實現sim卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路的製作方法
2023-06-05 23:26:36 1
專利名稱：：實現sim卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路的製作方法
技術領域：
：本發明涉及一種SIM卡(用戶識別卡)與非接觸前端晶片之間的連接電路，特別是涉及一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路。
背景技術：
：近年來，電子支付業務已經深入了我們的生活，給我們帶來了諸多的便利，特別是在固定營業場所，基於IC卡的電子支付業務形成了成熟的技術和穩定的市場。從2006年開始，隨著NFC(NearFieldCommunication,近場通信)技術概念的宣傳和推廣，基於手機和移動通信平臺的行動支付業務成為了目前的焦點和熱點。近場通信這一新興市場已經開始啟動，各種解決方案層出不窮。典型的NFC終端架構如圖1所示，典型的NFC功能由CLF(ContactlessFrontend非接觸前端)晶片44和基帶晶片11構成(安全模塊用於存放和處理密鑰以及算法)，根據應用需求的反饋，NFC的功能很多場合需要與SIM卡22聯繫在一起，SIM卡通過基帶晶片BB進行轉接是最直接的方法，但涉及到BB資源的佔用，並且不能直接由SIM卡完成NFC的卡片模擬功能，因此出現了很多與SIM卡直接連接的方法。如圖2所示，遵循IS07816標準的SIM卡的引腳定義如下:tableseeoriginaldocumentpage4S2RST復位S6VPP外部高壓編程S3CLK時鐘S7IO數據輸入輸出S4RFU保留引腳S8RFU保留引腳其中，IS07816標準保留的S4、S8引腳在最新的SIM標準(ETSITS102600)中被定義為高速接口引腳；S6引腳隨著技術進步已失去作用，IC卡不再需要外部提供編程高壓，因此SWP等方案提出了重新定義S6引腳功能。在通常的移動終端中，基帶晶片和SIM卡直接通過IS07816接口連接，由於S4、S8和S6在普通的SIM卡中都預設為NC(不連接)，以下描述的7816接口僅指S1、S2、S3、S5、S7五個信號的集合。根據SIM卡標準，SIM卡的卡片類型分為A、B、C三類，A類對應5V電源，B類對應3V電源，C類對應1.8V電源。常見的SIM卡與NFC連接的方法包括1、NFC的基帶晶片與SIM卡封裝在一起，利用IS07816定義的S4、S8引腳與CLF連接；這種方法是屬於複合卡的過渡方案，不是發展的主流。2、集成基帶晶片與SIM卡為單晶片，利用S4、S8引腳與CLF連接；這種方法會導致S4、S8引腳定義與TS102600USIM高速接口協議(USB)發生衝突，並且在批量生產中難以解決SIM卡與終端天線的匹配問題(因為終端和SIM卡是不同廠商提供)。3、集成基帶晶片和SIM卡，利用S6引腳通過單線協議與CLF連接；這種方法避免了USIM高速接口的衝突問題，但要求SIM卡必須符合UICC(通用IC卡)規範，並且SIM卡晶片需增加支持SWP(單線協議)的調製解調接口電路，這意味著現存的絕大部分SIM卡晶片將無法支持CLF工作。所以現有的連接方法，都會帶來移動終端和SIM卡雙方面同時改動，提高了NFC應用的推廣門檻，減小了可支持的SIM卡範圍。通過對移動非接觸應用情況的分析，可以看到支持這種應用的終端有以下幾個特點1、終端中SIM卡工作時間是非常有限的，絕大多數時間SIM卡處於休眠狀態，即使基帶晶片訪問SIM卡，訪問時間也是很短暫的；2、非接觸應用如刷卡動作時間非常短，通常在百毫秒級，所以CLF訪問SIM卡的時間非常短暫；3、用戶在同一時間通常只會處理一件事情(用戶不會在撳撥號鍵的同時進行刷卡動作)；4、如果利用分時切換來分享SIM卡接口，短暫的切換延遲對用戶來說幾乎感受不到。基於以上分析，可以在基帶晶片與SIM之間增加可控開關，通過分時方式實現SIM與基帶晶片和CLF的通訊。
