CN104394279A - 一种通信终端和sim卡无线数据传输的终端接口设备 - Google Patents

Abstract

本发明属于通信终端设备领域。本发明公开了一种通信终端接口设备的技术实施方案，使得通信终端设备和SIM卡之间能够建立起无线通信链路。在具体的功能实现中，可以是在通信终端的内部增加相应的软件或硬件模块，实现起来简单，容易。也可以是一个独立的设备，通过如手机配件等方式来实现，和配件是一体化设计，使得通信终端设备和SIM之间能够实现数据的无线通信接口。同时，通过在通信终端接口设备的本地数据存储模块的功能实现，包括文件管理安全***和文件管理同步***，对SIM卡的文件***的文件部分地本地备份保存，在保持SIM卡数据的安全性的同时，减少了无线通信链路的数据传输量。

Description

一种通信终端和SIM卡无线数据传输的终端接口设备

技术领域

本发明属于通信终端设备领域。具体地说，本发明涉及一种适用于通信终端和用户身份模块卡之间无线数据传输的通信终端接口设备，同时，也涉及这种接口设备的软件或者硬件功能的具体实现方法。

背景技术

目前，移动通信用户设备主要由通信终端设备(包括手机，移动固话，平板电脑，笔记本电脑，台式电脑，智能家居设备如智能电视，家庭媒体中心如机顶盒，家庭网络中心如路由器。为简便，以下都一律简称手机)和用户身份模块卡(包括GSM***的SIM卡，CDMA***的UIM卡，以及2G，3G和4G移动通信***都可以使用的USIM卡。为简便，以下都一律简称SIM卡)两个部分组成。其中通信终端设备具有连接蜂窝式移动通信网络的无线通信功能，而SIM卡主要用于移动通信网络对用户身份认证鉴权和用户信息的安全存储和传输。SIM卡还可以用于完成对移动通信网络的认证，以防止手机接入冒充的虚假网络，保护用户的通信安全。

在现有的技术实现中，手机内部有一个卡座，使得SIM卡***卡座后通过引脚接触和手机进行通信。具体的通信协议在有关的智能卡传输标准中定义(如ISO-7816定义传输协议，ETSI TS 102211，3GPP TS11.11等定义电信应用协议)。这种通信是一种有线通信形式，通过SIM卡的触点和手机内部的卡座引脚接触，建立起有线的通信链路。然而，由于无线通信的方便性，这种有线通信也可以用一种方便的无线通信来连接手机和SIM卡。

在中国发明申请201410452312.6“一种智能的分离式SIM卡卡座设备及通信方法”中，公开了一种在手机和SIM卡之间的中间设备，智能型SIM卡卡座，来取代现有的固定在手机内部的SIM卡卡座。智能型SIM卡卡座和SIM卡之间的接口是现有的接触式引脚(即手机式的卡座引脚)，而和手机的接口可以是无线传输接口。在该发明中，手机端有一个相应的功能模块(称为通信终端接口设备)，配合智能型SIM卡卡座来完成手机和SIM卡之间的无线数据通信。

这样，通过通信终端接口设备和智能型SIM卡卡座的连接转发通信，在手机和SIM卡之间就建立起了一个无线链路，使得手机和SIM卡之间的数据交换就可以通过无线传输来完成。只要无线传输的传输差错和传输时间延迟在现有标准的范围内，在SIM卡和网络双方看来，这个中间的通信终端接口设备和智能型SIM卡卡座就是透明的，它们都不会觉察到其存在。对现有的移动用户身份认证鉴权过程和网络接入安全控制机制没有任何的影响，很好地兼顾了现有无线通信网络的安全性以及手机和SIM卡之间无线传输接口的方便性。

在中国发明申请201410495484.1“一种通信终端设备和SIM卡之间的无线接口及功能实现”中，更进一步公开了一种无线传输协议，使得传输差错和传输时间延迟都在现有标准的容许范围之内。这样，通过这个无线传输接口的通信协议，把现有在手机中通过SIM卡座的六个引脚的直接电路信号(主要是串口数据通信IO接口涉及到数据信息交换)连接转化成无线通信连接，极大地方便了用户的使用。

本发明的主要目的就是公开了一种用于手机端的通信终端接口设备以及其软件或者硬件的功能实现，使得它和智能型SIM卡卡座一起使用，来完成手机和SIM卡之间的无线数据通信。

发明内容

本发明的通信终端接口设备可以是利用现有手机中的硬件模块，通过增加新的软件功能模块来实现完成，为新的手机提供这种新的功能，减少手机的制造成本。也可以通过硬件和软件综合实现，在手机中增加相应的硬件功能模块及相应的软件功能。还可以是一个独立的手机功能配件，和手机结合在一起工作，对现有手机不进行任何改动。这种功能配件可以是一个SIM卡的形状，直接***手机现有的SIM卡卡座中；也可以和其他的手机配件例如手机保护套，手机后盖，手机电池等集成在一起，并和手机的SIM卡引脚进行有线的电路连接。这样通过手机的功能配件形式，使得对现有的手机不进行任何改动也可以具有新的功能，对现有手机进行了很好的重新利用。

