專利名稱：在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法和新型智能卡的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能卡及其集成電路芯片設(shè)計和應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及一種在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法和新型智能卡。
背景技術(shù)：
智能卡又叫IC卡，是一種將具有存儲、加密及數(shù)據(jù)處理能力的集成電路芯片鑲嵌于塑料基片中的卡片。智能卡種類繁多，根據(jù)嵌裝的芯片來劃分，分成存儲器卡和微處理器卡兩大類；根據(jù)卡片與外界的數(shù)據(jù)傳送形式來劃分，可分為接觸式和非接觸式兩種。本發(fā)明中的智能卡是指接觸式的微處理器卡，包括GSM系統(tǒng)中的SIM卡、CDMA系統(tǒng)中UIM卡、PHS系統(tǒng)中的PIM卡以及3G系統(tǒng)中的USIM卡等。智能卡的基本特性和功能在ISO/IEC7816系列標準中有所規(guī)定。
目前，智能卡已廣泛用于電信、金融、政府、交通、醫(yī)療、公共管理、互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域。尤其是在移動通信領(lǐng)域，SIM卡作為一種應(yīng)用在移動通信領(lǐng)域的智能卡，不僅得到了廣泛應(yīng)用，而且還有效促進了移動通信技術(shù)的迅速發(fā)展和普遍應(yīng)用。SIM卡也是當今智能卡應(yīng)用最成功的典范。
長期以來，智能卡集成電路和軟件技術(shù)一直沿用了其誕生以來的基本設(shè)計理念和內(nèi)部架構(gòu)。一方面，智能卡技術(shù)獲得了巨大的商業(yè)成功；另一方面，智能卡技術(shù)也受到越來越多其它新技術(shù)的挑戰(zhàn)，如果不能夠在技術(shù)平臺上盡快地實施升級，智能卡也面臨著被淘汰的危險。隨著對數(shù)據(jù)安全和存儲容量需求的提高，傳統(tǒng)智能卡的接口傳輸速度就成為開展新應(yīng)用的瓶頸了。
傳統(tǒng)智能卡的接口規(guī)范是由ISO7816標準來規(guī)定的，其傳輸速率通常在幾kbps(kilobits per second，千位/秒)到幾百kbps之間，實際上最常用的速率一般不超過115.2kbps。假設(shè)以該速率傳輸一首MP3歌曲，通常其大小在4.5M字節(jié)左右，則需要三百多秒，如果考慮到傳輸?shù)拈_銷和容錯等因素，時間還會加長。由于現(xiàn)代密碼算法的安全強度和復(fù)雜度加大，導(dǎo)致智能卡與外界交換和處理的數(shù)據(jù)量也越來越大，傳統(tǒng)的較低的傳輸速率越來越制約著新的安全應(yīng)用的發(fā)展，比如多媒體數(shù)據(jù)的實時加/解密、編/解碼或DRM應(yīng)用。另外，由于存儲技術(shù)的發(fā)展，智能卡上的存儲空間和存儲內(nèi)容也越來越多，接口速度低與存儲容量高之間的矛盾也越來越尖銳，因此有必要為智能卡增加高速數(shù)據(jù)接口，提高其外部數(shù)據(jù)傳輸速率。
由于傳統(tǒng)智能卡只集成了ISO/IEC7816接口通訊協(xié)議，該協(xié)議只能在特定的智能卡終端設(shè)備上讀取智能卡內(nèi)容，由于接口的不通用導(dǎo)致無法與使用標準接口的計算機設(shè)備、電信設(shè)備等直接相連。這種局限性限制了智能卡在相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。因此，為智能卡增加標準和主流的傳輸接口，可擴大其應(yīng)用領(lǐng)域；考慮到目前各種應(yīng)用領(lǐng)域采用的接口標準不統(tǒng)一，在智能卡上集成多種高速數(shù)據(jù)接口并進行復(fù)用是一種可行的解決辦法。
