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嵌入式系统分析课程论文
《嵌入式系统分析》课程论文
税控收款机系统设计方案
完成人：
冯睿
学号：
0058
完成日期：
2005-2-26
一、需求分析3
1.基本需求3
2.功能需求3
3.性能需求4
4.设计约束4
二、工作原理4
1.发放（票源控制）5
2.开具发票（防伪原理）5
3.验证发票（识伪原理）6
4.税源控制7
5.稽查7
三、总体设计8
1.税务端8
1.硬件设计8
硬件结构9
结构说明9
2.软件设计9
软件结构10
功能模块10
2.企业端12
1.硬件设计12
硬件结构12
结构说明12
2.软件设计13
软件结构13
功能模块14
四、扩展性16
参考资料18
一、需求分析
1.基本需求
（1）依法具有纳税义务的经营单位使用税控收款机向付款人开具发票。
（2）税务机关管理税控收款机的发放。
（3）税务机关，单位和消费者个人可以准确验证发票的真伪。
（4）以技术手段保证经营单位无法偷税漏税。
（5）为税务稽查人员提供在经营单位现场稽查的技术手段。
2.功能需求
（1）税控收款机在未经初始化或税控卡工作不正常时不应打印发票。
（2）税控收款机应具有单张发票开票金额、开票累计金额及退票累计金额的限额管理功能，限额由税务机关在发行税控卡时设定，可通过用户卡修改。
当超过设定限额时应提示用户。
（3）税控收款机应具有发票开具期限的管理功能，当税控收款机的时钟日期超过设定的开票截至日期时，不应打印发票。
（4）税控存储器出现故障时，税控收款机不应打印发票。
（5）税控收款机的时钟在产品出厂时校准，初始化时再次校准。
初始化后须经税务机关通过税务管理卡授权后才能修改时间，但日期不能修改。
（6）税控收款机应具有将未经税控收款机开具发票的经营收入汇总后录入的功能，录入后应打印发票。
（7）税控收款机应能够显示或打印机器所处的当前状态，显示和打印的内容要在产品的相关技术文件中详细描述。
税控收款机在使用中应具有以下工作状态：
☐自检工作状态：
税控收款机加电后自动完成对机器检测的工作状态。
机器处于该状态时，能按预定的程序自动运行，并能够显示或打印检测的结果，显示和打印的内容要在产品的相关技术文件中详细描述；
☐发票用完状态：
税控收款机在正常开票的过程中，机器中发票号码打印完毕而没有再注入新的未打印的发票号码时的工作状态。
在该状态时，机器不应打印发票；
☐锁机状态：
税控收款机在授权期限内未按时申报数据或累积的开票金额超过设定值时，机器自动进入锁定的状态。
锁机状态出现前应有提示，在该状态下，机器不应打印发票；
☐正常工作状态：
税控收款机在初始化和录入发票号码后进入的工作状态。
在该状态时，机器应能正确打印发票，安全可靠的保存、传递数据。
（8）税控收款机应具有退票处理功能。
在下列情况下对信息打印完整的发票应作退票处理。
☐退货;
☐发票打印数据错误，例如项目、数量或金额错误，发票打印号和印刷号不同等。
（9）税控收款机应具有废票处理功能。
发票信息打印不完整的发票作废票处理。
（10）税控管理信息系统应该能够有效的税收管理功能。
通过应用计算机及网络技术等现代化技术手段，加强税收的征、管、查的力度，有效监管税纳税人的纳税行为。
能够管理各类企业的税务数据，具有执行初始化（以“卡”控机）、打印税控防伪码（以机控票）和后合报数稽查校验等功能。
3.性能需求
硬件要求：
税控收款机在突然断电的情况下，应保证税控存储器、发票存储器和税控卡中数据的正确、完整。
税控收款机内的时钟要求走时准确，日误差不大于10s。
7年数据保存，32768张发票明细保存。
软件要求：
税控收款机应有完善的操作程序和自检程序。
税控收款机应操作简便，指示清晰，具有系统自检功能，在机器自检有故障时，应指示故障类型。