發明內容本發明提供的一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路，在不改動基帶晶片和SIM卡晶片的基礎上，實現SIM卡根據應用需要分別與基帶晶片和非接觸電路進行分時連接，在不影響移動終端已有功能的基礎上，實現非接觸應用，接口不與現行任何IC卡標準衝突，需要修改的電路只需由非接觸前端晶片實現，製造成本大幅降低，適用於支持現存的、和將來的各種類型的SIM卡。為了達到上述目的，本發明提供一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路，該電路分別通過IS07816接口連接基帶晶片和SIM卡，該電路還通過其他接口連接基帶晶片，所述基帶晶片的C1、C2、C3和C5引腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，C7引腳傳輸雙向的數據IO信號，所述SIM卡的S1、S2、S3和S5引腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，S7引腳傳輸雙向的數據IO信號；所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路包含通過內部總線連接的接口切換電路和非接觸電路；所述的非接觸電路連接外部天線；所述的接口切換電路包含切換開關電路，其分別電路連接所述基帶晶片的C1、C2、C3和C7引腳，以及所述SIM卡的S1、S2、S3和S7引腳；所述的切換開關電路包含信號開關電路、邏輯開關電路和電源轉換電路；所述的信號開關電路實現雙向數據IO信號的切換，可用MOS開關實現，所述的邏輯開關電路實現單向復位RST信號和單向時鐘CLK信號的切換，可用多路開關或者二選一邏輯電路實現，所述的電源轉換電路實現SIM卡供電電源的切換；所述的接口切換電路還包含開關控制電路，其電路連接所述的切換開關電路，發送開關切換控制信號給切換開關電路，從而控制切換開關電路選擇是處於基帶晶片和SIM卡直通模式，還是處於SIM卡和非接觸電路之間的非接觸應用狀態；非接觸7816接口電路，該非接觸7816接口電路的F1、F2、F3和F7弓I腳電路連接所述的切換開關電路，所述的F1、F2、F3和F5引腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，F7引腳傳輸雙向的數據IO信號；該非接觸7816接口電路提供SIM卡和非接觸電路之間的非接觸連接；弓I腳F5與引腳C5和引腳S5共地；SIM卡類型判別電路，其電路連接所述基帶晶片的C1引腳；該SIM卡類型判別電路對SIM卡的類型進行判斷，判斷採用何種電平，並且將判斷出的SIM卡類型存儲在存儲器內。典型的終端判斷過程是基帶晶片先按C類卡接口電平進行一次通訊，等待SIM卡響應，如無響應則再按B類卡接口電平進行通訊，等待SIM卡響應，基帶晶片根據SIM響應時的電平決定採用哪種類型的接口電平，在這個過程中，SIM卡類型判別電路識別接口電平是C類還是B類；基帶監控電路，其電路連接所述基帶晶片的C2、C3和C7引腳；該基帶監控電路監控基帶晶片的接口活動狀態，給主控制電路提供可切換時機的選擇並處理接口衝突時的響應；所述的非接觸7816接口電路、開關控制電路、SIM卡類型判別電路和基帶監控電路都分別電路連接內部總線，通過內部總線實現相互之間的數據交換，並且通過內部總線實現與非接觸電路的數據交換；所述的非接觸電路包含主控制電路，其電路連接內部總線；該主控制電路採用微處理器MCU，通過內部總線訪問和控制其它電路模塊；存儲器，其電路連接內部總線；該存儲器採用MCU需要的ROM、RAM或EEPROM,用於存放MCU的程序、臨時數據和非揮發數據；其他電路，其電路連接內部總線；所述的其他電路指非接觸射頻電路、非接觸協議處理電路等常規的電路；本發明可實現基帶晶片、SIM卡和非接觸前端晶片三者之間在下述兩種模式之間進行轉換工作模式l:接口切換電路處於基帶晶片和SIM卡直通模式，即正常工作模式(C1=S1、C2=S2、C3=S3、C7=S7);工作模式2:接口切換電路處於SIM卡和非接觸電路之間的非接觸應用模式，即非接觸應用模式(Fl二Sl、F2=S2、F3=S3、F7-S7);切換開關電路可以在開關控制電路的控制下分別選擇連通C1和Sl、C2禾口S2、C3禾口S3、C7禾口S7，或者連通F1禾口S1、F2禾口S2、F3禾口S3、F7禾口S7;上電工作時，基帶晶片先上電，其次本發明實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路上電，最後再給SIM卡上電。上電過程中，基帶晶片和SIM卡之間要進行復位應答，同時完成SIM卡類型判斷和波特率設置，此時基帶監控電路要同時記錄SIM卡的通訊波特率，為非接觸通訊做好準備；本發明中接口切換電路默認保持基帶晶片和SIM卡連通，處於工作模式，基帶晶片和SIM卡之間進行數據交換；當非接觸電路通過外部天線感應到外部觸發信號(如將終端放在外部的POS機上進行刷卡操作)時，主控制電路判斷需要進行非接觸模式連接，使開關控制電路發送開關切換控制信號給切換開關電路，而基帶監控電路則先判斷基帶晶片和SIM卡之間是否正在進行通訊，只有基帶晶片和SIM卡之間處於休眠狀態時，非接觸電路的切換請求才能被允許，否則切換開關電路要等基帶晶片和