在现有的手机中，手机和SIM卡之间的数据交换主要是通过手机的无线通信模块(称为基带模块，base-band)和SIM卡之间的数据接口来完成的。为了实现手机和SIM卡之间的无线数据传输，则需要在基带模块的SIM卡接口增加相应的功能模块，来转发手机和SIM卡之间的数据交换。根据不同的功能实现和不同的基带模块SIM卡接口，可以有不同的具体实现方法，如下所述：

1)基带模块只有一个SIM卡接口，并且手机不需要现有的手机和SIM卡之间接触式引脚的卡座，而只需要实现手机和智能型SIM卡卡座之间的无线数据通信。在这种情况下，如图1所示，只需要在手机的基带模块协议栈中，增加相应的软件功能模块，使得手机和SIM卡之间所有数据通信，都通过手机的蓝牙模块来转发完成。在现有市场中，绝大多数的手机都具有无线蓝牙模块，这样的实现方式只需要在手机的软件实现中，增加相应的功能模块，而不需要对硬件进行任何改动，减少了手机的制造成本。

2)基带模块只有一个SIM卡接口，并且在实现手机与SIM卡之间接触式引脚的卡座的同时，也需要实现手机和智能型SIM卡卡座之间的无线数据通信。在这种情况下，如图2所示，在基带模块的SIM卡接口，增加一个SIM卡切换控制器。SIM卡切换控制器具有一个SIM卡输入输出接口，连接于基带模块的SIM卡接口，同时具有另外两个SIM卡输入输出接口，一个连接于接触式的SIM卡卡座，另一个连接SIM卡的数据通信软件功能模块。SIM卡切换控制器具有自动切换功能，使得在手机看来，就等同于一个双卡双待SIM卡连接器。在用户看里，手机就是一个双卡双待手机。SIM卡的数据通信软件功能模块更进一步连接于蓝牙通信接口，用来转发该SIM卡分支的数据通信，和智能型SIM卡卡座建立蓝牙无线通信链路。蓝牙通信模块也可以利用现有手机中蓝牙功能，只需要再手机中增加SIM卡切换控制器和相应的软件功能模块。

3)基带模块有两个SIM卡接口，在实现手机与SIM卡之间接触式引脚的卡座的同时也实现手机和智能型SIM卡卡座之间的无线数据通信。在这种情况下，如图3所示，基带模块的一个SIM卡接口连接于SIM卡卡座，另一个SIM卡接口连接于数据通信软件功能模块，并进一步连接蓝牙通信接口。这样，基带模块的两个SIM卡接口一个是有线连接于SIM卡，而另一个是无线连接于SIM卡。但在手机和用户看来，就等同于一个双卡双待SIM卡连接器。在这种情况下，只需要增加相应的软件功能模块，不需要增加硬件功能模块。

在如上所述的通信终端接口设备的实现方法中，在手机的内部增加相应的硬件或者软件功能模块，并利用手机中现有的无线蓝牙通信模块，在新上市的手机中就可以增加SIM卡的无线通信接口，实现起来简单，容易。但是，对于现有用户已经在使用中的手机，无法通过简单的软件更新的方法增加这种新的SIM卡无线通信接口，而需要基带模块的芯片厂商首先开发新的基带模块，以提供基带模块的SIM卡接口的数据转发通信功能。下面，本发明公开另一种实现手机和智能型SIM卡卡座之间的无线数据通信的通信终端接口设备，该接口设备是一个独立于手机的模块，和现有的手机一起使用，就可以和智能型SIM卡卡座进行无线数据通信。通过这个独立模块，对现有在使用中的手机没有任何改动，或者只需要在手机中增加一个应用软件，以实现一些简单的控制功能，为用户提供更为方便的使用方式。

如图4所示，本发明的独立式通信终端接口设备主要由如下部分组成：

1)微控制器模块(MCU，Micro Control Unit，又称为单片微型计算机，Single Chip Microcomputer，或者单片机)。该模块相当于计算机的中央处理器，是整个接口设备的控制，通信，数据处理中心，并且具有如下的各个连接：

a)微控制器和基带模块的SIM卡接口具有直接的一一对应连接，包括电源正极(VCC)和负极(GND)，时钟信号(CLK)接口，重置信号(RST)接口，数据通信(IO)接口五个有线的连接。SIM卡接口的编程电压(VPP)接口可以不连接，或者直接和电源正极相连，因为现代的存储芯片已经不需要特别的读写电压。

b)微控制器和无线射频RF模块连接，把从基带模块SIM卡接口接收到的数据通过无线传输的方式发送给智能型SIM卡卡座，也通过无线射频RF模块接收从智能型SIM卡卡座传输来的数据，并转发给基带模块SIM卡的数据通信IO接口。

c)微控制器和数据存储模块相连，在每个会话期间，临时性地存储某些从智能型SIM卡卡座传输来的数据。

d)微控制器和和电池模块相连，获得微控制器运行的能源供应并控制对电池的充电。

2)无线射频RF模块。该模块负责处理数据的无线发射和接收，把从微控制器的数据通过无线射频的方式传输给智能型SIM卡卡座，也接收从智能型SIM卡卡座无线传输来的数据。无线射频可以是专用的频段，也可以是无需执照的免费频段，如ISM(Industrial Scientific Medical，工业，科学及医疗)的2.4G，5G频段。

