CN106203574B - 一种智能卡及其写卡方式 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种智能卡及其写卡方式，涉及智能卡技术领域，解决了智能卡通信速率低和通信稳定性差的技术问题。该智能卡包括卡接口模块、微处理器和功能芯片，卡接口模块包括第一组触点和第二组触点，微处理器包括第一组信号端和第二组信号端：其中，卡接口模块的第一组触点与微处理器的第一组信号端连接，微处理器的第二组信号端与功能芯片的各信号端连接，卡接口模块的第二组触点与功能芯片的各信号端连接，且与微处理器的第二组信号端连接。该发明用于提高智能卡通信速率和通信稳定性。

Description

一种智能卡及其写卡方式
技术领域
本申请涉及智能卡技术领域，特别是一种智能卡及其写卡方式。
背景技术
由于智能卡不仅具有较好的信息处理能力，还具有体积小且便于携带的优点，从而使得其在信息安全领域中得到了广泛应用。通常，智能卡包括卡接口模块、MCU(MicroController Unite，微处理器)，以及功能芯片(例如，具有RF功能或者安全功能)。
在具有上述结构的智能卡中，MCU负责与外部进行通信，并对功能芯片进行配置。现有技术中，对功能芯片的配置过程如下：读卡器与卡接口模块通信，卡接口模块与MCU通信，MCU与功能芯片通信，进而实现对功能芯片的配置。
由以上所述可知，现有技术中功能芯片的配置过程繁琐，进而导致通信速率低且通信稳性差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种智能卡，能够提高通信讯速率和通信稳定性。
为达到上述目的，本发明提供一种智能卡，采用如下技术方案：
该智能卡包括卡接口模块、微处理器和功能芯片，其中卡接口模块包括第一组触点和第二组触点，微处理器包括第一组信号端和第二组信号端；进一步地，卡接口模块的第一组触点与微处理器的第一组信号端连接，微处理器的第二组信号端与功能芯片的各信号端连接，卡接口模块的第二组触点与功能芯片的各信号端连接，且与微处理器的第二组信号端连接。
其中，卡接口模块包括触点C1～C8，其中，触点C4、C6和C8为第二组触点，与功能芯片的各信号端连接，以使卡接口模块和功能芯片之间为SPI 接口，触点C4、C6和C8还与微处理器的第二组信号端连接，以使卡接口模块和微处理器之间为SPI接口，触点C1、C2、C3、C5和C7为第一组触点，与微处理器的第一组信号端连接，以使微处理器和卡接口模块之间为7816 接口。
所述功能芯片还包括存储器，用于存储不同类型的数据和应用软件。
所述微处理器还包括CPU和内存，用于控制卡接口模块的读写；调用功能芯片所存储的数据；并运行功能芯片上所存储的应用软件。
优选地，所述卡接口模块还包括接收FIFO(First In First Out，先进先出)缓存区和发送FIFO缓存区，其中：接收FIFO缓存区用于从微处理器和 /或功能芯片接收数据；发送FIFO缓存区用于将从外部接收的外部数据发送到微处理器和/或功能芯片。
优选地，所述卡接口模块还包括接收端设置寄存器和发送端设置寄存器，其中：接收端设置寄存器用于将接收FIFO缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片；发送端设置寄存器用于将发送FIFO缓存区的地址映射到所述微处理器和/或功能芯片。
本发明提供的智能卡具有如上所述的结构，从而使得卡接口模块和功能芯片之间可以直接进行通信，进而只需要使读卡器与卡接口模块通信，且卡接口模块与功能芯片通信，即可完成对功能芯片的配置，进而能够有效提高通信速率和通信稳定性。
本申请还提供一种智能卡写卡方式，采用如下技术方案：
该智能卡写卡方式应用于具有以上所述结构的智能卡，该智能卡写卡方式包括：
通过卡接口模块与功能芯片之间的接口，对功能芯片进行直接配置。
进一步地，所述智能卡写卡方式具体通过卡接口模块包括的触点C4、 C6和C8与功能芯片之间的SPI接口，对功能芯片进行直接配置。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：通过卡接口模块包括的触点 C4、C6和C8与微处理器之间的SPI接口，对微处理器进行COS***加载。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：通过卡接口模块包括的触点C2 上的信号对卡接口模块与功能芯片或微处理器之间的7816或SPI接口进行选择调用，其中，触点C2上的信号为高电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为低电平时，对SPI接口进行选择调用；或者，触点C2上的信号为低电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为高电平时，对SPI接口进行选择调用。