為智能卡增加高速數(shù)據(jù)接口的工作已經(jīng)進行很久了，比如通過USB接口來擴展應(yīng)用，其局限性在于這些方案是針對增加某種特定接口的；本發(fā)明旨在解決多種高速數(shù)據(jù)接口集成和復(fù)用的方法，并提出了ISO/IEC7816與高速數(shù)據(jù)接口同時進行數(shù)據(jù)通信以實現(xiàn)智能卡系統(tǒng)的多模工作，以及通過協(xié)議檢測來識別通信模式的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對傳統(tǒng)智能卡的外部數(shù)據(jù)傳輸速率低、接口單一、應(yīng)用領(lǐng)域和范圍受限的問題，提供一種在智能卡ISO/IEC7816接口的基礎(chǔ)上，集成多種高速數(shù)據(jù)接口的方法，使ISO/IEC7816接口和其它任一種高速數(shù)據(jù)接口既可以單獨/獨立工作，也可以同時/協(xié)同工作；同時，既可以根據(jù)外部輸入的高速數(shù)據(jù)接口信號和類型靈活選擇和控制高速數(shù)據(jù)接口的開啟或關(guān)斷，也可以通過ISO/IEC7816接口信號靈活選擇和控制高速數(shù)據(jù)接口的開啟或關(guān)斷，以及通過控制各種接口的工作模式來降低智能卡功耗；同時，本發(fā)明還要提供能夠?qū)崿F(xiàn)上述方法的新型智能卡。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，是在ISO/IEC7816接口通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，將ISO/IEC7816接口信號所未用的三條管腳C4、C6、C8進行信號復(fù)用，在此三條管腳上集成多種高速數(shù)據(jù)接口；并采用雙總線對高速數(shù)據(jù)接口和ISO/IEC7816接口分別進行控制和傳輸；控制器和相關(guān)電路對輸入的高速數(shù)據(jù)接口信號進行檢測和識別，確定其接口類型和通信協(xié)議，選通并開啟對應(yīng)的高速數(shù)據(jù)接口的工作電路，同時關(guān)斷其余高速數(shù)據(jù)接口的工作電路。
如上所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其中，高速數(shù)據(jù)接口為USB接口、SD接口和MMC接口。
如上所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其中，管腳信號復(fù)用的方法是將管腳C4、C8分別作為USB接口的差分數(shù)據(jù)線D+、D-，并在此基礎(chǔ)上，將管腳C4作為SD接口的DAT0線以及MMC接口的DAT線，將管腳C8作為SD接口及MMC接口的CMD線，將管腳C6作為三種接口的時鐘信號線。
如上所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其中，在上電時先將所有高速數(shù)據(jù)接口的工作電路關(guān)閉，然后再根據(jù)具體的輸入信號開啟相應(yīng)的通信工作電路；或者，在上電時將所有高速數(shù)據(jù)接口的工作電路打開，然后根據(jù)輸入的信號類型，關(guān)掉不需要的高速數(shù)據(jù)接口的工作電路。
如上所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其中，智能卡的數(shù)據(jù)傳輸采用的雙總線結(jié)構(gòu)，可以是兩條高速總線的形式，或者一條高速總線、一條低速總線的形式。
一種集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，包括基于ISO/IEC7816接口通訊協(xié)議的UART通信模塊，在ISO/IEC7816接口信號所未用的三條管腳C4、C6、C8上集成多種高速數(shù)據(jù)通訊模塊的接口，各通訊模塊通過總線與SoC控制器連接，SoC控制器還連接有用于對各通訊模塊的輸入/輸出控制電路信號進行甄別和控制的輸入/輸出選擇電路和高速通信模塊選擇電路。
如上所述的集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，其中，高速數(shù)據(jù)通訊模塊包括USB通信模塊、SD通信模塊和MMC通信模塊。