3)数据存储模块。该模块负责临时性存储从智能型SIM卡卡座无线传输来的某些数据，这些数据是需要在手机的基带模块和SIM卡之间多次地交换。在微控制器第一次接收到从智能型SIM卡卡座传来的这样的数据后，就把该数据存储于数据存储模块。而以后微控制器如果收到基带模块SIM卡接口的相同命令，就直接从数据存储模块读取该数据用以回复基带模块，而不需要通过无线射频RF模块传输给智能型SIM卡卡座，再等待智能型SIM卡卡座的回复。例如，在基带模块和SIM卡之间有一个周期性的状态查询命令“80，f2，0，c，0”，微控制器就可以直接从数据存储模块读取回复数据“90，0”，传输给手机基带模块的SIM卡接口。这样，可以减少无线传输的数据量，节省能量消耗，延长电池的使用时间。

4)电池模块。该模块负责能源供应，包括微控制器运行和无线射频所需的电能。

通信终端接口设备的微控制器模块是整个设备的核心模块，除了完成数据传输，数据存储，数据处理的功能外，对于基带模块的SIM卡接口来说，就是一个SIM卡，完成SIM卡的全部功能。并且在基带模块的SIM卡接口看来，它是透明的，和一个真正的***手机卡座的SIM卡没有任何区别。如图5所示，微控制器模块具有如下的功能(其中虚线所示的模块如数据存储读写控制模块，文件管理安全***模块以及文件管理同步***模块等是可选的)：

1)微控制器连接于基带模块SIM卡接口的电源接口(包括VCC接口和GND接口)，获得电源供应，给接口设备的电池模块充电。根据手机和SIM卡的接口标准3GPPTS 31.101，SIM卡接口的电压可以是3.0伏，也可以是1.8伏。如果SIM卡的接口电源电压和电流供应可以满足微控制器模块的电源需求，则除了给电池模块充电以外，微控制器模块还可以直接从SIM卡的电源接口获得其自身运行的电源供应。这样，就减少了对电池的消耗，延长电池的使用时间。

2)微控制器连接于基带模块SIM卡接口的时钟接口(CLK)，用于支持时钟停止模式。由于微控制器模块具有自己的独立运行时钟信号，它并不象通常的SIM卡那样需要基带模块SIM卡接口的时钟信号。微控制器模块应用SIM卡接口的时钟信号主要是用于支持基带模块的时钟停止模式。在现有的手机中，当基带模块没有数据需要和SIM交换的时候，就停止时钟信号，以节省电源消耗。当微控制器模块检测到SIM卡接口的时钟信号处于停止模式时，就可以进入低功率的节能运行模式，例如关闭无线射频模块，或者进一步地进入睡眠模式，减少电源消耗。

3)微控制器连接于基带模块SIM卡接口的重置接口(RST)，用于检测SIM卡接口的重置信号。当手机开机时，或者手机和SIM卡之间的通信出现错误时，需要重新初始化基带模块和SIM卡之间的会话，基带模块的SIM卡接口就发出一个重置信号，通知SIM卡开始启动它们之间的会话周期。当微控制器检测到重置信号，就直接回复一个复位应答消息(ATR，Answer To Reset)给SIM卡接口，不需要再通过无线传输接口和智能型SIM卡卡座进行数据交换。例如，直接给基带模块SIM卡接口回复一个初始字符“3b”，表示直接模式的逻辑约定，在以后和SIM卡接口的通信中，都使用这种直接模式，用高电平表示数字信号1，用低电平表示数字信号0。

4)微控制器连接于基带模块SIM卡接口的数据接口(IO)，用于和SIM卡接口的数据交换。这种数据交换是直接的二进制1和0的序列，根据如上3)条所述用直接模式的逻辑约定，对于数字1，微控制器给数据接口输出高电平信号，对于数字0，则输出低电平信号。高电平或者低电平信号的持续时间则根据基带模块SIM卡接口的时钟频率和ISO-7816的传输标准确定。例如，如果SIM卡接口的时钟频率是3.25兆，在初始化的复位应答消息期间，ISO-7816的传输标准规定其电平信号的持续时间是372个时钟周期，换算成时间单位就是114.5微秒。由于微控制器模块具有自己的独立运行时钟信号，它就根据自己的时钟频率，控制电平信号的持续时间为114.5微秒，而不是372个时钟周期。同样，对于以后的SIM卡应用数据交换过程，如果支持应用数据速率的高级模式，在复位应答消息指明其电平信号的持续时间是64个时钟周期，也就是19.7微秒，微控制器模块也是根据自己的时钟频率来控制的。

