CN101840387B - USB Key装置及其利用USB接口实现智能卡通信的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种USB Key装置及利用USB接口实现智能卡通信的方法。包括:USB接口分别经USB接口电路及IO接口电路与安全芯片电连接;时钟及时钟频率设置单元均与安全芯片电连接;USB接口的D+与USB接口电路的D+电连接,USB接口的D-与USB接口电路的D-电连接;IO接口电路包括一个双向接口和一个输入接口;USB接口的D+与IO接口电路的任一个接口电连接,USB接口的D-与IO接口电路的除D+连接管脚之外的剩余的接口电连接;接口处理单元,用于将IO接口电路的双向接口设置为输入模式,并判断该双向接口的电平,并根据该双向接口的电平状态开启或关闭USB接口电路。该USB Key装置结构简单、易于实现,通过USB接口可以使该USB Key装置实现USB与IC卡两种通信方式,实用性强,便于普及。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术应用领域,尤其涉及一种USB Key装置及利用USB接口实现智能卡通信的方法。
背景技术
目前,使用的数字证书通常都是USB Key,USB Key采用USB接口与PC机连接,USB Key产品是通过USB接口与内部的处理芯片组合来实现。在USB Key的USB接口经通信协议转换后与内部处理芯片连接。现有的USB Key产品可与PC机经USB接口连接,被识别为USB产品,实现数据通信,而无法利用USB接口与IC卡读卡器连接被识别为智能卡,因此,现有的USBKey产品无法与IC卡读卡器配合进行数据通信,实现各种智能卡的应用。
发明内容
鉴于上述问题,本发明实施例提供一种USB Key装置及利用USB接口实现智能卡通信的方法,将具有USB接口的USB Key装置既可通过USB接口连接外部设备作为USB设备进行数据通信,又可通过USB接口与IC卡读卡器连接作为接触式智能卡进行数据通信。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的:
本发明实施例提供一种USB Key装置,包括:
USB接口、USB接口电路、IO接口电路、接口处理单元、时钟、时钟频率设置单元和安全芯片;
所述USB接口分别经所述USB接口电路及所述IO接口电路与安全芯片电连接;
所述时钟及时钟频率设置单元均与安全芯片电连接;
所述USB接口的D+管脚与所述USB接口电路的D+管脚电连接,USB接口的D-管脚与所述USB接口电路的D-管脚电连接;
所述IO接口电路包括一个双向接口和一个输入接口;
所述USB接口的D+管脚与所述IO接口电路的任一个接口电连接,USB接口的D-管脚与所述IO接口电路的除D+管脚所连接管脚之外的剩余的接口电连接;
所述接口处理单元,用于将所述IO接口电路的双向接口设置为输入模式,并判断该双向接口的电平,并根据该双向接口的电平状态开启或关闭所述USB接口电路。
所述IO接口电路中的一个双向接口包括:
一个输入接口和一个输出接口。
所述接口处理单元包括:
设置模块、判断模块和控制模块;
所述设置模块,用于将所述IO接口电路的双向接口设置为输入模式;
所述判断模块,用于在所述设置模块将所述双向接口设置为输入模式后,判断所述双向接口是否为低电平;
所述控制模块,用于在所述判断模块判断所述双向接口为高电平时,关闭所述USB接口电路;在所述判断模块判断所述双向接口为低电平时,开启所述USB接口电路。
所述IO接口电路设置在所述安全芯片内。
所述安全芯片采用智能卡芯片。
所述时钟设置在所述安全芯片内。
所述时钟频率设置单元所设置时钟的频率为9600bps波特率。
本发明实施例还提供一种USB Key装置利用USB接口实现智能卡通信的方法,包括:
USB Key装置采用上述权利要求1所述的USB Key装置;
USB Key装置上电时,将所述USB接口的管脚连接的IO接口电路的双向接口设成输入模式,判断该置成输入模式的双向接口的电平,若为低电平,则使所述USB Key装置内的安全芯片经所述USB接口电路与USB接口电连接,使该USB Key装置以USB设备通信方式进行数据通信;