故障类型及处理方法要在产品的使用说明书中详细说明。
税控收款机软件应具有良好的容错能力，当发生异常情况时（如操作失误，断电等）应保证数据不丢失、无差错。
操作失误时应有相应的故障提示。
故障排除后，机器应立即恢复正常工作。
税控管理信息系统对企业上报的税务数据的响应时间应不超过60秒。
4.设计约束
1.税务局用户在经过14天的培训，就能够对税控管理信息系统进行日常的操作。
2.企业用户在经过3天的培训，能够对税控收款机进行日常的操作。
3.税控管理信息系统可以采用大型的关系性数据库（ORACLE）和国际先进的开发工具（Delphi等）为开发平台，具有全集中的数据管理模式；
4.税控收款机系统采用的实时操作系统有uC/OS或eLinux；
二、工作原理
系统集计算机、微电子、光电技术以及数据加密等技术为一体，取消了手工开票的方法，使用专用发票。
整个系统以专用发票为核心，为从发售发票时的源头控制、发票填开时的防伪与计税、发票抵扣时的识伪、专用发票的抄税、报税等各个环节提供了强有力的监控手段，从而达到对增值税专用发票防伪和税控的双重功效。
该系统采用了三项关键技术：
一、是将发票上的主要信息通过防伪税控机进行HASH和RSA加密，形成一串防伪码，打印在发票上，税务机关通过专门研制的认证设备对发票上的该串防伪码进行识别和解密以恢复主要要素，与发票上打印的明文信息进行比对，从而辨别发票的真伪，达到防伪的目的；
二、税务机关在给企业开票时，利用密码算法（3DES）对发票号、税务登记号等关键信息生成密码，打印在发票上，发放给企业。
这样个人或企业得到发票时，能够通过各种方式（电话，网上等）查出该发票的真伪。
三、是采用大规模集成电路及大容量存储器构成“黑匣子”，记录每张发票的信息，在每个会计月期满后，用“税控IC卡”抄取“黑匣子”中的纳税数据（包括发票信息），送税务机关作为报税的依据。
下面具体根据各个部分说明其工作原理。
1.发放（票源控制）
企业使用防伪税控开票子系统开具增值税专用发票前，首先持税控IC卡到税务部门购买发票，购买纸制发票的同时，税务部门将购票的电子信息写入企业的税控IC卡上，每张增值税专用发票上的发票代码和号码是唯一的，企业在开票子系统中读入新发票后，就可以开具发票了。
开票子系统在开具发票时自动从首张流水号开始顺序使用，直至用完，若无新购发票，系统将自动关闭，不能继续开票。
在此，一方面通过购买发票时对实物发票与发票电子信息一致性的控制，使企业难以使用假发票进行开票，进一步增强系统的安全性；另一方面由于税务部门对企业发票的领、用、存情况有详细记录信息，从而达到了控制票源的目的。
2.开具发票（防伪原理）
开票是运用数字密码和电子信息存储技术，通过强化增值税专用发票的防伪功能，监控企业的销售收入，解决销项发票信息真实性问题的计算机管理系统。
这一系统将推行到所有税的一般纳税人，也就是说，将来所有的税一般纳税人必须通过这一系统开税发票。
在开票过程中，利用系统提供的加密功能，将发票上的主要内容（税务登记号、企业名称、地址等）经过加密形成防伪电子密文打印在发票上，几联发票一次同时打印完成。
由于任何发票的信息不可能完全相同，也就是说每张发票都是唯一的，因此系统采用了加密算法（3DES）和密码机制（RSA＋HASH），由税务机关作为CA机构，利用主要信息负责生成每张发票的密码，确保每台开票机开具的每张专用发票的密码都是唯一的，并且与每张发票上的各项参数相对应。
同时通过税控收款机打印发票时，为了保证发票的完整性，利用HASH算法对发票的关键项（发票号，税务登记号，付款单位，金额等项）生成HASH值，再利用RSA算法生成税控装置防伪码，来保证数据的真实性和完整性。
图1
3.验证发票（识伪原理）
税务征收机关利用防伪税控认证子系统，对增值税一般纳税人申请抵扣的增值税发票抵扣联进行解密还原认证。