5)微控制器具有无线传输协议栈处理的功能，主要是用于和智能型SIM卡卡座设备之间的无线传输接口协议的具体实现。无线传输协议栈可以使用现有标准的无线协议如蓝牙传输协议，无线局域网协议等，也可以是专用的无线传输协议，用于优化基带模块SIM卡接口和智能型SIM卡卡座之间的无线传输，以控制传输时间延迟和传输错误，更好地满足现有标准的需求。同时，由于基带模块和SIM卡之间的数据交换是点对点的通信，这种专用的传输协议也可以具有更好的传输性能和数据安全性。除此之外，微控制器模块还控制与无线传输相关的无线射频模块，如无线射频的开启和关闭时间，无线传输的功率大小，以达到用最小的电源消耗得到最佳的数据传输效果。

6)微控制器具有数据存储模块的读写功能，用于传输数据的临时性存储和读取。如图6所示，当微控制器模块收到从基带模块SIM卡接口传来的命令后，根据命令的种类判断，对该命令的回复数据是否可以重复利用。如果对该命令的回复数据可以重复利用，则在第一次收到该命令的时候，把该命令无线传输给智能型SIM卡卡座，等待SIM卡的回复数据，当收到SIM卡的回复数据后，在回复基带模块SIM卡接口的同时，把该回复数据存储于数据存储模块，等待下次使用。当微控制器模块第二次及以后收到该相同命令后，由于其回复数据已经存储在数据存储模块中，就可以直接从数据存储模块中读取，而不需要再通过无线传输接口发送给智能型SIM卡卡座。这样，减少了数据的无线空中传输，节省了电源消耗，也减少了回复数据的时间延迟。这些临时性存储的数据只是在当前的会话周期中有效，在另一个会话周期中，需要重新存储相关的数据。当然，如果基带模块SIM卡接口和智能型SIM卡卡座设备之间所有的数据交换都是通过无线传输来完成的，微控制器就可以不具有这个数据存储模块的读写功能。

7)微控制器具有电源控制功能，用于控制给通信终端接口设备的电池充电，而充电的电源是从SIM卡接口的电源(VCC)接口获得。电源控制功能也用于微控制器模块自己的电源供应判断与选择，如果SIM卡接口的电源电压和电流供应能够满足需求，就可以直接从SIM卡接口的电源接口获得电源供应，减少对电池的电源消耗，延长电池的使用时间。如果SIM卡接口的电源电压或者电流供应不能够满足需求，则需要从通信终端接口设备的电池获得电源供应，或者同时从两者获得电源供应。

在用户的实际使用过程中，使用的手机和SIM卡都是相对固定的。也就是说，在每一次手机和SIM卡的会话过程中(例如从手机开机到关机的过程中)，有很多的数据是重复传输的，例如，国际移动用户标识号(IMSI，International Mobile Subscriber Identification)，虽然在每个会话过程中只需要传输一次或者很少的几次，但每个会话过程中都需要传输，用于移动通信网络接入的用户身份认证鉴权。这样，在通信终端接口设备的数据存储模块中，可以用一块存储区域，用以存储这些相对固定的SIM卡数据。这些相对固定的SIM卡数据可以在不同的会话期间得以存储保留，在以后的手机和SIM卡的会话过程中，就不用再重复地通过无线接口从SIM卡读取，而是从数据存储模块中读取。这样就进一步地减少了基带模块SIM卡接口和智能型SIM卡卡座设备之间的数据无线空中传输，一方面减少了无线传输的时间延迟，另一方面也减少了无线传输的电源消耗。

在SIM卡存储的数据文件中，绝大多数的文件在适当的访问安全控制下，都是可以被读取和写入的。这样的访问安全控制包括PIN(Personal Identification Number，个人识别密码)码的校验，用于保护用户数据的安全。这样，微控制器模块就可以通过无线传输接口，把SIM卡中的数据文件从智能型SIM卡卡座设备获取，并存储在通信终端接口设备的数据存储模块中，以备使用。为了保证SIM卡中的数据文件的安全，微控制器模块除了具有如上所述的功能模块外，如图5所示，还具有如下功能模块：

8)微控制器具有文件管理安全***模块，主要用于对存储在通信终端接口设备的数据存储模块的文件访问安全控制，这些数据文件是SIM卡的文件的拷贝。每一次对这些文件的读或者写操作之前，都要通过文件的访问权限的检验，只有当具有该文件的相应访问权限是，才能进行进一步地读写操作。

9)微控制器具有文件管理同步***模块，主要用于保持存储在数据存储模块的备份文件和其在SIM卡的相应文件是一致的。由于微控制器模块根据从基带模块SIM卡接口传来的命令，对已有的文件进行更新操作或者创建新的文件后，在数据存储模块中的文件***就和SIM卡的文件***就有差异。通过周期性的同步操作，使得它们之间可以保持一致。