若为高电平,则关闭所述USB Key装置的USB接口电路,使所述USB Key装置内的所述安全芯片经所述IO接口电路与USB接口电连接,使该USB Key装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信。
使所述USB Key装置内的所述安全芯片经所述IO接口电路与USB接口电连接,使该USBKey装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信还包括:
以所述USB Key装置内设置的时钟作为接触式智能卡通讯时的输入时钟。
所述USB Key装置内设置的时钟的频率为适用于IC卡读卡器的9600bps波特率。
从上述本发明实施例提供的技术方案中可以看出,本发明实施例中通过在USB Key装置中设置IO接口电路,并使USB Key装置的USB接口分别经IO接口电路和USB接口电路与USBKey装置内部安全芯片电连接,使得该USB Key装置可在判断连接不同的外部设备(PC机的USB接口或IC卡读卡器)时,以USB设备通信方式或IC卡通信方式与所连接的设备进行数据通信。该USB Key装置结构简单、易于实现,使USB Key装置可很好以IC卡通信方式交换数据,并且不需要对现有的IC卡读卡器进行大规模升级和改造,只需要将智能卡接口并行连接成USB接口形状即可;实用性强,便于普及。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的USB Key装置的电路原理图;
图2为本发明实施例一提供的USB Key装置的另一电路原理图;
图3为本发明实施例一提供的USB Key装置的接口处理单元的结构框图;
图4为本发明实施例一提供的USB Key装置的电路示意图;
图5为本发明实施例一提供的USB Key装置的另一电路示意图;
图6为本发明实施例二提供的USB Key装置的通信方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
实施例一
本实施例提供一种USB Key装置,可作为电子签名工具或IC卡使用,如图1、2所示,该USB Key装置包括:
USB接口1、USB接口电路2、IO接口电路3、接口处理单元5、时钟7、时钟频率设置单元6和安全芯片4,实际中安全芯片4可采用智能卡芯片,如采用SHC1216S芯片等;
其中,所述的USB接口1分别经所述USB接口电路2及所述IO接口电路3与安全芯片4电连接;
所述的时钟7及时钟频率设置单元6均与安全芯片4电连接;
所述USB接口1的D+管脚与所述USB接口电路2的D+管脚电连接,USB接口1的D-管脚与所述USB接口电路2的D-管脚电连接;
所述IO接口电路3包括一个双向接口A和一个输入接口B;其中,双向接口A可由一个输入接口和一个输出接口构成;
所述USB接口1的D+管脚与所述IO接口电路3的任一个接口(即双向接口A或输入接口B中的任一个)电连接,USB接口1的D-管脚与所述IO接口电路3的除去连接D+管脚的剩余的接口电连接;即USB接口1的D+管脚连接可与IO接口电路3的双向接口A或输入接口B中的任一个电连接,而D-管脚也可与IO接口电路3的输入接口B或双向接口A中的任一个电连接,只要不与D+管脚同时连接到IO接口电路3的同一接口上即可,图1示意的USB Key装置中,USB接口1的D+管脚与IO接口电路3的双向接口A电连接,而D-管脚与IO接口电路3的输入接口B电连接;图2示意的USB Key装置中,USB接口1的D+管脚与IO接口电路3的输入接口B电连接,而D-管脚与IO接口电路3的双向接口A电连接;
所述接口处理单元5,用于将所述IO接口电路3的双向接口A设置为输入模式,并判断该双向接口A的电平,并根据该双向接口的电平状态开启或关闭所述USB接口2。如图3所示,接口处理单元5具体包括:
设置模块51、判断模块52和控制模块53;
其中,所述的设置模块51用于将所述IO接口电路1的双向接口A设置为输入模式;
所述的判断模块52用于在所述设置模块51将所述双向接口A设置为输入模式后,判断所述双向接口A是否为低电平;
