基于LabVIEW的OBU、CPU卡和CPC卡读写测试程序开发.pdf

技术：基于的、卡和卡读写测试程序开发肖强段明磊，张吉光，何杰松，刘文疆，蔡跃伟（云南公路联网收费管理有限公司，云南昆明；云南长水机场北高速公路有限责任公司，云南昆明；云南省数字交通重点实验室，云南昆 明；云南交投集团投资有限公司，云南昆明）摘要：全国取消高速公路省界收费站后，高速公路（卡）用 户数量迅速增加，未安 装的用 户则采取发放卡作为通行介质；在进行发行、卡发行以及车道、门架系统等入网检測过程中，需要对卡内加载和写入的 信息进行写入、读取、修改及分析，通过检测可进一步发现收费系统及软件开发中的主要问题。为提高检測 效率，本文提出基于的和卡检测程序的开发，为发行、检測人员提供一种方便、快捷、易用的检測工具。关键词：电子不停车收费（）；车载 单元（）；卡；卡基金项目：云南省数字交通重点实验室（项目编 号：）随着全国高速公路网的逐步完善和车辆保有量的稳步上升，用 户数和的发行数量均在快速增长，发行、卡发行以及公路收费车道、门架系统等入网测试或检测的质量入网检测的质量直接影响 着高速公路营运管理的效率，本文提出了一种基于的、卡和 卡的读写程序，支持国 内主 流厂家的、卡和 卡进行信息的写人、读取、修改及分析，支持根据不同厂家和新的技术要求进行参数设置，方便 对收费系统进行关 键性能的测试。当前公路联网收费系统越来越复杂，对收费、通信系统的架构、软件和外部硬件设备的要求提出了更高的要求。在取消高速公路省界收 费站时间如此之短的要求下，如何在较短时间内对收费系统进行全方位的测试将面临比较大的挑战，本文提出的基于的、卡和 卡的读写程序，通过对、卡和 卡的关键字节进行写入，可测试收费系统、车道，门架 的处理流程是 否正确，可测试收费系统站与站之间不同车 型的收费费率是否与省级人民政府批复的费率一致，三种不同收 费模式的收费金额是否符合业务规则的规定。一、三种收费模式简介（一）计费卜】车辆计费的流程图如图所示。（）首先对车辆的信息进行识别，判断其是货车还是客车。开始图 车辆计费和收费流程图（）其次对车辆的合法性进行判定，判定是否拆卸，内是否插卡，储值卡余额是否为，和 卡的有效期，是否黑名单车辆等。年 增刊（总第期）中国交通信息化（）随即对和卡内信息进行 清 除并写入相 关 的信息。（）门架对车辆进行计费，按照车 型写入每种车型的计费信息，门架 系统抓拍车辆图像并对车牌进行识别，将识别结果和内信息进行比对，并合 成相关流水传给省联网收费中心和部联网收费中心。（）出口车道对 车 辆的标签是否拆卸，标签中是否有无卡，卡签车牌是否一致，储值卡是否为，是否黑名单等进行判定，如果都正确则进行下一步处理。（）按照运营规则判断累计实收金 额 是否正常，主要 判定的是实收金额是否小于路径最小费额，是 否有超大金额的情况，如果正常则进行卡的复 合消费，储值卡扣减卡面金额，记账卡则形成流水传往银行进行扣款。以上的车辆计费只是一个示意图，在真实的收 费环境中还有依据现有运营规则进行判定的细则，在此就不一一复述了。（二）卡计费卡车辆计费的流程图如图所示。（）首先对 卡计费车辆进行识别，识别其车牌 号码，车牌颜色，并抓拍保存车辆图片等信息。（）其次识别车辆是 否安装，如已安 装 则按照车道流程进行处理。接着对车辆的合法性进行判定，判定货车是否超载，是否是车辆黑 名单，是否是欠费逃费车辆等。（）随即对 卡内信息进行清除并写入相 关 的车辆 和站级信息。（）门架对卡车辆进行计费，按照车型写入每种车型的计 费信息，并抓拍相关的车辆信息门架系统抓拍车辆图像并对车牌进行识别，将识别结果和 卡内信息进行比对，并合成相关流水传给省联网收费中心和部联网收费中心。（）出口车 道对车辆的合法性进行判定，判定货车 是否超载，收费金额是否与拟合的车型和路径计费一致。（）按照运营规则判断累计实收金额是否正常，主要判定的是实收金额是否小于路径最小费额，是否有超大金额 的情况，如果正常则进行人工收费。人工收费的情况有很多特情需要处理，由于篇幅有 限则不进行相关的叙述。（三）特情计费、在线计费开始午糖别图卡计费和收费流 程图（）数据汇聚主要 汇 聚出入口生 成的 交易数据、门架生成的交易数据与牌识数据，以及北斗定位数据。