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：接收FIFO缓存区从微处理器和/ 或功能芯片接收数据；发送FIFO缓存区将从外部接收的外部数据发送到微处理器和/或功能芯片。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：接收端设置寄存器将接收FIFO 缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片；发送端设置寄存器将发送 FIFO缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片。
在本发明提供的智能卡写卡方式中，卡接口模块和功能芯片之间可以直接进行通信，进而只需要使读卡器与卡接口模块通信，且卡接口模块与功能芯片通信，即可完成对功能芯片的配置，进而能够有效提高通信速率和通信稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是智能卡的结构图；
图2是智能卡内部通信连接图；
图3是SPI接口通信时序图；
图4是通过SPI接口对功能芯片进行直接配置的流程图；
图5是通过SPI接口对微处理器进行COS***加载的流程图。
图5是智能卡的写卡方式流程图。
附图标记说明：
1-智能卡；2-微处理器；3-功能芯片；4-卡接口模块；5-7816接口； 6-SPI接口；7-数据输出点；8-数据采样点；501-第一组触点；601-指第二组触点；201-第一组信号端；202-第二组信号端；301-功能芯片信号端；302- 功能芯片的存储器；203-内存；204-CPU；602-接收设置寄存器；603-发送设置寄存器；604一接收FIFO缓存区；605-发送FIFO缓存区；401-SSEL(设备选择线)；402-SCLK(时钟线)；403-MOSI(输出信号线)；404-MISO (输入信号线)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明 一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供了一种智能卡，如图1所示，该智能卡1包括微处理器2、功能芯片3和卡接口模块4，其中卡接口模块4包括第一组触点501 和第二组触点601，微处理器2包括第一组信号端201和第二组信号端201；进一步地，卡接口模块4的第一组触点501与微处理器2的第一组信号端201 连接，微处理器2的第二组信号端202与功能芯片3的各信号端连接301，卡接口模块4的第二组触点601与功能芯片3的各信号端301连接，且与微处理器2的第二组信号端202连接。
示例性地，智能卡可以是金融IC卡、健康卡、移动支付卡、ETC快速通过卡和公共交通卡等能满足某项职能管理的IC卡，其中，当智能卡为 ETC快速通过卡时，卡内包含车主信息和充值余额等，用户仅需慢速行使，当车辆到达快要收费站窗口时，ETC读卡器与用户车内的ETC快速通过卡进行射频通信，***扣除行使路费的同时拦路杆抬起，直接通过即可。本领域技术人员可以根据实际需要进行选择，本实施例对此不进行限定。
具体地，如图2所示，卡接口模块4包括触点C1～C8，其中，触点C4、 C6和C8为第二组触点601，现有技术中的触点C4、C6和C8为RFU (Reserved for Further Use)触点，为将来的功能扩展而设计，本发明正是对触点C4、C6和C8进行了扩展加以利用，使触点C4、C6和C8与功能芯片 3的各信号端301连接，以使卡接口模块4和功能芯片3之间为SPI接口6，进而提高了智能卡的通信稳定性；触点C4、C6和C8还与微处理器2的第二组信号端202连接，以使卡接口模块4和微处理器2之间为SPI接口6，进而提高了智能卡的通讯速率；触点C1、C2、C3、C5和C7为第一组触点 501，与微处理器2的第一组信号端201连接，以使微处理器2和卡接口模块 4之间为7816接口5。
进一步地，通过触点C2上的信号对卡接口模块4与功能芯片3或微处理器2之间的7816或SPI接口进行选择调用，其中，触点C2上的信号为高电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为低电平时，对SPI 接口进行选择调用；或者，触点C2上的信号为低电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为高电平时，对SPI接口进行选择调用。