如图7所示，微控制器模块首先根据SIM卡文件***的文件种类，判断该数据文件是否能够被外部设备访问，有些数据，如SIM卡的身份认证鉴权算法A38的具体实现，是不能被外部设备访问的。对于那些不能被外部设备访问的SIM卡数据，就不可能在通信终端接口设备的数据存储模块中保存一个备份，只能够在每次需要的时候，通过无线数据传输接口和智能型SIM卡卡座设备，从SIM卡获取。如果数据能够被外部设备访问，但是对于有些数据，如用户身份认证鉴权密钥Ki，只能够被移动通信网络营运商访问，用户是没有访问权限的。对于这些数据，也只能在每次需要的时候，通过无线数据传输接口从SIM卡获取。当然，根据无线网络接入安全控制机制，这些数据是不能直接读取的，而是读取根据它们进行计算而得到的某些计算结果。所以，通过无线数据传输接口获得的是这些计算结果，而不是数据本身。如果SIM卡文件***的数据文件能够被用户读取(通过适当的访问权限安全检验)，则微控制器模块就可以通过无线数据传输接口，从SIM卡获取获取该文件的全部内容，并且在通信终端接口设备的数据存储模块中保存一个备份。从SIM卡获取获取的内容包括文件的全部数据以及文件本身的访问安全控制属性，这样，当每次对该备份文件进行访问的时候，通过文件管理安全***模块，就要首先进行文件访问权限的检验。只有当通过文件访问权限检验，才能够继续对文件进行读写访问。微控制器模块根据从基带模块SIM卡接口传来的命令，对该文件的内容进行更新操作，或者创建新的文件，都是直接在数据存储模块中进行，而不需要通过无线数据传输接口，在SIM卡中远程的操作。经过一段时间后，SIM卡的文件***就和数据存储模块的备份文件***不一致，这是，就通过文件管理同步***模块，周期性地同步它们的文件***中的文件，使得它们始终保持一致。

微控制器模块在本地的数据存储模块中保存一个SIM卡的文件***备份，主要是为了减少无线传输接口的数据量。当然，如果微控制器模块和基带模块SIM卡接口的所有数据交换都是通过无线传输从智能型SIM卡卡座设备获取的，就不需要保存一个SIM卡文件的本地备份。

在微控制器与基带模块SIM卡接口的数据与控制信号接口如IO接口，CLK接口和RST接口，可以利用微控制器的输入输出外设如通用输入输出接口(GPIO，General Purpose Input/Output Ports)。其中CLK接口和RST接口由于只有从基带模块SIM卡接口到SIM卡的控制信号单向传输，因此，该通用输入输出接口可以直接设置成微控制器的输入模式，用于微控制器读取从基带模块SIM卡接口的时钟CLK信号和重置RST信号。

对于基带模块SIM卡接口的数据传输IO接口，其输入和输出都是通过同一个线路完成的，即在同一个线路上，从基带模块SIM卡接口到微控制器的数据传输和从微控制器到基带模块SIM卡接口的数据传输是通过一个传输线路的时分复用(TDD，Time Division Duplexing)，在不同的时刻进行的。这样一来，需要在同一个通用输入输出GPIO接口不断地切换输入和输出模式，给实现带来困难。本发明公开另一种容易的实现方式如图8所示，把数据IO口设置成GPIO接口的开漏输出模式(open-drain)，并外接上拉电阻。在使用该数据IO口之前，向该数据IO口写1，使得在微控制器的内部断开和该数据IO口的连接，而由外部电源提供高电平信号。

在ISO-7816的传输协议中，在每一个的传输的字节信号(8个位的信息位和1个位的校验位，共9位)的开始位置，有一个位的低电平信号，称为初始位，来表示传输字节的开始。由于数据传输GPIO口设置成开漏输出模式，并外接上拉电阻，无论是基带模块SIM卡接口还是微控制器GPIO接口向该数据IO口线路写0时，都会出现低电平信号，因为在微控制器的内部，该GPIO接口连接语电源负极。这样，就很好地标识了传输字节的开始，方便了传输字节的检测。因此，无论是微控制器的数据输入或者输出，都可以很好的保持和基带模块SIM卡接口传输的字节信号的时间同步。

微控制器模块通过数据IO口读取从基带模块SIM卡接口传输来的数据信号时，为了增加读取的准确性，如图9所示，可以在一个数据位持续的基本时间单元(ETU，Elementary Time Unit)内，多次地读取数据IO口。根据多次的读取结果，再判断是高电平信号还是低电平信号，从而得到数字1或0。例如，在一个比特位的持续时间内，通过连续三次读取数据IO口，如果有两次或者三次都是高电平信号，则认为收到数字信号1。同样，如果有两次或者三次都是低电平信号，则认为收到数字信号0。

微控制器模块通过数据IO口向基带模块SIM卡接口传输数据信号时，是通过向数据IO写高电平信号或者低电平信号来实现的。例如，对于直接模式的逻辑约定(初始字符“3b”)，就用高电平表示数字信号1，用低电平表示数字信号。微控制器模块根据自己的运行时钟频率，控制电平信号的持续时间，使得每一个数字信号的持续时间是一个基本时间单元ETU。