所述的控制模块53用于在所述判断模块52判断所述双向接口A为低电平时,关闭所述USB接口电路2;在所述判断模块52判断所述双向接口A为高电平时,开启所述USB接口电路2。
可以知道,上述USB Key装置中的接口处理单元5的各模块可以采用硬件模块的形式,也可以采用软件模块的形式,只要能实现相应的功能即可。
上述USB Key装置中的IO接口电路可集成在所述的安全芯片内。
上述USB Key装置中的USB接口电路、IO接口电路和时钟频率设置模块均可设置在同一个芯片内,如ST7267芯片。
上述USB Key装置中的USB接口电路、IO接口电路、时钟频率设置模块和安全芯片均可设置在同一个芯片内,如SHC1408芯片。
上述USB Key装置中的时钟可设置在所述的安全芯片内,时钟频率设置单元所设置时钟的频率为9600bps波特率,可与一般的IC卡读卡器的时钟频率保持一致,也可以设置时钟为其它频率,只要保持所设置频率与外接的IC卡读卡器的时钟频率相一致即可。
上述USB Key装置连接外部IC卡读卡器使用时,USB Key装置的USB接口的D+管脚与D-管脚分别与IC卡读卡器上的USB接口中的D+管脚与D-管脚相对应,若USB Key装置的USB接口的D+管脚与USB Key装置内IO接口电路的双向接口连接,D-管脚与USB Key装置内IO接口电路的输入接口连接,则要使IC卡读卡器上的USB接口中的D+管脚与IC卡通信接口电路中的DATA管脚连接,D+管脚与IC卡通信接口电路中的RST管脚连接;
反之,若USB Key装置的USB接口的D+管脚与USB Key装置内IO接口电路的输入接口连接,D-管脚与USB Key装置内IO接口电路的双向接口连接,则要使IC卡读卡器上的USB接口中的D+管脚与IC卡通信接口电路中的RST管脚连接,D+管脚与IC卡通信接口电路中的DATA管脚连接。
本发明实施例中的USB Key装置一般作为USB从设备,在该USB Key装置中设置IO接口电路(包括至少一个双向接口和一个输入接口),该IO接口电路可以是集成在安全芯片内部的IO接口电路,将USB接口的D+、D-管脚分别并联到USB Key装置内设置的IO接口电路的两个IO接口上(其中至少一个是双向接口),USB Key装置上电时,将其内部的IO接口电路的双向接口置成输入模式(此时为高阻状态),判断该双向接口的电平,如果是低电平,可确认该USB Key装置连接的是USB主设备(如PC机的USB接口),就按USB设备进行通讯;如果是高电平,可确认该USB Key装置连接的是接触式IC卡读卡器,就将USB接口电路关闭,使USB接口经IO接口电路与安全芯片连接,其中,连接IO接口电路的双向接口的USB接口的管脚作为接触式IC卡接口中的DATA管脚,连接IO接口电路的输入接口的USB接口的管脚作为接触式IC卡接口中的RST管脚,并使USB Key装置内设置时钟的频率与IC卡读卡器相匹配,这样,就可以使USB Key装置按照ISO7816的IC卡的规范进行通信,该USB Key装置实际电路连接可参见图4、图5所示的电路示意图。
本实施例的USB Key装置通过设置IO接口电路,使安全芯片既经过USB接口电路与USB接口连接,又通过IO接口电路与USB接口连接,使得该USB Key装置可在判断连接不同的外部设备(PC机的USB接口或IC卡读卡器)时,以USB设备通信方式或IC卡通信方式与所连接的设备进行数据通信。该USB Key装置结构简单、易于实现,使USB Key装置可很好的IC卡通信交换数据,并且不需要对现有的IC卡读卡器进行大规模升级和改造,只需要将智能卡接口并行连接成USB接口形状即可;实用性强,便于普及。
实施例二
本实施例提供一种USB Key装置利用USB接口实现智能卡通信的方法,是基于上述实施例一给出的USB Key装置的通信方法,如图6所示,该方法包括:
步骤31,在具有USB接口的USB Key装置中,设置具有一个双向IO接口和一个输入接口的IO接口电路,使所述USB接口分别通过所述IO接口电路和USB接口电路与安全芯片电连接;
步骤32,USB Key装置上电时,将所述IO接口电路的双向接口置成输入模式,判断该双向接口是否为低电平?
