基于M68HC912D60芯片的嵌入式稅務監(jiān)控系統(tǒng)

　　1 引言

　　稅控系統(tǒng)即“POS電子稅收控制系統(tǒng)”, 是由POS機、金稅卡/IC卡、讀卡器、計算機及打印機等設備構成的電子信息網絡。POS稅款機的推廣是執(zhí)行“金稅工程”的一個重點項目，推廣應用POS稅款機能夠讓稅務部門節(jié)約大量的人力財力，杜絕商家經營中的偷稅漏稅情形。由于目前市面上使用的POS機五花八門，全部更換是一個很大的經濟負擔，因此，一個可行的方法是對現有的普通收款機進行改造，安上稅控裝置。以MCU為核心的嵌入式稅控系統(tǒng)以其高效、可靠、低價的優(yōu)點，成為最佳的稅控系統(tǒng)解決方案之一。

　　2 稅務監(jiān)控系統(tǒng)介紹

　　稅務監(jiān)控系統(tǒng)通過截獲POS機的打印數據，從中提取出交易的日期、時間、金額等稅控信息，并在打印數據中插入加密的防偽信息，再送到打印機打印出票據。同時，系統(tǒng)能夠響應稅務管理中心的命令，向中心提供營業(yè)額等稅務信息。其拓撲結構如圖1所示。

　　稅控POS機是在普通POS機的基礎上增加了具有數據保護功能的“黑匣子”。它的主要作用是自動記錄用戶的經營結果，掌握用戶的真實營業(yè)數據，才能有效堵塞稅收漏洞，從而保證征稅工作的合理性與合法性。

　　3 M68HC912D60芯片介紹

　　3.1 基本結構

　　M68HC912D60 單片機是Motorola公司的16位單片機，由控制單元和執(zhí)行單元兩個主要部分組成?？刂茊卧瑫r序發(fā)生器、控制存儲器和隨機控制邏輯，為執(zhí)行單元生成所有的控制;執(zhí)行單元(EU)包含所有的寄存器、ALU和總線接口。

　　3.2 功能特點

　　M68HC912D60系列采用模塊化設計，各種不同型號單片機可由不同的模塊組成。M68HC912D60是其中的代表產品，它速度快、功能強、內部資源豐富。M68HC912D60具有如下特點：

　　16 bit CPU12 與M68HC11 指令組兼容

　　60K片內EEPROM

　　60K片內ROM

　　2kB片內RAM

　　8MHz內部總線頻率

　　20bit ALU

　　2個增強型串行口通訊口SCI

　　1個串行外圍接口SPI

　　4通道可編程的 PWM

　　2× 8channels, 10bit A/D 轉換器

　　112Pin TQFP /80pin QFP 封裝

　　3.3 M68HC912D60的結構與存儲器組織

　　M68HC08系列可以尋址64Kbytes的存儲空間。M68HC912D60的存儲器組織包括：

　　60K 片內FLASH EEPROM

　　60K片內ROM

　　1K 片內EEPROM

　　2kB片內RAM

　　4 基于Motorola M68HC912D60單片機的稅務控制系統(tǒng)設計

　　Motorola M68HC912系列單片機具有速度快、功能強、功耗低、價格低等特點，采用先進的亞微米工藝，具有較高的性價比。以下討論一個基于M68HC912D60嵌入式稅務監(jiān)控系統(tǒng)的實現。

　　4.1 系統(tǒng)描述

　　稅務監(jiān)控系統(tǒng)是通過在普通POS機中加裝一個稅控黑匣子，從而準確地獲取經營者的營業(yè)額，并能將數據傳送至稅務管理中心，提供稅收依據。

　　4.2 硬件系統(tǒng)設計

　　稅務監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計主要包括MCU、外圍接口單元、控制單元、外擴數據存儲器SRAM、嵌入式MODEM單元、8250串行接口、8255并行接口及時鐘電路幾大模塊。系統(tǒng)結構框圖如圖2所示。外圍接口單元由RS-232接口、RS-485接口、指示電路接口和電話線接口構成;控制單元由復位電路、掉電保護電路和看門狗電路構成。