通过如上所述的各个功能模块的具体实现和它们之间的相互连接和作用，使得本发明的通信终端接口设备能够完成所需要的功能。对于基带模块SIM卡接口来说，本发明的通信终端接口设备就是一个SIM卡，它所不知道的SIM卡数据是通过无线传输的方式从真正的SIM卡获取的。但对基带模块SIM卡接口隐藏了无线通信功能，使得基带模块SIM卡接只需要知道对每一个命令的回复数据的内容，而不需要也不必要知道回复数据是如何获取的。

发明的效果

通过本发明的通信终端接口设备的技术实施方案，通信终端设备能够和智能型SIM卡卡座建立起无线通信链路，使得通信终端和SIM卡的数据交换可以通过无线的方式进行，极大地方便了用户的使用。在具体软件或者硬件实现中，可以是在通信终端的内部增加相应的功能模块，实现起来简单，容易。也可以是一个独立的设备，通过手机配件等方式来实现，和手机等通信终端一起工作，进而和智能型SIM卡卡座建立起无线通信链路。这样的配件实现方式，可以对现有用户使用中的手机等设备不加以任何改动就引入新的功能，对现有设备进行了很好的重新利用。同时，通过在通信终端接口设备的本地数据存储模块的功能实现，包括文件管理安全***和文件管理同步***，对SIM卡的文件***的文件部分地本地备份保存，在保持SIM卡数据的安全性的同时，减少了无线通信链路的数据传输量。

附图说明

图1是本发明的在手机内部通过软件功能模块实现通信终端接口设备的示意图。手机基带模块只有一个SIM卡接口，并且在手机中只实现手机基带模块和智能型SIM卡卡座设备之间的无线通信链路。

图2是本发明的在手机内部通过软件功能模块和硬件功能模块实现通信终端接口设备的示意图。手机基带模块只有一个SIM卡接口，通过增加SIM卡自动切换控制器，在手机中实现手机基带模块和智能型SIM卡卡座设备之间的无线通信链路的同时，还在手机内部实现了接触式SIM卡卡座，使得手机成为一个双卡双待式手机。

图3是本发明的在手机内部通过软件功能模块实现通信终端接口设备的示意图。手机基带模块具有两个SIM卡接口，通过一路SIM卡接口在手机中只实现手机基带模块和智能型SIM卡卡座设备之间的无线通信链路，同时通过另一路SIM卡接口在手机内部实现了接触式SIM卡卡座，使得手机成为一个双卡双待式手机。

图4是本发明的独立式通信终端接口设备主要组成部分示意图。包括和基带模块SIM卡接口的连接模块，微控制器模块，数据存储模块，无线射频模块，电池模块。

图5是本发明的独立式通信终端接口设备中的微控制器模块主要组成部分示意图。包括通用输入输出接口模块(CLK，RST，IO)，电源连接模块，无线传输协议栈模块，电源控制模块，数据读写控制模块，文件管理安全***模块和文件管理同步***模块。其中虚线所示模块如数据读写控制模块，文件管理安全***模块和文件管理同步***模块是可选的。

图6是本发明的独立式通信终端接口设备在每个会话周期中的临时性数据存储流程示意图。

图7是本发明的独立式通信终端接口设备在不同会话周期中保存的数据存储流程示意图。在通信终端接口设备的本地存储模块中，存储有部分SIM卡数据文件的备份。

图8是本发明的微控制器模块的数据IO接口功能实现示意图。

图9是本发明的数据IO接口的数字信号读取功能实现示意图。

图10是本发明的独立式通信终端接口设备的手机配件实现示意图。其中手机保护套和抽屉式SIM卡卡托是手机配件，而通信终端接口设备和手机保护套是一体式设计。

图11是本发明的独立式通信终端接口设备的另一种手机配件实现示意图。通信终端接口设备设计成SIM卡的形状，具有实际SIM卡的形状和大小，直接***手机的SIM卡卡槽中。

具体实施方式

对于本发明的通信终端接口设备，主要有两种大类的具体实施方式，即通过在手机内部增加新的功能模块和独立于手机的配件的方式。其中在手机内部增加新的功能模块的方式，根据不同的手机具体功能，有不同的具体实施方式，有的手机只需要进行软件功能的增加和改进，有的手机需要进行硬件和软件的综合改进。下面以独立式的手机配件的具体实施方式为例来进一步对本发明进行说明。

实施例子1

本实施例子的手机配件是手机保护套。在现有市场中，有很大一部分手机的SIM卡插槽是设计在手机的侧面，通过抽屉式的SIM卡卡托，把SIM卡***手机中。如图10所示，在手机的SIM卡插槽中，有SIM卡的接触式触点，使得当SIM卡***后，通过这些接触式触点，和手机进行连接，建立有线的通信连路，进行数据交换。

