ATM工作原理
ATMC如何来操作硬件
刘永胜 2005年8月于广州
序言
在国内ATM行业很多人对ATMC软件是怎样来操作硬件是不熟悉的。但是，无论你是硬件工程师、软件工程师还是业务销售，如果知道软硬件是怎样交互，对于工作是将有很大帮助。很多硬件工程师和业务销售对这方面不熟悉倒是可以想到的，其实绝大部分的软件工程师也一样懵懵懂懂，因为对于象Diebold、NCR这样的国外公司，操作底层硬件的部分都被国外封装起来，所以也不会真正的知道，导致能够同时理解上层应用和底层硬件的人如凤毛麟角，少之又少，这方面确实需要加强了。
无论如何，要是你知道了ATMC是怎样来操作硬件的，那么对你以后的工作大有帮助，很多人可能也迫切的需要这些知识。本文提到的为普通的Windows平台下的ATMC，其中的流程与你了解的机器可能有所差别，但不会影响你的理解。我们不考虑特殊的硬件，只针对WOSA/XFS里面提到的设备，并且认为ATMC是符合WOSA/XFS标准的。
术语
硬件指令――指ATMC向硬件发送的指令。我们以读卡器IDC来做例子，对于读卡器厂商来说，它会提供一个硬件手册，里面有一部分涉及到硬件指令编程。读卡器一般通过串口、USB或其他方式连接到主机箱，如果ATMC向USB口发送一串字节流，即可达到操作读卡器的目的。该串字节流有一定的格式，是由硬件来定义的，比如开头为一个起始符、接着是命令的种类、接着是对应命令的传入信息、最后是校验码。只要ATMC按照读卡器的要求，组织好一串字节流发送到USB口，则一个硬件指令就完成了。读卡器硬件收到该串字节流后，会自己解析，然后进行相应的硬件动作。
SP――下面提到的SP都指符合WOSA/XFS规范的设备驱动程序。
正文
好了，我们开始转入正题了。我们将从ATM上电启动到进入正常的服务来完整的看一下。
打开ATM后，机器上电，然后进入Windows操作系统，这个过程跟普通的PC机差别不是很大。一般厂家会将ATMC放到Windows的“自启动”里面，当Windows启动完成后，ATMC就会自动启动了。
ATMC首先会调用SP的WFPOpen接口，依次打开各个设备，相当于ATMC与各个设备连接起来，同时向各个设备发送初始化的指令字符。你将会在ATM的界面上看到类似画面“系统正在启动，请稍候”，此时你会听到机器的读卡器、机芯等设备在不停的响，这就是硬件在上电启动做初始化动作了。等到所有的机器硬件初始化动作完了后，机器进入下一个流程。
在ATM的各种硬件设备中，有几个设备被称为“必需设备”，一般是读卡器、流水打印机、键盘，但是可能不同
的银行要求的“必需设备”有所不同，或多或少都有可能。到底该ATMC的“必需设备”是哪几种，一般ATMC都会对所有的硬件进行编号，在配置信息里面配置哪几个编号是的，从而不会将“必需设备”写死，只需改动配置信息就可以改动“必需设备”了。
为什么对“必需设备”特别强调呢？因为ATMC要想进入正常服务的欢迎画面，一般必须满足下列条件：
1、网络是通的。ATMC会在硬件初始化完后，向主机发送第一个数据包，该数据包可以理解为“网络状态测试包”，如果收到主机的回复，则网络是好的。
2、所有的“必需设备”都是好的。ATMC会在硬件初始化完后，依次调用SPI接口WFSGetInfo，获取“必需设备”的硬件状态，如果所有的“必需设备”都是好的，则
ATM可以使用；只要任何一个“必需设备”的硬件状态返回值为不正常，ATM就不能进入正常服务画面。
如果ATMC程序写的完善些，你可以看到ATMC启动会停在暂停服务状态，画面不停的提示因为网络故障或硬件故障导致不能进入服务。看了上面的，你就知道为什么ATM启动后进入不了正常服务了。当然，不同的ATMC还有其他一些判断条件，不过跟硬件没什么关系。