其中，本实施例所述的SPI接口6是一种高速的、全双工、同步通信总线，据图2，扩展实现SPI接口的四根信号线分别是SSEL(设备选择线) 401、SCLK(时钟线)402、MOSI(输出信号线)403和MISO(输入信号线) 404，其中，SSEL：从设备片选使能信号，如果从设备是低电平使能的话，当拉低这个引脚后，从设备就会被选中，主机和这个被选中的从机进行通信；SCLK：时钟信号；MOSI：主机给从机发送指令或者数据的通道； MISO：主机读取从机的状态或者数据的通道。
具体的，图3是SPI接口通讯时序图，CPOL＝1表示数据未发送时以及发送完毕后，SLCK都是高电平，在SLCK第一个沿7时进行数据输入， MOSI和MISO会发生变化，当到SLCK第二个沿8时进行读取数据。
进一步地，功能芯片3还包括存储器302，用于存储不同类型的数据和应用算法。可选地，存储内容包括验证读卡器权限用的算法，被验证的密钥，***和数据区等。示例性地，数据区又包括保存余额、办卡日期，使用者信息等。
进一步地，微处理器2还包括CPU204和内存203，其中，内存203用于存储COS指令代码和运算过程中的中间数据；当智能卡1执行读写操作时，CPU加载COS***指令，并响应外界设备对卡片发送的指令。示例性地，包括验证计算，读写数据，读***，写入密钥，锁定数据区，非法操作自动销毁卡片的相关设置，验证读卡器权限等等的操作。
优选地，卡接口模块4还包括接收FIFO缓存区604和发送FIFO缓存区 605，其中，接收FIFO缓存区604用于接收从微处理器2或功能芯片3中传输的数据；发送FIFO缓存区605用于将从卡接口模块4接收的外部数据发送到微处理器2或功能芯片3。
进一步地，卡接口模块4还包括接收端设置寄存器和发送端设置寄存器，其中，接收设置寄存器用于将接收FIFO缓存区的地址映射到微处理器 2和功能芯片3的地址空间；发送设置寄存器用于将发送FIFO缓存区的地址映射到微处理器2和功能芯片3的地址空间，该通过地址映射的方式，使 CPU可直接使用FIFO缓冲区内的数据，不需进行数据搬移的操作，使得智能卡1内数据传输速度快，高效和灵活。
另外，本发明实施例还提供一种智能卡写卡方式，该智能卡写卡方式应用于具有以上所述结构的智能卡，该智能卡写卡方式包括：通过卡接口模块与功能芯片之间的接口，对功能芯片进行直接配置。
其中，所述智能卡写卡方式具体通过卡接口模块包括的触点C4、C6和 C8与功能芯片之间的SPI接口，对功能芯片进行直接配置，如图4所示，上述步骤具体包括：
步骤S301、读卡器靠近智能卡，对智能卡加电；
步骤S302、通过触点C2选择卡接口模块与功能芯片之间建立SPI接口通讯；
步骤S303、当SPI使能时，功能模块通过输入信号线直接接收配置信息；
步骤S304、功能模块通过输出信号线同步输出确认信息；
步骤S305、直到数据传输完毕，SPI去使能。
由以上步骤可以看出，卡接口模块和功能芯片之间可以直接进行通信，进而只需要使读卡器与卡接口模块通信，且卡接口模块与功能芯片通信，即可完成对功能芯片的配置，进而能够有效提高通信速率和通信稳定性。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：通过卡接口模块包括的触点 C4、C6和C8与微处理器之间的SPI接口，对微处理器进行COS***加载，如图5所示，上述步骤具体包括：
步骤S201、读卡器靠近智能卡，对智能卡加电；
步骤S202、通过触点C2选择卡接口模块与微处理器之间建立SPI接口通讯；
步骤S203、当SPI使能时，CPU通过输入信号线，加载COS指令，响应外部读卡器对其发送的指令；
步骤S204、微处理器通过输出信号线同步输出处理结果；
步骤S205、直到数据传输完毕，SPI去使能。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：通过卡接口模块包括的触点C2 上的信号对卡接口模块与功能芯片或微处理器之间的7816或SPI接口进行选择调用，其中，触点C2上的信号为高电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为低电平时，对SPI接口进行选择调用；或者，触点C2上的信号为低电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为高电平时，对SPI接口进行选择调用。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：接收FIFO缓存区从微处理器和/ 或功能芯片接收数据；发送FIFO缓存区将从外部接收的外部数据发送到微处理器和/或功能芯片。