经认证无误的，才能作为纳税人合法的抵扣凭证。
凡是不能通过认证子系统的发票一律不能抵扣。
当企业或个人得到一张形同防伪税控开票子系统开具的发票时，怎样辨别它的真假呢？
企业可以持这张发票到税务机关或通过其他渠道（网上，电话等）进行识别。
识伪的原理就是税务机关将发票上的密文自动录入计算机，然后对发票上的密文进行解密还原，并与发票明文进行比对，由于防伪增值税专用发票是一票一密，因而比对结果一致则为真票，否则为假票。
再来验证发票信息的真实性和完整性，利用RSA算法对税控码进行解密，得到关键信息（发票号，税务登记号，付款单位，金额等项）和HASH值，再利用HASH算法和关键信息生成HASH值，比较跟发票打印的HASH值是否一样，比对结果一致则为信息完整，否则为不完整。
图2
4.税源控制
为了达到防伪税控系统对增值税专用发票税额监控的目的，每次打印发票时，开票子系统都将发票的交易金额、税额、流水号以及发票使用情况记录在税控设备的“黑匣子”中。
黑匣子类似于飞机上的黑匣子，其中的数据一旦写入，只能读取，不能修改。
每月报税期时，企业必须利用税控IC卡抄取黑匣子中的报税数据，并按时到税务机关进行报税，否则开票系统会自动锁死，不能进行开票等业务操作。
5.稽查
稽查数据来源的方式可以有三种，现场查询，打印查询，联网查询。
具体的稽核主要通过发票信息交叉稽核和申报信息稽核。
发票信息稽核：
为了保证发票信息准确性，销项发票信息由系统自动生成，并由企业向税务机关进行电子申报；进项发票数据通过税务机关认证子系统自动生成。
进项销项发票信息采集完毕后，通过计算机网络将抵扣联和存根联进行比对。
目前稽核的方法采取三级交叉稽核，即本地市发票就地交叉稽核，跨地市发票上传省级税务机关交叉稽核，跨省发票上传总局进行交叉稽核。
纳税申报信息稽核：
对增值税纳税申报的关键数据进行计算、快捷的分析，判别纳税人的申报情况是否正常，及时发现和查处偷骗税问题。
同时实施对各地增值税纳税状况的动态监测。
发票协查是对有疑问的和已证实虚开的增值税发票案件协查信息，认证子系统和稽核子系统发现有问题的发票，以及协查结果信息，通过税务系统计算机网络逐级传递，总局通过这一系统对协查工作实现组织、监控和管理。
三、总体设计
总体的架构主要包括硬件部分和软件部分，其中硬件部分主要是包括税务端和企业端的硬件结构，软件部分也包括税务端和企业端的软件功能模块。
企业的税控收款机采用数字密码技术解决票据的防伪识伪；同时，由微控制器、DSP和Flash存贮器构成“黑盒子”和智能IC卡等技术的集成，从税源和票源的源头控制税收的征管。
税务端税控系统采用了当代计算机与网络技术、数据库技术与此结合，集软硬件为一体，具有用户操作简便、数据准确、安全、管理严密可靠、运行成本低廉、升级扩充方便、技术水平先进等特点。
图3（基本框图）
下面我们主要讨论税务端税控系统和企业端税控系统。
1.税务端
1.硬件设计
●硬件结构
图4
●结构说明
运用于税控项目中的IC卡机具，可与税控初始化管理系统保持实时的通信联系，实现对税控IC卡包括税控卡、稽查卡的快速发放，并在卡使用回收后读取其中的数据，将这些数据信息传送到管理系统。
打印机负责打印发票。
2.软件设计
●软件结构
图5
●功能模块
1、管理服务
管理服务子系统是基础模块，是其它各系统的核心。
它主要是完成纳税人信息的录入、管理及申报工具的初始化，并提供了相应的修改、查询功能。
其主要功能有：
纳税人基本信息录入、变更、注销；电子申报工具的初始化；纳税人的纳税核定，纳税级次、定额定率等的管理；进行营业状态、纳税人类型、高新企业、期初挂帐，纳税人验证、年检的管理，以及违章处理等；在管理服务中还可以对减免税、弥补亏损、退税、超税负返还、纳税减少、出口产品免税、来料加工、外贸收购货物等事项进行审批。