SIM卡的此次通訊結束後才能切換到非接觸應用模式；SIM卡經過切換開關電路的切換，通過非接觸7816接口電路與非接觸電路進行通訊，進入非接觸應用模式；非接觸應用的時間都是非常短暫的，通常在幾百毫秒的時間內完成，在這段時間內，發生接口衝突的機率非常低，如果發生了接口衝突，則接口切換電路需要利用SIM卡通訊協議的延遲指令向基帶晶片發送延遲請求，並通過基帶監控電路記錄下基帶晶片已發送過來的指令，等待非接觸通訊結束後，再轉發基帶晶片的指令給SIM卡，然後恢復基帶晶片和SIM卡的連接，為了保持基帶晶片和SIM卡通訊的絕對優先，可以設置超時限制，超時後強制中斷非接觸通訊，轉發基帶晶片的指令後直接恢復基帶晶片和SIM卡的連接；SIM卡類型判別電路同時監控基帶晶片的電源輸出，當處於正常工作模式，且基帶晶片CI引腳有電源輸出時，切換開關電路將該電源信號輸出給SIM卡的引腳S1，當基帶晶片的C1引腳無電源輸出，且處於非接觸應用模式時，由於非接觸電路可以通過天線感應外部POS電磁場獲得能量，接口切換電路可以根據存儲卡記錄的SIM卡類型產生相應的SIM卡電源和信號，通過非接觸7816接口電路輸出給SIM卡。利用本發明，除了可以使SIM卡和非接觸前端晶片連接作為非接觸卡片應用外，還可以將SIM卡作為非接觸讀寫器的SAM(安全存取模塊)卡應用，給SIM卡提供了更寬廣的應用範圍。圖1是
背景技術：
中典型的NFC終端架構示意圖；圖2是
背景技術：
中SIM卡的引腳示意圖3是本發明提供的一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路的結構示意圖4是本發明提供的一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路的具體結構示意圖。具體實施例方式以下根據圖3和圖4，具體說明本發明的較佳實施方式如圖3所示，本發明提供一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路3，該電路分別通過IS07816接口連接基帶晶片l和SIM卡2，該電路還通過其他接口(串行外圍設備接口SPI或通用異步收發器UART)連接基帶晶片1,所述基帶晶片1的Cl、C2、C3和C5引腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，C7引腳傳輸雙向的數據IO信號，所述SIM卡2的S1、S2、S3和S5引腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，S7引腳傳輸雙向的數據IO信號；所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路3包含通過內部總線連接的接口切換電路31和非接觸電路32;所述的非接觸電路32連接外部天線5;如圖4所示，所述的接口切換電路31包含切換開關電路3101，其電路連接所述基帶晶片1的Cl、C2、C3和C7引腳，還電路連接所述SIM卡2的S1、S2、S3和S7引腳；所述的切換開關電路3101包含信號開關電路、邏輯開關電路和電源轉換電路；所述的信號開關電路實現雙向數據IO信號的切換，可用MOS(金屬氧化物半導體)開關實現，所述的邏輯開關電路實現單向復位RST信號和單向時鐘CLK信號的切換，可用多路開關或者二選一邏輯電路實現，所述的電源轉換電路實現SIM卡供電電源的切換；所述的接口切換電路31還包含開關控制電路3102，其電路連接所述的切換開關電路3101，發送開關切換控制信號給切換開關電路3101，從而控制切換開關電路3101選擇是處於基帶晶片和SIM卡直通模式，還是處於SIM卡和非接觸電路之間的非接觸應用狀態；非接觸7816接p電路3103，該非接觸7816接口電路3103的F1、F2、F3和F7引腳電路連接所述的切換開關電路3101，所述的F1、F2、F3和F5引腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，F7引腳傳輸雙向的數據IO信號；該非接觸7816接口電路3103提供SIM卡和非接觸電路32之間的非接觸連接；弓I腳F5與引腳C5和引腳S5共地；SIM卡類型判別電路3104，其電路連接所述基帶晶片1的C1引腳；該SIM卡類型判別電路3104對SIM卡的類型進行判斷，判斷採用何種電平，並且將判斷出的SIM卡類型存儲在存儲器3202內，判斷過程通常是基帶晶片先按C類卡接口電平進行一次通訊，等待SIM卡響應，如無響應則再按B類卡接口電平進行通訊，等待SIM卡響應，華帶晶片根據SIM響應時的電平決定採用哪種類型的接口電平；基帶監控電路3105,其電路連接所述基帶晶片1的C2