（）在出口处理特情时，分 为单省交 易和跨省交 易。单省交 易特情由省级 在线计 费服务平台进行路径识别和费率计算；跨省交易特情由部级在线计费服务平台进行路径识别和费 率计算。在线计费处理流程如图所示。、最小收费路径计 费在使用、卡收费以及在线计费失败的情况下才启用最小路径计费，从车辆人口到出口进行最小费额的收费。此方法存在不公平的因素较多，在实际工作中极少使用。二、读写程序的功能需求读写程序包括读卡器控制模块、卡读写模块、卡读在 线计 费主要 解 决特情，如拆卸、标签无电、卡无入口信息等，以 及特情、无卡车辆、卡内车牌信息 与车辆信息不一致、卡内各省界信 息和机房信息不一致等。在 线计费过 程主要分为数据汇 聚 和在 线计费两个方面。写模块、卡读写模块和读写等四个主要模块，每个模块的主要功能 如图所示。（一）读卡器控制模块读卡器控制板块分 为操作及信息显示个区域，其中操作区域需选定软件接口函数以及读卡器连接的端口，进行卡技术 图读写程序功 能模 块示 意图签到后可在信息显示区域显示读卡器状态，并可以设置读卡器的指示灯和发生设备的状态。本文开发的读写软件支持接口、接口和网线接口连接。此次取消省界站工程后，密钥系统经过了 国密升 级 改造，在 收费车 道软件中每将对卡进行签到处理，才能对 卡，卡进行读写操作，在本文开发的软件中，在省中心互联网区域增开相关 的端口，使用加密的方式登录系统内 网 中进行卡签到，使得卡中的密钥生效后才能实现卡和卡的读写。（二）卡读写模块 卡读写模块分为 文件（符合消费 专用文件）读写、文件（卡片发行基本数据文件）只 读以及信息显示等个区域。其中 文件读写区域可以进行 卡符合消费专用文件读写器设茛梭块开始结束图在线 计费处理流程示 意图的、卡和卡汝巧程序信息读取以及写入，包括写入测试时需要的具体相关信息（车牌号码，车牌颜色，车轴数等）并读取信息是否写入成功并正确；文 件只读区域可以读取该卡的 发 行基本数据文件相关信息，主要包括发行方标识、卡片类型、版本号、到期时间等信息；信息显示区域可以显示出在该界面的操作历史。（三）卡读写模块卡读写模块分 为 卡基础信息文件（符合消费专用文件）读取、出入口信息文件读写、过站信息文件读写、计费信息文件读写，保留文件读写模块。其中 出入口信息文 件主要记录车辆的车型、车牌 号码，收费站编号，货车信息等；过站信息 文 件主要记录车辆通行省份个数，累计收费金额，通过的门架编号等信息；计费信息文件主要记录了各省份的累计收费金额，省界人口门 架信息等。（四）读写模块读写模块分为基础信息文件读取、中目录下的文件读写模块。其中基础信息文件主要包括系统信息文件，应用车辆信息文件，包含车种，车辆尺寸，车轴数等信息。中目录下的文件主要包括发行方标识，卡片类型，内累计实收金额等信息。三、读写程序开发一该软件使用软件进行开发，主要设计了读写器驱动模块，卡签到模块，数据解析和显示模块等。依据取消 高速公路省界收费站工程车道系统读写器接口协议，开发 相关的读卡器 驱动程序和字节解析模块，但此卡接口协议只定义了卡、卡、卡的协议，并未定义的操作协议，本文进行相关的定义，读写程序中主要模块 的代码开发如下。（一）读写器驱动模块在软件中主要调用读卡器的（动 态链接库）函数，操作相关的函数进行读卡操作，对卡或者进行读写操作，读卡器打开卡功能函数（）参数要求见表。读取卡功能程序如图所示，该子程序进行了如下的操作：首先在调用库函数中打开读卡器，然后调用表中的函数打开卡；调用函数选择文件，在该文件下调用指令函数读取卡的 文件；通过获取返回值，按照技术规范的规定解析相关的字符，提交给数据解析和显示模块。（二）卡签到授权模块卡 渎写換块（）文件文件读取读写巾础件取文读费总件巧计文渎口息许写入读卡础息苦宵卡和音置指灯发设驱程设年增刊（总第 期）丨中国交通信息化 图读取卡功能程序图读卡器打开卡功能函数（）参数要求表序号参数含义或解释函数描述（，）返回值返回值类型返回值说明卡卡片类型 为块格式卡片类型 为模式卡片类型为卡卡片类型为 卡卡片类型为卡（可选）卡片类型为（）卡（可选）其他正值预留的卡片类型定义值无卡打开卡片失败设备无响应传入参数错误 其他错误参数出入参数名称类型长度含义输入端口句柄号输出：卡片放在区；：卡片放在区；其他；选其他位置 返回的 物理卡号，字 符串形式，低字节在前，非接触式返回物理卡号功能打开卡并获取卡芯片序列号在全国取消高速 公路省界收 费站后，读写的密钥卡釆用了签到模式，必须经 过加 密系统签到后才 能对 卡、和卡进行读写操作。