便捷二维码卡刷软硬件的研究与实现

便捷二维码卡刷软硬件的研究与实现

余勇杰曾祥林党慧婧王贵

（桂林电子科技大学信息科技学院，广西桂林541004）

摘要：伴随着网络技术以及移动智能终端的发展，移动支付已经成为了金融支付的主流方式，而二维码支付演变成为最重要的支付手段，该方式对当代金融支付起到变革性的作用。二维码在支付过程中也存在一系列安全性问题。本文通过实践分析，对二维码的支付原理以及支付过程所遇到的问题进行反复论证，发现容易出现数据被篡改或者伪造，甚至会有病毒传播等风险，必须要对交易过程中产生的数据进行加密措施。本文阐述了便捷二维码卡刷设备制作的原理以及安全加密等措施，本设备对支付二维码进行识别后，通过支付者的指纹确认，完成支付动作。本设备体积小巧，可以配带挂绳，携带方便，在手机支付不便时或手机未携带的情况时应急使用，也可以作为个体商户以及小摊营业人员使用，适合所有群体使用。

关键词：二维码识别；交易支付；指纹识别；无线网络通信

二维码支付技术起源于20世纪40年代，二维码投入使用最早的国家是韩国和日本，现阶段普及率已普及到95%以上；对于二维码支付技术模式和安全性方面，提出了两种基于不同模式的移动数据支付环境，一种是以载波为媒介的付款者的环境模式，还有一种是以商户为中心的收款模式，无论是哪种支付模式，其或多或少都存在不足之处，对于支付安全性问题也将一直持续出现，技术不断革新与更新才是该行业持续发展的动力；二维码在日常生活中主要有主读与被读两种方式。主读是指二维码中存储的信息被设备终端读取，从而可以进行防伪以及追溯产品来源等；被读是将存储有各种信息的二维码给他人的设备终端读取，作为各种交易的凭证。传统的二维码设备是手机和专用扫描终端，本文是对传统扫码设备进行技术革新，缩小设备尺寸，贴片元器件节省空间，挂绳设计便于携带方便，适合各类用户使用，在支付效果层面和刷卡方式很相似，又因为体积小巧，携带便捷，所以称之为便捷式二维码卡刷。

2.系统的硬件设计

便捷二维码卡刷是基于STM32F103C8T6处理器开发的控制系统，总体设计可分为部分：二维码识别模块，指纹识别模块，语音提示模块，2.4G无线模块。利用二维码识别模块将支付二维码读取后，将读取到的二维码信息解析后，传送至处理器，处理器将支付信息加密后，利用相关通讯协议传送至相关后台，从而完成支付过程。

2.1二维码识别过程设计

扫描二维码后，需要完成两步动作：一、数据获取模式；二、解码验证模式。

数据获取模式：在该模式下，主要是借助本设备识读装置，对二维码图片进行拍摄扫描，直接解析出图片本身所包含的数据信息，显示给用户并可以直接保存，从而减少使用者手动写入。

解码验证模式：该模式下，是通过本设备扫描并解码出二维码数据后，将其提交到服务器进行验证，服务器再将反馈信息回馈，从而完成相关服务或产品的有效性验证。

2.2指纹信息录入及比对过程

本设备中用户接口主要是提供用户采集指纹的接口，将用户指纹信息存储至数据库中。系统数据库主要由一些列记录组成，每条记录对应已采集指纹的用户，其中主要包括指纹信息的编码，用户的编号，指纹的ID等信息。指纹采集部分主要是通过利用提供的用户接口对用户的指纹信息进行采集，并将指纹信息存储到系统数据库，采集到的指纹图像在用户接口部分被转换成十六进制编码，存储至数据库的指纹信息为此十六进制编码信息。指纹匹配部分主要是对用户的指纹进行匹配比对，待认证的用户提供指纹，并通过对系统数据库的指纹编码信息进行比对，从而来认证用户是否授权。

图2-1指纹认证机制的设计原理

2.3语音提示模块的互交设计

该模块是一款宽电压8V-24V,高音质,高性价,功能强大的多路放音板,支持TTL串口控制,该模块最大的特点是可以通过4路IO口控制指定1-4段语音播放,同时可以选择TF卡作为存储介质,10W数字功放可以轻松驱动10W的喇叭播放声音,对于声音要求大的场合绝对是不可多得。通过USB直接下载更新语音,操作简单方便。

2.4NRF24L01无线模块通信

nRF24L01通过SPI接口与外部单片机进行数据交换，CE作为片选端，它与CONFIG寄存器的PWR_UP和PRIM_RX位组合用于选择芯片的工作方式;CSN为芯片内部SPI硬件接口的使能端，低电平有效;SCK为SPI的时钟输入端，MOSI为SPI接口的数据输入端，MISO为SPI接口的数据输出端，IRQ为中断请求端，与单片机的外部中断1相连，当nRF24L01产生中断后IRQ将置低，单片机检测到此中断后通过程序得知其与nRF24L01无线射频模块的数据收发情况。通过单片机与无线通讯模块的硬件连接，从而实现模式控制和数据交换。图2给出两模块的硬件接口设计。整个无线通讯系统由3个模块组成。

图2-2系统总设计图

3.系统软件的设计

在多数情况下，条码图像由于各种原因和其他图像混合在一起，或本身出现一些污渍，破损等情况。因此在解码之前必须对采集到的图像进行预处理，过滤掉一些不必要的信息，消除图像中的噪声影响，检测定位出条码。解决生活中出现的实际问题，来发挥出该项技术的便捷性。掌握OSTU算法和线扫描法，利用腐蚀和膨胀定位复杂背景下的二维码Hough变换检测条码边线和顶点，实现投影矫正几何形变的二维码。

在对二维码进行定位和矫正后，matlab工具的使用起到了很好的参考与论证。在编写代码时，matlab语法与C++稍有区别，需要留意条件和循环语法结构，还有取整绝对值等数学函数。在编写旋转函数后，发现系统内置有相同功能的函数，直接调用会更加安全快捷。处理垂直向的条码时，可以先把图像水平放置，再进行旋转变换。可以由条码左上角和右下角顶点来定位，并切割出图形范围，便于以后进行码字提取。

图3-1二维码模块扫码

图3-2数据通讯传输程序

图3-3指纹比对程序

4.结束语

本文虽有一定的创新成果，但依然存在一定的不足。

在未来的研究中，可以通过构建用户二维码支付技术的使用行为和影响因素的结构方程模型进行实证分析并检验得出影响用户二维码支付使用行为的具体影响因素，并以此为基础开展二维码支付业务提供更为科学的策略建议。由于本项目选题类型的时效性较强，而二维码发展的速度十分迅速，在项目实施过程中，极有可能出现更加新颖的技术，但我们依然会积极研究该行业的课题。

参考文献

[1]张彦明，孙曙光.二维码：手机银行新应用[J].金融电子化，2016（6）.

[2]平影影.二维码支付不够完美[N].法制晚报，2012-09-07.

[3]冯韵.移动支付中身份认证分析与研究[J].信息通信，2012（3）.

作者简介：王贵（1986.02-），女，湖北武汉人，讲师，硕士研究生，研究方向：机械电子工程。