、C3和C7引腳；該基帶監控電路3105監控基帶晶片1的接口活動狀態，給主控制電路3201提供可切換時機的選擇並處理接口衝突時的響應；所述的非接觸7816接口電路3103、開關控制電路3102、SIM卡類型判別電路3104和基帶監控電路3105都分別電路連接內部總線，通過內部總線實現相互之間的數據交換，並且通過內部總線實現與非接觸電路32的數據交換；所述的非接觸電路32包含主控制電路3201，其電路連接內部總線；該主控制電路3201採用微處理器MCU，通過內部總線訪問和控制其它電路模塊；存儲器3102，其電路連接內部總線；該存儲器3102採用MCU需要的ROM、RAM或EEPROM，用於存放MCU的程序、臨時數據和非揮發數據；其他電路3203，其電路連接內部總線；所述的其他電路3203指非接觸射頻電路、非接觸協議處理電路等常規的電路；本發明可實現基帶晶片1、SIM卡2和非接觸前端晶片3三者之間在下述兩種模式之間進行轉換工作模式1:接口切換電路31處於基帶晶片1和SIM卡2直通模式，即正常工作模式；工作模式2:接口切換電路31處於SIM卡2和非接觸電路32之間的非接觸應用模式，即非接觸應用模式；上電工作時，基帶晶片l先上電，其次本發明實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路3上電，最後再給SIM卡2上電。上電過程中，基帶晶片1和SIM卡2之間要進行復位應答，同時完成SIM卡類型判斷和波特率設置，此時基帶監控電路3105要同時記錄SIM卡2的通訊波特率，為非接觸通訊做好準備；本發明中接口切換電路31默認保持基帶晶片1和SIM卡2連通，處於工作模式1，基帶晶片1和SIM卡2之間進行數據交換；當非接觸電路32通過外部天線5感應到外部觸發信號(如將終端放在外部的POS機上進行刷卡操作)時，主控制電路3201判斷需要進行非接觸模式連接，使開關控制電路3102發送開關切換控制信號給切換開關電路3101，而基帶監控電路3105則先判斷基帶晶片1和SIM卡2之間是否正在進行通訊，只有基帶晶片1和SIM卡2之間處於休眠狀態時，非接觸電路32的切換請求才能被允許，否則切換開關電路3101要等基帶晶片1和SIM卡2的此次通訊結束後才能切換到非接觸應用模式；SIM卡經過切換開關電路3101的切換，通過非接觸7816接口電路3103與非接觸電路進行通訊，進入非接觸應用模式；非接觸應用的時間都是非常短暫的，通常在幾百毫秒的時間內完成，在這段時間內，發生接口衝突的機率非常低，如果發生了接口衝突，則接口切換電路31需要利用SIM卡通訊協議的延遲指令向基帶晶片1發送延遲請求，並通過基帶監控電路3105記錄下基帶晶片1已發送過來的指令，等待非接觸通訊結束後，再轉發基帶晶片1的指令給SIM卡2，然後恢復基帶晶片1和SIM卡2的連接，為了保持基帶晶片1和SIM卡2通訊的絕對優先，可以設置超時限制，超時後強制中斷非接觸通訊，轉發基帶晶片1的指令後直接恢復基帶晶片1和SIM卡2的連接；SIM卡類型判別電路3104同時監控基帶晶片1的電源輸出，當處於正常工作模式，且基帶晶片C1引腳有電源輸出時，切換開關電路3101將該電源信號輸出給SIM卡2的引腳S1，當基帶晶片1的C1引腳無電源輸出，且處於非接觸應用模式時(例如在移動終端關機_狀態下進行非接觸應用操作)，由於非接觸電路32可以通過天線5感應外部POS電磁場獲得能量，接口切換電路31可以根據存儲卡3202記錄的SIM卡類型產生相應的SIM卡電源和信號，通過非接觸7816接口電路3103輸出給SIM卡2。利用本發明，除了可以使SIM卡和非接觸前端晶片連接作為非接觸卡片應用外，還可以將SIM卡作為非接觸讀寫器的SAM(安全存取模塊)卡應用，給SIM卡提供了更寬廣的應用範圍。權利要求1.一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，該電路分別通過ISO7816接口連接基帶晶片(1)和SIM卡(2)，其特徵在於，所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)包含通過內部總線連接的接口切換電路(31)和非接觸電路(32)。2.如權利要求1所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的非接觸電路(32)連接外部天線(5)。3.