为了管理方便和信息统计，此模块中还可以查询各类与管理服务相关的数据报表。
这样复杂繁琐的纳税人信息管理工作均可轻松、高效的完成。
2、纳税申报
本模块的全部数据取自于电子化申报，申报方式可选择报税器（报税终端）、报税软件或手工（键盘输入），通过与罚款管理、服务、发票等模块的数据关联可实现对纳税情况全过程的自动监控。
主要功能有：
纳税申报、预缴管理、缓缴管理、清理欠税、零散税收征后处理及相关申报数据查询。
对超期申报的纳税人自动计算处罚金额并加收滞纳金，对有减免抵扣的纳税人也有相关处理将原有繁重而复杂的人工劳动完全由机器替代。
3、票证管理
票证管理涉及发票、缴款书、完税证等内容。
票证管理是税收工作的重要控制环节，特别是增值税专用发票的管理更为重要。
票证管理子系统通过对各种票证的入库、验旧、允购、销售、发票丢失管理以及票证购、领、用相关信息的综合查询等一系列环节，实现对企业领购发票、税务局内部票证使用进行控制，配合其他子系统，达到对企业纳税申报进行管理。
其主要功能包括：
系统管理、票证库存、票证验旧、票证销售领用、发票控制、售票预存款管理、统计查询。
另外还包括发票保证金管理和售票财务管理。
4、处罚管理
本软件中强化了对各种涉税违章行为处罚的管理，最大限度地排除人为因素，提高纳税缴款、罚款工作的透明度，对其它模块实施的处罚在本模块予以确认，对于系统查出欠税进行现场补税记入欠税记录。
5、稽查管理
税务稽查工作规程确定稽查过程分为选案、实施稽查、案件审理、执行四个环节，并且四个环节在功能、操作上相互独立，做到稽查部门内相互监督制约。
根据这种要求设计开发的稽查管理子系统通过权限设置实现在功能和操作，实现"选、查、审、执行"四个环节的分离。
系统功能主要包括稽查计划制定、计算机辅助选案、案件登记、稽查文书管理、案件查询信息、稽查报表生成、系统参数及代码管理。
使用稽查子系统可以利用计算机辅助选案，突出稽查重点，使稽查工作更具针对性，大大提高了工作效率。
6、计会统管理
该部分由计会统管理和计划分析两个功能模块构成，用于汇总统计入库数据，并进行报表分析。
会统管理主要完成各种入库数据的采集和每日记帐，从而生成日报、旬报、月报及年报等电子化会统报表。
计划分析模块以电子数据的形式下达各级计划并根据用户需求产生各期对比表，其中对重点税源户,通过征收数据自动产生30多项指标和重点税源户分析报表,得到本期、上期及与历史同期的比较情况。
对欠税户的情况，提供含有各项指标的欠税分析报表和欠税户台帐及与之相关报表。
7、综合查询
建立在全局征收数据全部电子化前提下，各综合科室、局领导及稽查部门均可通过网络在授权情况下进行数据查询，本模块提供四种查询模式：
1）单一企业全面情况查询：
可查询指定企业的基本信息、发票领用存信息、各申报信息、金税申报信息及资产负债表。
可以做到任意组合设定定性和定量条件，将满足条件的企业筛选出来。
2）按指定条件查询企业：
可设定任意指标、组合条件，查询纳税人名单。
3）全局汇总情况查询：
可按任意条件组合查询所有申报表数据、入库数据及计会相关数汇总数及申报户数等。
4）提供各类报表的查询。
8、服务层
服务层主要是接受各个渠道前端（大厅，电话，网上，办公等环境）的数据，根据数据信息上送到各个模块进行处理，处理完毕后，负责返回给前端。
2.企业端
1.硬件设计
●硬件结构
图6
●结构说明
企业端税控机硬件由核心系统、存储系统、电源系统、扩展外围系统四大部分组成，图6是它的硬件架构。
主控制板系统：
主控制板采用专用安全加密模块为CPU，通过该模块对程序和数据加密，存放在模块中的程序和数据一经锁定便不能被破解，模块本身带有自毁逻辑，对税控收款机的任何非授权开启，均会导致模块内程序和重要数据的自毁，可有效地防止对存放机内的密钥、密码、保密数据以及程序等重要信息的专业化攻击。