除了手机保护套，本实施例子的另一个配件是抽屉式SIM卡卡托。这个SIM卡卡托主要功能不是用于SIM卡的***，而是代替原有手机的卡托和SIM卡，***手机的SIM卡插槽中。也就是说，这个配件的卡托本身没有SIM卡的功能，也不用把一个真正的SIM卡***手机的SIM卡插槽。这个配件卡托的唯一功能是当其***手机的SIM卡插槽后，能够把手机的SIM卡插槽的接触式触点引导到手机的侧面，以便于通过手机保护套和本发明的通信终端接口设备建立有线连接。

如图10所示，本实施例子的配件抽屉式SIM卡卡托，和SIM卡一样，具有六个接触式触点(或者五个，其中编程电压VPP触点可以不用)，每一个触点通过有线的电路连接于卡托的外侧边缘。当卡托***手机的卡插槽后，其相应的触点就和手机的触点连接(如图10的虚线连接所示)，并通过有线的电路连接于卡托的外侧边缘。这样，就把手机的基带模块SIM卡接口引了出来。

如图10所示，本实施例子的手机保护套和通信终端接口设备是一体式设计，通信终端接口设备是嵌入在手机保护套中，在用户看来，这就是一个手机保护套而隐蔵了通信终端接口设备的功能。手机保护套作为手机的配件，和手机就在一起配合使用。在通信终端接口设备中，通过有线的电路，把相应的接口(如图5所示，包括VCC，GND，CLK，RST，IO接口)连接于手机保护套的侧面边缘。这样，当手机(抽屉式SIM卡卡托已经***其中)放入手机保护套后，其卡托外侧边缘的触点就和手机保护套侧面边缘的触点一一对应的接触连接(如图10的虚线连接所示)。这样，通信终端接口设备就和手机的基带模块SIM卡接口建立起了有线的电路连接，其相应的接口如VCC，GND，CLK，RST，IO接口就一一对应地连接起来，和在手机内部通过增加软件或者硬件的功能模块具有相同的效果。

通过本实施例子，利用了手机保护套和SIM卡卡托的配件功能，对现有用户在使用中的手机不进行任何改动，就可以给手机引入新的功能，方便了用户的使用。

实施例子2

本实施例子的手机配件是把通信终端接口设备设计成SIM卡的形状，直接***手机的SIM卡插槽中。在现有市场中，有很大一部分手机的SIM卡插槽是设计在手机的内部，需要揭开手机的外壳后盖，有的手机还需要更进一步地取下电池，才能***SIM卡。

如图11所示，在标准的SIM卡形状的设备中，嵌入有通信终端接口设备，并且其相应的接口如VCC，GND，CLK，RST，IO接口在标准的SIM卡接触式触点位置，具有有线的电路连接。这样标准的SIM卡形状设备本身不是一个SIM卡，而是一个独立式的通信终端接口设备，只是具有SIM卡的形状和大小，方便***手机的SIM卡插槽。这样，当这种具有SIM卡的形状和大小的手机配件***手机的SIM卡插槽后，如图11的虚线连接所示，通信终端接口设备就和手机的基带模块SIM卡接口建立起了有线的电路连接，使得手机和智能型SIM卡卡座设备就具有无线的通信链路。

在具体的实施例子中，还可以把通信终端接口设备的功能模块集成在不同的手机配件中，如手机电池，手机后盖等。其主要的目的是把通信终端接口设备和这些手机配件进行一体式设计，就和手机配合，在一起使用，为手机提供和智能型SIM卡卡座设备之间的无线通信链路。其关键之处是实现通信终端接口设备的相应接口和手机SIM卡插槽的接触式触点的有线电路连接，就可以实现本发明的全部功能。

Claims (10)

1.一种用于无线通信终端的接口设备，其特征在于：所述终端接口设备是在无线通信终端内部的基带模块中，增加软件或者硬件的功能模块，所述功能模块使得所述终端接口设备具有如下功能：

1)所述终端接口设备连接于无线通信终端基带模块的SIM卡接口，

2)所述终端接口设备连接于无线通信终端的蓝牙通信接口，

3)所述终端接口设备接收从基带模块传送给SIM卡的数据信息，并把这些数据信息通过无线通信终端的蓝牙通信接口，传送给智能型SIM卡卡座设备，

4)所述终端接口设备通过无线通信终端的蓝牙通信接口，接收从智能型SIM卡卡座设备传送过来的SIM卡数据信息，并转发给无线通信终端基带模块的SIM卡接口。

2.一种用于无线通信的基带模块，其特征在于：所述基带模块的SIM卡接口具有如下功能：

1)连接于无线通信终端的短距离无线通信接口，如蓝牙，无线局域网等，

2)所述基带模块的SIM卡接口能够把发送给SIM卡的数据，不直接发送给SIM卡，转而发送给无线通信终端的短距离无线通信接口，

3)所述基带模块的SIM卡接口能够接收从无线通信终端的短距离无线通信接口发送过来的数据，代替直接从SIM卡接收的数据。

3.一种用于无线通信终端的接口设备，其特征在于：所述终端接口设备是一个独立于无线通信终端的单独设备，由如下的功能模块组成：

1)微控制器模块，

2)无线射频模块，

3)数据存储模块，

4)电池模块，

5)与基带模块SIM卡接口相连接的有线电路模块。

4.根据权利要求3所述的微控制器模块，其特征在于：所述微控制器模块电路连接于终端接口设备的各个功能模块，包括无线射频模块，数据存储模块，电池模块以及基带模块SIM卡的接口如VCC(电源正极)，GND(电源负极)，CLK(时钟)，RST(重置)，IO(数据)接口，所述微控制器模块的功能在于：