卡签到授权模块的程序流程如图所示。图卡签到流 程图（）首先 对卡进行复位，调用库函数 读取 文件，获得卡的卡号。（）其次调用函数在卡中取随机数，将随机 数和 卡的卡 号作为输人，按照签到规则生成 请求的文件，向服务器请求卡授权命令。（）最后调用卡命令函数对卡进行授权。由于此卡签到授权涉及到全国公路联网收费的资金安全，在程序中采用了如下技术保证了安全性：第一，启用了互联网的，只对卡签到的端口进行开放，并牢记卡卡号，如有丢失及时将此卡加入 黑名单，则无法在系统中进行签到；第二，在中启 用 了密码，手机验证码和的三重认证；技术第三，测试结束后及时关闭签到的互联网端口。（三）数据解析和显示模块由于读卡器读取的返回值是十六进制值，需 要转换成十进制数字，字符串，汉字或者北京时间等，同时需要将上述十进制数字，字符串，汉字或者北京时 间转换成 十六进制写入 卡、卡或者中，需要对数字进行相关的转换。时间转换为时间标识的程序图如图所示，将 年月日的时间减去年月日（计算机起始日期）的时间，用时间除以差值转换成时间标识显示。图时间转换为 时间标识四、测试验证（一）启动和读卡器控制测试验证刷新“端口选择”后，确 认读卡器状态为绿色，历史状态栏显示“读卡器打开成功”；点击“卡签到”确保读卡器正常进行读写操作。选择读卡器控制模块即可进行读卡器的基本操 作，“读卡器指示灯和发音控制”可进行读卡器指示灯闪烁、常亮以及读卡器发 音 次数，可进行基本信息 反馈的修改以便确认读卡器的工作状 态，“査 询卡片地址”和“获取读卡器版本 信息”可对读卡器以及读取卡片的基本信息进行确认，卡和卡设置模块可对卡进行在线授权，检测结束后，对已授权的卡进行复位操作，以保证读卡器、测试卡片、软件的保密性。启动与读卡器控制测试如图所示。（二）卡测试验证选 择 卡 模 块，将 卡放置 于读 卡器 上，直接点 击“读”，即可以显示该卡片相关信息，若需针对不同测试环境进行调整，可以将出入口时间、出入口状态、车型、车轴数等信息进行改写并点击“写”，在测试环境下对卡片绑定车辆信息进行更改并完成相应测试。测试结束以后读取该卡片信息，点击“读”和“读余额”即显示出相应扣费金额以及电子钱包余额，完成卡扣费情况的测试，卡测试验证如图所示。（三）卡测试验证图卡測试验证读卡器上进行读取。点 击“读系统信息”可读取卡内加载的相关信息，见图、图。出人口信息文件、过站信息文件、计费信息文件、保留文件等模块均可针对不同的检测环境和需求进行信息读取和参数修改，本文不再赘述。（四）数据解析和显示模块验证选择时间、车牌和金额转换模块，将上述模块中相应的信息复制粘贴至对应的格式选项中，按箭头指向点击“转换”即实现格式的转换，如图所示。五、结束语选择 卡模块下 卡基础信息模块，后将 卡放到本测试程序具有操作灵活、简便高效、扩展性较强等特点，年 增刊（总第期）丨中国交通信息化 图丨 卡 测试验证（！）图时间、车牌和金额转换验证图卡测试验证（）可根据不同的检测环境和需求设置参数，有助于检测人员及时发现检测过程中存在的问题。本测试程序可广泛用于和 卡发行测试和收费人网检测等相关工作，目前该工具已经应用于全国新建或改扩建高速公路收费系统人网检测中，创造了较高的经济价值。参考文献】闫群民基于 的超文本报表生成方法】自动化仪表，（）：】赵 建谢力元陈 强基于的虚拟仪器报表生成 技 术研究计 董技术，（）：肖强段明磊，陈婧等公路 联网电子 不 停 车 收费 系统路倒单 元 物理层自动测试软 件研发【中国交通信息 化，（）：，】段明蓋，肖强，罗春燕等公路 联网系统 设备检测方法探析中国交通 信息 化，（）：丨】刘晓嚷巴继东 系统中 电源子系统的研究与实现电子设计工程，（）：丨 张北海联网环境下电子收费系统的兼容 性】公路交通科技，（）：肖强，段明磊，杨金铨，等公路机电产品电气安全 性自动 测试软件研发【】自动化仪表，丨（）：，许菲李 新友 系统中车 栽单 元的研 究与设计，武汉理工大学学报，丨，（）：丨 ，丨？责任编辑户 利华