主控制板上还包括数据存储器、实时时钟、IC卡接口、通讯接口、I/O接口等。
外围扩展系统：
显示、键盘控制板：
显示和键盘的控制，显示采用绿色VFD数码显示，该种显示器件亮度，使用寿命长。
打印控制板：
打印机头的控制，板上自带符合GB2312-80编码集的国标一、二级字库。
打印机头：
采用的打印机头为日本EPSON公司和STAR公司提供的产品，打印方式为针式。
税控黑匣子：
黑匣子内部采用大容量非易失性存储器（FLASH）、微控制器、DSP。
内置MODEM：
机内可增加MODEM，通讯速率为33.6K。
电源系统：
所有型号的机器均采用高品质开关电源，这种电源的效率高，电压适用范围宽，（AC170V-265V）。
在主模式下，CPU能通过外部总线接口把访问存储器的信号扩展到片外，直接访问外部的存储器或外围设备，支持32/16位双向数据总线，23位地址线、4个片选，使得总的外部访问空间可达32MB。
2.软件设计
●软件结构
现代操作系统原理为我们提供了一种机制，使我们能够设计具有更复杂功能、更好灵活性的应用系统，这种机制就是多任务系统。
使用任务分割待设计系统的功能并在操作系统中封装任务间切换所需要的控制，使得以任务内相对清晰的控制来满足实时性要求更加容易。
任务清楚地定义了当前正在执行的程序的状态，而操作系统提供了任务间切换运行的机制。
税控收款机系统主要由销售模块、商品管理模块、人员管理模块、销售统计分析模块、发票管理模块、报税/查税模块、通信模块等组成。
图7
●功能模块
1、销售模块：
税控收款机可以记录、显示和打印每笔交易的商品名称和金额；可以进行清除、立即更正、过时更正、退货、折扣、加成、减价处理；可以处理现金、支票、信用卡、优惠券等多种交易结算方式；可以对非营业性支出和收入加以处理；用于餐饮、服务、娱乐业的机器还提供开台、暂结等功能。
2、商品管理模块：
提供对商品的单价代码对照表PLU的管理；还可以按部门和种类对商品进行管理。
餐饮业电子收款机提供菜单、开台、挂单等管理功能。
3、人员管理模块：
税控收款机内可记录每个营业员的销售业绩，可对收款员进行有效的监督管理。
4、销售统计分析模块：
可以打印反映销售业绩和状况的报表，如销售日报、月报、年报、收款员销售报表，发票（红、废）开具情况明细表、统计表等。
5、发票管理模块：
该模块负责完成发票使用情况的记录和处理。
包括发票的领用情况、使用情况，可对有关情况查询，并打印有关报表。
6、报税/查税模块：
税控收款机建立了完善的报税/查税体系，可以利用机器自动统计打印的发票报表进行报税，也可以用IC卡报税，还可以利用MODEM进行远程通信报税/查税。
该模块包括时间自动锁定功能，根据税务局的管理要求，通过上位管理软件对税控机实行时间锁定，要求用户必须按时报税，否则自动锁定。
7、通信模块：
该模块负责应用软件的下载，税控收款机和电脑的各种信息的交换。
下面说明三个需要注意的方面：
一、数据要求方面
（1）数据
税控收款机的数据包括税控数据和经营数据。
税控数据是指涉及税务管理的数据，即机器出厂数据、初始化数据、发票数据、日交易数据和申报数据。
经营数据是指经营活动中的有关数据。
（2）机器出厂数据
机器出厂数据即机器编号、生产日期、硬件版本号、软件版本号。
生产厂商在税控收款机出厂前将出厂数据写入税控收款机内的税控存储器中。
其中写入的机器编号应与机身标牌上的编号相同。
（3）初始化数据
初始化数据包括企业（纳税人）名称、税号、机器编号、开始使用时间、经营项目的税种税目编码、申报方式以及其他的控制信息。
初始化数据由国务院税务行政主管部门建立的全国统一的税控收款机管理系统写入税控卡。
（4）发票数据
发票数据包括发票使用数据和发票打印数据。
发票使用数据包括单卷发票使用汇总数据和指定时间段内发票使用汇总数据。