如上所述的集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，其中，管腳C4、C8分別連接USB通訊模塊接口的差分數(shù)據(jù)線D+、D-，并在此基礎(chǔ)上，使管腳C4連接SD通訊模塊接口的DAT0線以及MMC通訊模塊接口的DAT線，管腳C8連接SD通訊模塊接口及MMC通訊模塊接口的CMD線，管腳C6連接三種通訊模塊接口的時鐘信號線。
如上所述的集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，其中，UART通信模塊通過低速總線與SoC控制器連接，高速數(shù)據(jù)通訊模塊通過高速總線與SoC控制器連接；或者，UART通信模塊和高速數(shù)據(jù)通訊模塊分別通過兩條高速總線與SoC控制器連接。
本發(fā)明的有益效果如下(1)利用其保留的ISO/IEC7816接口和管腳排列布局，仍然可以在傳統(tǒng)的智能卡終端設(shè)備上使用，實現(xiàn)最大的兼容性；(2)利用其新增的標準/通用的接口，新型智能卡不需要專用的智能卡讀卡終端，使用標準接口就可以和計算機等外部設(shè)備直接連接使用；(3)利用其新增的高速數(shù)據(jù)接口，可以快速地交換數(shù)據(jù)，縮短通訊和操作時間，提高傳輸效率；(4)利用其通用的標準接口，配以簡單的物理連接的適配器，可以將新型智能卡當作通用存儲卡/設(shè)備使用；(5)多種標準或通用的接口集成在一起，可以方便地使用在不同類型的讀取設(shè)備上，有效擴大使用范圍，同時提高使用的便捷性。


圖1為傳統(tǒng)智能卡的觸點編號、定義示意圖。
圖2為本發(fā)明分別使用ISO/IEC7816、USB、SD、MMC接口時所占用的管腳示意圖。
圖3為本發(fā)明的多種接口的連接和控制示意圖。
圖4為本發(fā)明在上電時所有接口均打開的實施例的接口連接和控制示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的描述。
為了在智能卡中實現(xiàn)多種接口傳輸協(xié)議，同時保持新型智能卡與傳統(tǒng)的讀卡終端設(shè)備實現(xiàn)最大的兼容性，一方面必須保證傳統(tǒng)智能卡8個觸點的排列次序和連接形式不變(以實現(xiàn)兼容性)，另一方面必須對部分管腳進行信號復(fù)用(以實現(xiàn)多種數(shù)據(jù)傳輸接口協(xié)議)。在新型智能卡的所有接口中，智能卡傳統(tǒng)的和基本的功能要求決定了ISO/IEC7816接口信號具有優(yōu)先權(quán)，所有其他接口信號不能與它產(chǎn)生沖突和復(fù)用。因此，在本發(fā)明中，將高速數(shù)據(jù)接口和ISO/IEC7816接口分開，采用獨立的通信模塊和不同的總線分別進行控制和通信，它們之間根據(jù)應(yīng)用的需要，既可以獨立工作，也可以協(xié)同/同時工作。
智能卡的管腳排列和布局如圖1所示。
根據(jù)ISO標準規(guī)定，芯片觸點從左上角到右下角順序地編號。根據(jù)ISO/IEC7816-2，智能卡觸點名稱和功能如下表所示

根據(jù)對智能卡管腳排列的分析，可以看出，ISO/IEC7816接口信號實際上只使用了其中的5條管腳觸點，有3條管腳(C4、C6、C8)未用，由此可以看出，一方面可供復(fù)用的管腳數(shù)量非常少，只能利用這三條管腳實現(xiàn)高速信號復(fù)用，另一方面需要同時集成多種接口，因此對所選用的接口類型就有比較嚴格的要求首先，數(shù)據(jù)傳輸線不能過多，最多只能有三條；其次，從智能卡的外形限制以及和外部終端通信的便捷性來看，其接口類型以數(shù)字接口最佳；第三，這些接口還必須適合智能卡應(yīng)用要求，比如功耗較低、物理傳輸層為包傳輸、非面向連接的、可支持特殊應(yīng)用(如流傳輸)等；第四，同時為了增強智能卡的適應(yīng)性，新增的高速數(shù)據(jù)接口須具有可擴展性好、標準化程度高、使用范圍廣、易于連接等特點；第五，由于要在智能卡三個管腳上集成多種接口，各種接口的電氣信號特征需要盡量一致，以防止由于不同接口的電氣特征的差異所造成的集成困難和通信故障，也必須考慮在智能卡內(nèi)部對各種接口的信號進行電氣隔離，防止干擾。所有這些限制條件和要求導(dǎo)致在智能卡集成多種高速數(shù)據(jù)接口是一項非常有挑戰(zhàn)性的工作。