当所有的条件都好了后，ATMC会进入正常服务状态，显示“欢迎插卡”画面。一进入该画面，ATMC首先向读卡器发送硬件指令，打开读卡器口的闸门，等待进卡，接着向读卡器上面的指示灯发送指令，让其发亮闪烁，提醒客户插卡。如果打开读卡器闸门失败，则读卡器会在返回信息中填上相应的错误提示，SP发送完开闸门命令后，会等待自己发送命令的返回，分析返回数据来确定本次的硬件操作是否成功。如果发现不成功，ATMC就会转到“暂停服务”。这种处理贯穿于整个ATMC，即如果ATMC向某个硬件发送一条指令后，发现其返回错误，则跟进情况会进行处理，如果是“必需设备”错，就要转到“暂停服务”。
此时，ATMC一直在欢迎画面循环，等待一个客户插卡。如果有个客户插卡进来后，读卡器传感器检测到了，就会通知SP，有卡进来了。接着SP向读卡器发送一个关闭闸门命令，将闸门关掉，防止其他的卡再插进来。同时SP会发送一个关闭指示灯的指令，将指示灯关闭。接着SP发送一个读卡的指令，读卡器硬件开始读卡，接着将读出的结果放在一串字节流中，返回给SP，SP会分析该返回字节流，因为其格式都是硬件手册里面定义好的，哪一位表示什么都是固定的。SP根据各个位的意思进行分析，从而知道是否成功，并且该字节流里面还包括1、2、3磁道的数据，SP根据字节流的位置可以将磁道依次取出，放到一个变量中存
起来，以便ATMC中使用。读完卡后，读卡器就先停下来，卡保留在里面，该其他硬件工作了。
在没卡插入时，键盘是没有打开的，即你按键是没反应的。当卡插入后，SP向键盘发送命令，通知其打开，等待接收客户的按键。键盘分为两种处理，一种是每按一个键，就向ATMC返回一个按键值；另外一种是一直按几个键后，才一次性返回给AMTC（典型的是输入密码），这些在SP中分别被称为GetData和GetPin。客户按一个键，硬件马上将按键传回SP，也是通过返回字节流的方式，将按键的信息放在字节流中，从而软件才知道客户按了什么键。至于你在功能选择画面，选择是“查询”、“转帐”、“取款”、“存款”还是“改密”，ATMC是怎样知道呢？其实ATM上面的那几个功能键在软件上看，和数字键盘都没有区别，如果客户按了某个功能键，则按键的硬件返回字节流中可能包含一个“F1”，如果客户按了数字键盘1，则按键的硬件返回字节流中可能包含一个“1”，从而软件就可以区分出是按了功能键还是数字键。简单些，就是功能键和数字键都有唯一的编码返回给SP。如果你要是迷惑我按了“F1”，软件是怎么知道我选择了“查询”，而不是“取款”呢？这个问题简单，既然“查询”的按钮是ATMC显示在屏幕上那个位置，ATMC当然会知道哪个功能键对应那个位置的按钮的。
接着，用户进入功能选择画面，“查询”、“转帐”和“改密”没什么好说的，纯粹跟主机通讯，属于纯软件的事，跟硬件没关系。在所有的交易中，我们要记住流水和凭条打印机是要不停的动作的。如果ATMC觉得需要打印流水了，它只是简单的将要打印的内容按照打印机硬件要求的格式组织一下，形成字节流，然后通过串口发送给流水打印机，流水打印机收到这串字节流，会根据开头的几位知道这是个打印命令，打印的内容在紧接着的后面，从而流水就会移动打印头，不停的来回打印，同时打印机的进纸机械模块会配合向前进纸，以便换行。至于打印头怎样移动这些控制，不是SP的事情，是纯粹打印机硬件的事情，SP只管把打印指令扔给打印机，剩下的工作就是打印机硬件的事情了，要知道打印机里面也有控制板和简单的逻辑处理。SP只关心发送打印命令后，打印机是否返回打印成功给SP。这里面还有个异步和同步打印的概念，不过跟硬件关系不大，可以将异步处理放到打印机硬件中，也可以放在SP中。
凭条跟流水差不多，一般只是多了个切纸、送纸命令而已。对于象FORM等概念跟打印机硬件没有半点关系。
我们来看看“取款”和“存款”吧。当客户选择了“取款”
