基于uPSD32XX系列单片机实现税控器系统的软硬件设计

国家税收电子化正不断深入发展，税控收款机和税控器是解决税收电子化的两类产品。文章给出了一种税控器软硬件设计方案，实验证明该方案是可行的，并已成功的开发成产品。

1、引言

税控器（Fiscal Processor）是指在计算机或其它电子设备配合下实现税控功能的电子装置。可以保证经营数据正确生成、可靠存贮和安全传输，满足税务机关的管理和数据核查要求。税控器是一种具有法律严肃性和不可破坏性的带有计税功能的装置，不仅是商业企业经营管理的得力助手，也是税务人员常驻店内采集销售数据的执法代表。税控器产生的税控数据被分别存储在税控卡和税控存储器中，是向税务机关纳税的凭据。税控器适用于已应用计算机管理的商业企业、酒店、宾馆等餐饮、娱乐、服务企业，是对已经应用计算机网络化管理的餐饮、娱乐、服务等商业企业的改造。文章给出了一种税控器软硬件设计方案，该方案严格按照国标进行设计，已成功的开发成产品，且功能完善、性能稳定可靠。

2、税控器系统组成

基本的税控器系统是由宿主机、税控器、发票打印机和IC卡读写器组成（如图2.1所示）。

部件和基本功能

税控器：税控器能够产生并记录发票的营业数据；能够将记录后的发票的营业数据写入用户卡进行报税；能够与宿主机进行串口（USB口）通信，浏览营业数据；能够驱动打印机打印营业数据。

宿主机（通过发送控制命令的方式，配合税控器实现税控功能的计算机）：写税控器，对税控器初始化处理；读出税控器中营业数据。

发票打印机：接受税控器的指令，打印税控发票。

IC卡：微处理器的IC卡具有安全功能并增加了税控专用命令，IC卡包括税控卡、用户卡、管理卡；通过税控卡正确生成税控数据，税控数据分别可靠存储在税控卡和税控存储器中；通过用户卡将税控数据安全传递到税务机关的税控管理系统，税控机关通过管理卡检查税控器的交易情况。

3、税控器系统的硬件设计

3.1税控器硬件组成

税控器硬件主要由主芯片uPSD32xx、主存贮器FLASH、IC卡读写模块、时钟模块、电源模块、接口电路等组成，其硬件组成框图如图3.1

3.2 硬件设计

税控器CPU：采用具有低功耗、高可靠性、抗干扰性的μPSD32XX系列单片机，uPSD32XX系列单片机是ST公司将其著名的PSD（可编程序系统器件）和8032微控制器集成进一块芯片，形成一款功能强大的片上系统单片机。UPSD32XX内置RAM、FLASH及多种通用外设接口，如采用μPSD3212A-40U6，时钟频率高达40MHZ，两块FLASH分别位64K和16K，2K的SRAM、6个I/O口等。

串口电路：串口芯片采用ST232，封装SO-16，主要功能是进行电平转换与串口连接器相连。

IC卡读写：读卡器芯片采用ST8004C，可以支持ISO/IEC 7816 T=0、T=1异步传输协议的各种智能卡，支持对Memory卡操作，支持双卡头操作，接口与CPU采用半双工串行通信。

税控存储器FLASH：采用32M的NADFLASH（Samsung公司的k9f56080b），以正确记录、保存税控数据。

时钟电路：用M41T0 专用时钟芯片保证时钟精度。

4 、税控器系统的软件设计

税控器系统的软件主要实现联机、税控器初始化、发票操作、报税、完税和稽查功能，这些功能通过宿主机上的后台软件进行操作。由于税控器没有专门的输入输出终端设备，大部分操作必须通过宿主机作为终端完成。税控器能响应宿主机命令，宿主通过发送控制命令实现对税控器操作。

4.1通讯协议

串口通信是指宿主机通过串口向税控器发送指令，然后税控器向宿主机返回结果的过程。税控器通过串行接口与宿主进行通讯的协议如下：

串行接口通讯速率默认值为9600bps，8个数据位，1个起始位，1个停止位，无校验位。回应时间不大于30s。对于处理时间大于30s的命令（如向IC卡中写发票打印数据），要在30s内向宿主回应一个“请求继续等待”命令。

宿主机与税控器之间进行数据通讯采用“命令－应答”的方式，其中宿主作为主动方，税控器为被动方，由宿主发送命令，税控器应答。整个系统的基本命令集有25条，当然也可以根据具体需要增加一些命令。

4.2软件功能模块

软件功能模块包括：联机、税控器初始化、开票（废票、退票）、报税、完税、稽查。

联机：在宿主与税控器通讯之前，确定税控器提供的串行接口处于打开状态，并设置好一定的通讯速率，确定双方是否可以进行通讯。宿主发送联机请求命令，如果联机成功，可以进行其它的通讯命令，在执行后续命令时不再进行联机操作。

税控器初始化：税控器出厂后投入使用必须对其进行初始化，才能能够进行税务营业。初始化需要将税控卡和用户卡插入税控器中，宿主向税控器发送初始化命令完成。

开票（包括退票和废票）操作：用户卡中购买了发票之后，在开票之前要进行分发发票，然后就可以进行开票操作，税控卡负责对开票数据进行合法性检查，并根据税种税目索引号对开票金额进行分类累计，更新日交易记录，最后生成发票税控码。税控器保存发票明细，更新日累计，宿主打印发票。详细流程如图4.1

报税、完税：将前一阶段税控器所存税控数据写到税控卡和汇总到用户卡内，以供客户（持用户卡）到税务局报税使用。税控管理系统（税务部门）向用户卡发送监控管理数据（下一次报税截止日期、发票限额、累计金额限额、税种税目、明细标志），通过用户卡更新税控器及其税控卡中的监控管理数据。完成完税操作，其中数据申报（报税）流程如图4.2

稽查：当税务机关要想检查税控器内的交易情况时，可以通过税务管理系统发行管理卡来核查税控器的发票明细，日交易数据，申报数据是否和申报带给税务管理系统的数据一致等。

5、应用实例

基于上述设计方案开发的SK-1800税控器已经通过测试和鉴定，符合国家标准，其功能完善，性能可靠、稳定。可设6个税种税目，支持99个收款员使用一台税控器，各有自己的密码，能保存10年日交易数据，循环保存38000 张发票打印数据和1771 卷单卷发票使用汇总数据；能够可靠的完成报税、完税及税务部门的稽查功能。

6、结束语

考虑到系统的安全性，一是采用用户密码管理；其次是掉电保护功能，当掉电发生时，后备电源同时开始工作，系统也检测到掉电中断的发生，中断服务保存数据的任务变为最高优先级任务，它在瞬间抢占其他低优先级任务的时间片执行。执行完该保存数据的任务后，自动关闭后备电源。

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