　　MCU模塊完成整個系統(tǒng)的控制和相應處理;外圍接口單元模塊主要完成本系統(tǒng)與PC機、遠程管理中心之間以及下層的各個PoS分機之間的通信接口;外擴存儲器RAM完成對各個PoS分機上傳輸數據的暫時保存，等接收到規(guī)定數量的數據后，統(tǒng)一由MODEM傳到稅控管理中心。

　　控制單元模塊主要完成用戶對整個系統(tǒng)的控制，即對數據提供可靠的掉電保護，防止掉電后丟失數據，對系統(tǒng)提供徹底、統(tǒng)一的復位，以防系統(tǒng)死機，實現對程序的監(jiān)視功能，解決了程序“跑飛”失控及死循環(huán)問題;8250串行接口模塊完成 MCU與嵌入式MODEM芯片的接口。

　　嵌入式MODEM單元模塊完成數據的調制解調，并通過電話線接口與遠程的標準MODEM進行通信;8255接口模塊完成數據線的擴充，提供足夠的數據線來驅動系統(tǒng)的指示電路;時鐘電路模塊主要是為系統(tǒng)提供一個準確、穩(wěn)定和可靠的時鐘，以便定時和為監(jiān)視器(Watchdog)電路提供方波輸入等。其中，8255接口模塊、8250接口模塊及外擴存儲器RAM之間，是通過M68HC912D60的C口的高三位經過譯碼后的片選信號控制各模塊的片選來進行切換的。

　　4.3 系統(tǒng)軟件設計

　　軟件部分包括PoS稅控盒部分和稅務部門的主機上運行的服務器部分。前者是以MCU為核心的嵌入式系統(tǒng)，全部以匯編語言編寫;后者運行于 Windows平臺，采用VB語言。圖3給出了主程序的工作流程。

　　系統(tǒng)中的通信協(xié)議包括稅控分機與POSMaster 之間的通信協(xié)議、PoSMaster與稅務部門主機間的通信協(xié)議、稅控分機與PC機直接通信的協(xié)議(用于PoSMaster的通信線路故障時)。本系統(tǒng)參考電信部門IC卡公用付費電話系統(tǒng)的通信協(xié)議和相關的國家標準，制定了自己的通信協(xié)議?？紤]到設計的方便性，在上述的三種通信中采用基本相同的鏈路層和應用層協(xié)議。下面是對所用協(xié)議的簡單描述。

　　4.3.1 幀結構

　　鏈路層有兩種幀結構：命令幀和數據幀。

　　(a)命令幀

　　用于傳輸建鏈請求、應答、請求數據等命令以進行鏈路控制，命令幀結構如下：

　　命令幀符號定義：

　　SOH 標題開始

　　TYPE 指示幀的類型

　　Length 指示幀長度

　　Command 傳輸的命令，例如：

　　命令字符：

　　AUDIT 請求數據

　　ACK 肯定應答

　　NAK 否定應答

　　EOT 傳輸結束

　　(b)數據幀

　　用于傳輸實際的數據即稅控信息數據，數據幀結構如下：

　　數據幀符號定義： SOH 標題開始

　　TYPE 指示幀的類型

　　Length 指示幀長度

　　DATA 傳輸的正文(數據)

　　ETB 指示一幀數據結束

　　ETX 指示所有數據結束

　　BCC 校驗碼

　　4.3.2 通信的流程

　　在物理層建立連接后，先發(fā)送一長串同步碼，然后再發(fā)送第一幀數據，數據上傳的一方發(fā)送肯定應答后開始數據傳輸過程。數據收集方每接收到一幀數據，根據校驗的結果發(fā)肯定或否定應答。

　　4.3.3 差錯控制

　　本協(xié)議采用BCC規(guī)則的偶校驗。接收端收到一幀數據后，若BCC校驗有錯，則發(fā)送NAK要求對方重發(fā)上一幀數據。對同一幀信息文電如果重發(fā)次數超出閾值，則本次通信失敗，雙方退出通信過程。

　　4.3.4 超時控制

　　通信雙方在收到對方的命令或數據后必須在6s以內回應;若某一方在6s內沒有收到對方的回應則重發(fā)上一次的命令或數據。允許的最大重發(fā)次數為3次。