1)通过基带模块SIM卡接口的电源接口，获得电源供应，给终端接口设备的电池模块充电，也可以直接从SIM卡的电源接口获得其自身运行的电源供应，

2)通过监测基带模块SIM卡接口的时钟信号，获得基带模块SIM卡接口的状态，当检测到基带模块SIM卡接口处于时钟停止模式时，微控制器模块就可以进入低功率的节能运行状态，

3)通过监测基带模块SIM卡接口的重置信号，获得基带模块SIM卡接口的状态，当检测到重置信号时，就重新启动和基带模块SIM卡接口的会话过程，

4)通过连接于基带模块SIM卡接口的数据接口，和基带模块SIM卡接口进行数据交换，

5)无线传输协议栈处理，用于和智能型SIM卡卡座设备之间的无线传输接口协议的具体实现，

6)电源控制，用于控制给通信终端接口设备的电池模块充电，也用于微控制器模块自己运行所需的电源供应的控制。

5.根据权利要求3所述的微控制器模块，其特征在于：所述微控制器模块还可以具有如下功能：

1)对如权利要求3所述的数据存储模块进行数据读写操作，用于存储和读取从智能型SIM卡卡座设备传送过来的SIM卡数据，也用于存储和读取从基带模块SIM卡接口传送过来的命令数据。

6.根据权利要求3所述的微控制器模块，其特征在于：所述微控制器模块还可以具有如下功能：

1)根据SIM卡文件***的文件种类，判断用户是否具有该文件读取权限，

2)对于那些能够被用户读取的SIM卡文件，就通过如权利要求3所述的无线射频模块和智能型SIM卡卡座设备，远程地从SIM卡读取这些文件，包括文件的内容和文件的访问控制属性，

3)在如权利要求3所述的数据存储模块中，保存一个SIM卡文件的备份，这些文件是那些能够被用户读取的SIM卡文件。

4)文件管理安全***，用于对存储在如权利要求3所述的数据存储模块中的文件访问安全控制，只有在得到相应的文件读写访问授权后，才能对该文件进行读写操作，

5)文件管理同步***，用于保持在SIM卡文件***的文件和存储在如权利要求3所述的数据存储模块中的相应备份文件是一致的，并周期性地进行文件同步操作。

7.根据权利要求4所述的连接于基带模块SIM卡接口的数据接口，其特征在于：所述数据接口是如权利要求3所述的微控制器模块的通用输入输出接口(GPIO接口)，所述GPIO接口是设置为开漏(open-drain)输出模式，并外接上拉电阻，通过如下所述的方法实现和基带模块SIM卡接口的数据交换：

1)如权利要求3所述的微控制器模块读取所述GPIO接口的电平信号，根据读取得到的是高电平信号还是低电平信号，判断是数字信号1或者0，获取从基带模块SIM卡接口传输过来的数据信息，

2)如权利要求3所述的微控制器模块控制所述GPIO接口输出高电平信号或者低电平信号，向基带模块SIM卡接口发送数字信号1或者0，

3)每一个比特(bit)数字信息位对应一个高电平信号或者低电平信号，电平信号的持续时间是如权利要求3所述的微控制器根据其运行时钟频率和相应的智能卡传输标准(如ISO-7816)规定的基本时间单元，并根据基带模块SIM卡接口的时钟频率计算确定的，

4)当如权利要求3所述的微控制器模块没有数字信息传输给基带模块SIM卡接口时，就向所述GPIO接口输出高电平信号，等待读取从基带模块SIM卡接口传输过来的数据信息。

8.根据权利要求7所述的GPIO接口的电平信号读取方法，其特征在于：在一个比特数据位持续的基本时间单元内，多次地读取所述的GPIO接口，根据多次的读取结果，再判断是高电平信号还是低电平信号。

9.根据权利要求3所述的终端接口设备，其特征在于：所述终端接口设备是和无线通信终端的配件如手机保护套进行一体化设计，所述终端接口设备是嵌入在配件中而成为一个完整的功能配件，并通过抽屉式SIM卡卡托***无线通信终端的SIM卡插槽中，建立起所述终端接口设备和无线通信终端的基带模块SIM卡接口的有线电路连接。

10.根据权利要求3所述的终端接口设备，其特征在于：所述终端接口设备具有SIM卡式的物理形状和尺寸，能够***无线通信终端的SIM卡插槽中，并通过SIM卡的接触式触点，建立起所述终端接口设备和无线通信终端的基带模块SIM卡接口的有线电路连接。