来说只是一个传输通道，无法对数据进行解释。由于用户NFC手机在整个系统中模拟预付费系统中的一张卡，为了让用户体验更舒服流畅，本技术与NFC手机之间的信息交互不要太复杂，也不需要太多的认证。燃气表读取用户NFC手机上的预付费数据，通过ESAM解密就可以了。本技术的安全单元中，ESAM的密钥必须跟与燃气表基表的表号关联，这样使得已经更改密钥的ESAM与表计——对应。如图4所示，在使用时，本技术按如下步骤进行:1、用户通过NFC手机登陆燃气公司主站系统，通过手机支付的方式购买一定量的燃气。2、用户支付成功之后，主站系统按照固定格式生成包含余付费数据的字符串，将此字符串发送给PSAM加密，生成密文数据。3、PSAM把预付费数据加密生成密文后，返回给主站系统。4、主站系统将此密文返回给用户NFC手机，表明用户通过手机支付的方式购买燃气成功。5、此时用户NFC手机模拟成一张，当用户将该手机靠近本技术时，其NFC通信模块检测到“充值卡”的存在，发命令读取“充值卡”上的数据。6、用户NFC手机将密文数据返回给本技术。7、本技术的主MCU将密文数据发送给安全单元的ESAM解密。8、安全单元将ESAM解密后的密文数据返回至主MCU。9、主MCU对数据的正确性、完整性进行判断并做相应的处理。10、本技术将要回复给主站系统的数据组帧发送给安全单元的ESAM加密。11、安全单元将ESAM加密好的密文数据返回给主MCU。12、本 技术的主MCU将返回的密文数据返回给用户NFC手机。13、用户NFC手机通过3G网络将密文数据返回给主站系统。14、主站系统将密文发送给PSAM解密。15、PSAM加密后，返回密文给主站系统。16、主站系统对数据进行判断处理，返回给用户NFC手机，告知此次充值操作是否成功。权利要求1.一种NFC燃气表，包括主MCU、阀门驱动单元、IXD显示单元、燃气表基表、数据处理单元和电源控制单元，其特征在于，还包括NFC通信模块和安全单元，NFC通信模块包括带有与外界NFC手机通信的天线的NFC控制单元，该控制单元通过I2C接口与主MCU相连，用于负责与NFC手机、与主控MCU之间的信息交互，所述安全单元通过串本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NFC燃气表，包括主MCU、阀门驱动单元、LCD显示单元、燃气表基表、数据处理单元和电源控制单元，其特征在于，还包括NFC通信模块和安全单元，NFC通信模块包括带有与外界NFC手机通信的天线的NFC控制单元，该控制单元通过I2C接口与主MCU相连，用于负责与NFC手机、与主控MCU之间的信息交互，所述安全单元通过串口与主MCU相连，用于将由主MCU传来的数据进行加密或解密后，回传至主MCU。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：殷琪，肖志华，朱政坚，
申请(专利权)人：威胜集团有限公司，
类型：实用新型
国别省市：