如權利要求2所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的接口切換電路(31)包含切換開關電路(3101)，其分別電路連接所述基帶晶片(1)的Cl、C2、C3和C7引腳和所述SIM卡(2)的Sl、S2、S3和S7弓l膽卩;開關控制電路(3102)，其電路連接所述的切換開關電路(3101);非接觸7816接口電路(3103)，該非接觸7816接口電路(3103)的Fl、F2、F3和F7引腳電路連接所述的切換開關電路(3101);SIM卡類型判別電路(3104)，其電路連接所述基帶晶片(1)的C1引腳；基帶監控電路(3105)，其電路連接所述基帶晶片(1)的C2、C3和C7引腳。4.如權利要求3所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路3，其特徵在於，所述的非接觸7816接口電路(3103)、開關控制電路(3102)、SIM卡類型判別電路(3104)和基帶監控電路(3105)都分別電路連接內部總線。5.如權利要求4所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的切換開關電路(3101)包含信號開關電路、邏輯開關電路和電源轉換電路。6.如權利要求5所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的信號開關電路用金屬氧化物半導體MOS開關實現。7.如權利要求5所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的邏輯開關電路用多路開關或者二選一邏輯電路實現。8.如權利要求5所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述非接觸7816接口電路(3103)的引腳F5與基帶晶片(1)的引腳C5和SIM卡(2)的引腳S5共地。9.如權利要求8所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的非接觸電路(32)包含主控制電路(3201)，其電路連接內部總線；存儲器(3102)，其電路連接內部總線。10.如權利要求9所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的非接觸電路(32)還包含電路連接內部總線的其他電路(3203)，所述的其他電路(3203)指非接觸射頻電路或者非接觸協議處理電路這樣的常規電路。11.如權利要求1所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)還通過串行外圍設備接口SPI或通用異步收發器UART連接基帶晶片(1)。12.如上述任意權利要求之一所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述基帶晶片(1)的Cl、C2、C3和C5弓l腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，C7引腳傳輸雙向的數據IO信號。13.如上述任意權利要求之一所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述SIM卡(2)的S1、S2、S3和S5引腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，S7引腳傳輸雙向的數據IO信號。14.如上述任意權利要求之一所述的實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路(3)，其特徵在於，所述的非接觸7816接口電路(3103)的F1、F2、F3和F5弓I腳分別傳輸單向的電源VDD信號、復位RST信號、時鐘CLK信號和接地GND信號，F7引腳傳輸雙向的數據IO信號。全文摘要一種實現SIM卡與非接觸前端晶片之間互連的移動非接觸電路，該電路分別通過ISO7816接口連接基帶晶片和SIM卡，該電路包含通過內部總線連接的接口切換電路和非接觸電路，接口切換電路包含電路連接的切換開關電路、開關控制電路、非接觸7816接口電路、SIM卡類型判別電路和基帶監控電路，接口切換電路可實現基帶晶片、SIM卡和非接觸前端晶片三者之間在基帶晶片和SIM卡直通模式與SIM卡和非接觸電路的非接觸應用模式之間切換。本發明在不改動基帶晶片和SIM卡晶片的基礎上，實現SIM卡根據應用需要分別與基帶晶片和非接觸電路進行分時連接，接口不與現行任何IC卡標準衝突，需要修改的電路只需由非接觸前端晶片實現，製造成本大幅降低，適用於支持現存和將來的各種類型SIM卡。文檔編號G06K19/077GK101527007SQ200910006308公開日2009年9月9日申請日期2007年10月25日優先權日2007年10月25日發明者宋莉莉,蔚李,石亦欣,陳安新申請人:上海復旦微電子股份有限公司