步骤33,若是低电平,使安全芯片经所述USB接口电路与USB接口电连接,使USBKey装置以USB设备通信方式进行数据通信;
步骤34,若否是为高电平,关闭USB接口电路,使安全芯片经所述IO接口电路与所述USB接口电连接,使USB Key装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信;实际中,同时设置时钟频率,使USB Key装置的时钟频率与外部连接的IC卡读卡器的时钟频率相匹配,一般IC卡读卡器的时钟频率为9600bps波特率。
综上所述,本发明实施例中通过在USB Key装置中设置IO接口电路,并使USB Key装置的USB接口分别经IO接口电路和USB接口电路与USB Key装置内部安全芯片电连接,使得该USB Key装置可在判断连接不同的外部设备(PC机的USB接口或IC卡读卡器)时,以USB设备通信方式或IC卡通信方式与所连接的设备进行数据通信。该USB Key装置结构简单、易于实现,使USB Key装置可很好的IC卡通信交换数据,并且不需要对现有的IC卡读卡器进行大规模升级和改造,只需要将智能卡接口并行连接成USB接口形状即可;实用性强,便于普及。
以上所述,仅为本发明较佳的具体实施方式,但本发明的保护范围并不局限于此,任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内,可轻易想到的变化或替换,都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此,本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种USB Key装置,其特征在于,包括:
USB接口、USB接口电路、IO接口电路、接口处理单元、时钟、时钟频率设置单元和安全芯片;
所述USB接口分别经所述USB接口电路及所述IO接口电路与安全芯片电连接;
所述时钟及时钟频率设置单元均与安全芯片电连接;
所述USB接口的D+管脚与所述USB接口电路的D+管脚电连接,USB接口的D-管脚与所述USB接口电路的D-管脚电连接;
所述IO接口电路包括一个双向接口和一个输入接口;
所述USB接口的D+管脚与所述IO接口电路的任一个接口电连接,USB接口的D-管脚与所述IO接口电路的除D+管脚所连接管脚之外的剩余的接口电连接;
所述接口处理单元,用于将所述IO接口电路的双向接口设置为输入模式,并判断该双向接口的电平,并根据该双向接口的电平状态开启或关闭所述USB接口电路。
2.如权利要求1所述的USB Key装置,其特征在于,所述IO接口电路中的一个双向接口包括:
一个输入接口和一个输出接口。
3.如权利要求1所述的USB Key装置,其特征在于,所述接口处理单元包括:
设置模块、判断模块和控制模块;
所述设置模块,用于将所述IO接口电路的双向接口设置为输入模式;
所述判断模块,用于在所述设置模块将所述双向接口设置为输入模式后,判断所述双向接口是否为低电平;
所述控制模块,用于在所述判断模块判断所述双向接口为高电平时,关闭所述USB接口电路;在所述判断模块判断所述双向接口为低电平时,开启所述USB接口电路。
4.如权利要求1所述的USB Key装置,其特征在于,所述IO接口电路设置在所述安全芯片内。
5.如权利要求1所述的USB Key装置,其特征在于,所述安全芯片采用智能卡芯片。
6.如权利要求1所述的USB Key装置,其特征在于,所述时钟设置在所述安全芯片内。
7.如权利要求1所述的USB Key装置,其特征在于,所述时钟频率设置单元所设置时钟的频率为9600bps波特率。
8.一种USB Key装置利用USB接口实现智能卡通信的方法,其特征在于,包括:
USB Key装置采用上述权利要求1所述的USB Key装置;
USB Key装置上电时,将所述USB接口的管脚连接的IO接口电路的双向接口设成输入模式,判断该置成输入模式的双向接口的电平,若为低电平,则使所述USB Key装置内的安全芯片经所述USB接口电路与USB接口电连接,使该USB Key装置以USB设备通信方式进行数据通信;
若为高电平,则关闭所述USB Key装置的USB接口电路,使所述USB Key装置内的所述安全芯片经所述IO接口电路与USB接口电连接,使该USB Key装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信。
9.如权利要求8所述的USB Key装置利用USB接口实现智能卡通信的方法,其特征在于,使所述USB Key装置内的所述安全芯片经所述IO接口电路与USB接口电连接,使该USBKey装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信还包括:
以所述USB Key装置内设置的时钟作为接触式智能卡通讯时的输入时钟。
10.如权利要求8所述的USB Key装置利用USB接口实现智能卡通信的方法,其特征在于,所述USB Key装置内设置的时钟的频率为适用于IC卡读卡器的9600bps波特率。
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