后，客户输入取款金额，ATMC会先向主机发送一个报文，将客户的钱扣掉，ATMC等待主机返回报文，如果返回的信息是一切OK，则ATM开始出钞了（我们不考虑是先发报文还是先挖钞的问题，以及逻辑配钞，对于我们讲的内容来说都一样）。
ATMC先向机芯硬件发送挖钞指令，指令中包括每个钞箱需要挖几张的信息。这些信息是SP算出来的，SP会根据自己保存的钞票信息，象剩余张数、钱箱面额，钱箱币种等，进行相应的配钞算法，即算出哪个钱箱应该出几张钱，接着将这些信息组合成机芯要求的字节流送给机芯。机芯收到指令后，开始在对应的钱箱里面挖钞，至于挖钞过程中发现有不合格钞票，是单张回收还是整叠回收、真空挖钞摩擦挖钞之类的特性，跟SP没关系，纯粹是机芯自己的事情，SP不管这些，它只管机芯最后返回的信息是挖钞成功还是挖钞失败，每个钱箱分别挖了几张，回收了几张。接着SP向机芯发送送钞指令，钞票一般会送到机芯堆叠器先放起来，接着SP发送打开出钞闸门命令，打开出钞闸门，以便客户能够拿到钱，同时SP发送命令将钞票从堆叠器送到门口，等待客户把钱拿走。当钱到门口时，ATMC会有个超时，等待钱被拿走。SP会不断发送硬件指令，该指令用于检测钱是否被拿走，硬件接收到该指令后，会利用传感器检测钱是否还在门口。如果某次SP发送硬件指令后，机芯返回信息表明钱已经被取走了，说明机芯的传感器已经检测到钱不在门口了，这时SP会发送一个事件给上层的ATMC，ATMC会调用关闭出钞闸门的命令，该命令传入到底层的SP中，SP直接通过串口向机芯发送关闭闸门指令，闸门关闭，接着SP发送结束取款指令，机芯就做一些最后扫尾的恢复性动作。这时你会听到机芯各个传动机构要响一阵，恢复到正常的状态。
如果客户超时没有拿走钞票，结果差不多，只是在关闸门前，SP会先发送回收钞票的指令，然后再关闸门。至此，一个完整的取款交易完成了，如果交易过程中有些硬件异常，其硬件动作也相差不多，只是中途会直接结束取款操作，返回一个错误信息给SP的。
下面来看看“存款”。当客户选择“存款”后，SP先向机芯发送打开闸门的指令，机芯闸门打开，等待客户放钞。如果客户有钞票放入，按了“确认”键，SP会发送关闭闸门的命令，接着开始发送指令，让机芯验钞模块工作，验钞模块开始验钞。整个验钞过程，SP也是不关心的，SP只管验钞的结果，机芯验完钞后，将钞票放在
机芯中间的临时缓冲区内。如果验钞通过，ATMC发送一个报文给主机记帐，收到主机的确认信息后，SP发送指令通知机芯将缓
冲区的钞票收到钱箱里面。机芯通过传送机构将钱送到钱箱里面。至于哪些钱箱送到哪个钱箱，这个是机芯硬件自己要判断的，SP并没有指示哪几张钱必需放到哪个钱箱中。当钱都放到钱箱后，机芯返回给SP一个完成信息，SP再通过事件通知上层ATMC，整个存款过程就完成了。
当客户做完自己想做的交易后，他可以选择结束交易。此时，SP首先向读卡器发送一个退卡指令，读卡器将卡退出。如果在ATMC指定的超时时间内客户没有将卡取走，SP会发送一个回收卡的指令，将卡收到回收槽中。无论是回收卡还是被客户拿走卡，读卡器都会再次打开闸门，同时SP发送指令，让指示灯变亮，又重新进入下一个交易。
好了，到这里为止，一套完整的交易已经完成了。
我们最后稍微看看一些常用的维护功能，就是操作员经常做的加钞、清机等。清机比较简单，一般只是将软硬件中的各种计数等信息复位为0。加钞的过程如下：操作员选择加钞，SP发送指令给机芯，通知机芯做些准备动作，比如有些钱箱是上锁的，必需先解锁才可，不然钱箱拔不出来，就没法加钞了。加钞对应着SP里面的StartExchange命令。这时操作员可以把钱箱拿出来了，然后放好钞票重新将钱箱放好，柜门关好。SP接着发送一个类似于机芯复位的命令，使机芯动作，最后让机芯达到一个可以正常使用的状态。
到这里我们应该对ATM硬件和软件是如何配合，从而完成整个交易比较清楚了，再看ATM就少了些雾里看花的感觉吧。