优选地，所述智能卡写卡方式还包括：接收端设置寄存器将接收FIFO 缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片；发送端设置寄存器将发送 FIFO缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片。
示例性地，如图6所示，如上所述设有接收FIFO缓存区和发送FIFO缓存区的智能卡的写卡方式包括：
步骤S1、读卡器通过接触或非接触方式与SPI接口建立通信；
步骤S2、读卡器端的数据临时存放在发送FIFO缓存区；
步骤S3、发送设置寄存器将发送FIFO缓存区的地址映射到所述微处理器的内存的地址空间；
步骤S4、CPU直接通过地映射地址访问发送FIFO缓存区的外部数据；
步骤S5、接收设置寄存器将接收FIFO缓存区的地址映射到所述微处理器的内存的地址空间；
步骤S6、接收FIFO缓存区直接通过映射地址接收CPU运算数据。
尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种智能卡，其特征在于：包括卡接口模块、微处理器和功能芯片，卡接口模块包括第一组触点和第二组触点，微处理器包括第一组信号端和第二组信号端；其中，卡接口模块的第一组触点与微处理器的第一组信号端连接，微处理器的第二组信号端与功能芯片的各信号端连接，卡接口模块的第二组触点与功能芯片的各信号端连接，且与微处理器的第二组信号端连接；
卡接口模块包括触点C1～C8，其中，触点C4、C6和C8为第二组触点，与功能芯片的各信号端连接，以使卡接口模块和功能芯片之间为SPI接口，触点C4、C6和C8还与微处理器的第二组信号端连接，以使卡接口模块和微处理器之间为SPI接口，触点C1、C2、C3、C5和C7为第一组触点，与微处理器的第一组信号端连接，以使微处理器和卡接口模块之间为7816接口；
通过触点C2上的信号对卡接口模块与功能芯片或微处理器之间的7816接口或SPI接口进行选择调用，具体为：
若触点C2上的信号为高电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为低电平时，对SP I接口进行选择调用；
或，若触点C2上的信号为低电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为高电平时，对SPI接口进行选择调用。
2.如权利要求1所述的智能卡，其特征在于：所述卡接口模块还包括接收FIFO缓存区和发送FIFO缓存区，其中：
接收FIFO缓存区用于从微处理器和/或功能芯片接收数据；
发送FIFO缓存区用于将从外部接收的外部数据发送到微处理器和/或功能芯片。
3.如权利要求2所述的智能卡，其特征在于：所述卡接口模块还包括接收端设置寄存器和发送端设置寄存器，其中：
接收端设置寄存器用于将接收FIFO缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片；
发送端设置寄存器用于将发送FIFO缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片。
4.一种智能卡写卡方式，其特征在于：应用如权利要求1～3任一项所述的智能卡，所述智能卡写卡方式包括：
通过卡接口模块与功能芯片之间的接口，对功能芯片进行直接配置；
所述方法还包括：通过卡接口模块包括的触点C2上的信号对卡接口模块与功能芯片或微处理器之间的7816或SPI接口进行选择调用，其中，触点C2上的信号为高电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为低电平时，对SPI接口进行选择调用；或者，触点C2上的信号为低电平时，对7816接口进行选择调用，触点C2上的信号为高电平时，对SPI接口进行选择调用。
5.如权利要求4所述的智能卡写卡方式，其特征在于：通过卡接口模块包括的触点C4、C6和C8与功能芯片之间的SPI接口，对功能芯片进行直接配置。
6.如权利要求4所述的智能卡写卡方式，其特征在于：还包括：通过卡接口模块包括的触点C4、C6和C8与微处理器之间的SPI接口，对微处理器进行COS***加载。
7.如权利要求4所述的智能卡写卡方式，其特征在于：还包括：
接收FIFO缓存区从微处理器和/或功能芯片接收数据；
发送FIFO缓存区将从外部接收的外部数据发送到微处理器和/或功能芯片。
8.如权利要求7所述的智能卡写卡方式，其特征在于：还包括：
接收端设置寄存器将接收FIFO缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片；
发送端设置寄存器将发送FIFO缓存区的地址映射到微处理器和/或功能芯片。
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