单卷发票使用汇总数据是指该卷发票的代码、起止号码、正常发票份数、正常发票开具金额、废票份数、退票份数、退票金额以及该卷发票开具的时间段。
按时间段汇总时应统计正常发票份数、正常发票开具金额、废票份数、退票份数、退票金额。
发票打印数据是指发票上打印的全部内容。
（5）日交易数据
日交易数据是指每日的正常发票份数、退票份数、废票份数、按税种税目分类统计正常发票累计金额和退票累计金额以及税控卡给出的上述数据的电子签名。
（6）申报数据
申报数据是指规定时间段内日交易数据的汇总数据以及税控卡给出的电子签名。
二、数据传递方面
数据传递是指税控收款机与税务机关的税控收款机管理系统之间的数据交换。
（1）初始化数据的传递
初始化数据采用税控卡传递到税控收款机中。
（2）发票使用数据和申报数据的传递
发票使用数据和申报数据通过用户卡传递，也可采用其他方式传递。
（3）采用用户卡传递
一个纳税人仅使用一台税控收款机时，税控收款机将规定时段内的申报数据或发票打印数据的部分内容写入用户卡。
税控收款机管理系统对用户卡中的数据处理后更新用户卡中的监控管理信息。
税控收款机读取用户卡中的监控管理信息，对机内的信息做相应处理。
一个纳税人使用多台税控收款机，在联网运行时，应通过网络将规定时段内各台机器的申报数据或发票打印数据的部分内容汇集后写入用户卡。
税控收款机管理系统对用户卡中的数据处理后更新用户卡中的监控管理信息。
通过网络将用户卡中的监控管理信息分别传递给每台税控收款机，税控收款机对机内的信息做相应处理；不联网运行时，通过用户卡逐台处理。
（4）其他方式传递
在保证数据传递安全的前提下可以采用其他的传递方式。
（5）核查数据的传递
税务人员可以使用税务管理卡采集税控收款机中的税控数据，通过税务管理卡传递到税务机关的税控收款机管理系统。
三、发票购销管理方面
税控收款机只能打印纳税人从税务机关领购的发票号码段内的发票。
发票领购信息通过用户卡传递。
一个纳税人仅使用一台税控收款机时，税控收款机从用户卡中读取发票领购信息并存储在机内，根据用户输入的单卷发票起止号码（或税控收款机自动选取起止号码），税控收款机确认后向税控卡发录入命令。
一个纳税人使用多台税控收款机，在联网运行时，应通过网络分发发票领购信息；不联网运行时，通过用户卡逐台分发发票领购信息。
四、扩展性
从以下几个方面考虑：
一、针对中小企业
对于中小企业来说，业务种类不多，也不频繁，因此如果采用全面的税控收款机不是特别有意义。
我们针对这种企业，可以采取二种解决方式。
1、多个企业公用一台税控收款机。
一机多卡的开票方式一些中小企业由于资金短缺，无力购买防伪税控开票子系统所需要的通用设备，或者由于企业的人员素质较低，掌握电脑开票的技术比较困难，针对这些情况，为了解决中小企业的运行成本。
它由多户增值税一般纳税人使用各自的防伪税控专用设备，在同一套通用设备上开具增值税专用发票。
“一机多卡”开票方式作为防伪税控开票子系统的一种补充形式，可以采取税务机关服务、中介机构代理服务、企业自由组合等不同的方式，有利于防伪税控开票子系统的推广使用。
采用这种开票方式一方面可以减轻企业购买通用设备的负担，另一方面对于开票量少或操作人员技术水平较低的企业，可以委托给税务机关或中介机构代理开票。
2、裁减企业端的税控收款机的硬件部分和软件部分。
考虑到我们设计的税控收款机有很强的功能和性能，但对于中小企业来说，没有必要用这么完善的功能，我们可以对税控收款机的硬件和软件部分进行裁减。
我们可以对税控收款机进行简单的归类：
（1）高端税控收款机
一般是指具有PC硬件平台，或至少32位处理器，配置“重频度”打印机单元，具有丰富的外设接口和实时联网能力的税控收款机。
这类税控
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