根據(jù)上述條件和要求，從眾多的標準或流行接口中，選擇USB(Univer-sal Serial Bus，通用串行總線)、SD(Secure Digital Card，安全數(shù)字卡)、MMC(MultiMedia Card，多媒體卡)三種接口作為新型智能卡的高速數(shù)據(jù)接口。
USB接口是一種廣泛應(yīng)用在PC領(lǐng)域的總線接口技術(shù)，具備連接單一化、軟件自動偵測以及熱插拔、即插即用的功能。USB采用四線電纜，其中兩根為電源供應(yīng)，另兩根是差分數(shù)據(jù)線(D+、D-)，通過差模方式串行傳輸，信號采用了NRZI(Non-Return to Zero Inverted，非歸零倒置)脈沖編碼和比特填充方式。
MMC接口設(shè)計非常簡單只有7針。在接口中，電源供應(yīng)是3針(包括電源Vcc以及數(shù)字地和模擬地)，而數(shù)據(jù)操作只用3針的串行總線，即CMD、DAT、CLK三線。MMC的操作電壓為2.7伏-3.6伏，寫/讀電流只有27mA和23mA，功耗很低。它的讀寫模式包括流式、多塊和單塊。高速MMC卡(MMCplus和MMCmobile)最快速率可達到52Mbps，支持雙電壓功能，既能運行在現(xiàn)有的2.7-3.6V電壓環(huán)境下，也能勝任更低的1.65-1.95V電壓。
SD接口由MMC接口發(fā)展而來。SD卡為9引腳，其主要引腳的定義與MMC卡并沒有太大的區(qū)別。SD卡接口除了保留MMC的7針外，還在兩邊加多了2針作為數(shù)據(jù)線，目的是通過把傳輸方式由串行變成并行，以提高傳輸速度。但它仍然支持單線數(shù)據(jù)線的傳輸模式，在這種情況下，除了電源供應(yīng)外，其真正需要的傳輸線也只有三線(即CMD、CLK、DAT0三線)。
除了上述三種接口外，IEEE1394接口也是值得關(guān)注的一種接口，可以作為本發(fā)明的候選接口之一。
在保證實現(xiàn)功能要求的基礎(chǔ)上，本發(fā)明采用管腳復(fù)用的方法，將智能卡的C4管腳作為USB接口的D+，C8作為D-。
根據(jù)USB協(xié)議的規(guī)定，USB接口傳輸數(shù)據(jù)的時鐘精度要求比較高。對于低速傳輸，例如，根據(jù)USB版本1.1的控制傳輸和中斷傳輸，以1.5Mbps速率，數(shù)據(jù)信號誤差在±1.5％(或15000ppm)范圍內(nèi)；對于全速傳輸，例如，根據(jù)USB版本1.1的等時傳輸或大容量傳輸，以12Mbps速率，數(shù)據(jù)信號誤差在±0.25％(或2500ppm)范圍內(nèi)；對于USB2.0的高速傳輸模式，其數(shù)據(jù)信號發(fā)送速率為480Mbps，信號誤差在±500ppm范圍內(nèi)。由此可見，要實現(xiàn)USB通信，須提供高精度的時鐘信號。雖然目前的陶瓷振蕩器、晶體振蕩器、諧振器或其它振動裝置的精度可以滿足上述的精度要求，但由于智能卡的厚度非常薄、芯片封裝面積極其有限，其厚度、體積都導(dǎo)致其不能用在智能卡內(nèi)；雖然曾有方案提出將振蕩器安裝在卡片的片基上，與芯片通過連線相接，但這種不僅增加了智能卡的制造復(fù)雜度和成本，而且這種方案僅適用大卡形式的智能卡，相比之下，采用外置時鐘源，即由終端設(shè)備/讀卡器來提供高精度的時鐘源是行之有效的方法。終端設(shè)備不受體積、厚度的影響，完全可以采用高精度的時鐘源。因此，本發(fā)明采用時鐘外置方案，智能卡內(nèi)部不提供USB通信所需要的高精度時鐘，由外部的終端設(shè)備/讀卡器來提供此高精度時鐘，通過智能卡管腳C6引入到芯片內(nèi)部，從而實現(xiàn)USB接口傳輸功能。
在選定USB接口復(fù)用方案的基礎(chǔ)上，則要求SD/MMC接口的CMD、CLK、DAT/DAT0三條線的布局要與USB接口盡量保持電氣上的兼容性，以減少實現(xiàn)的復(fù)雜度和難度，這樣，可將USB接口所用的兩條數(shù)據(jù)線的管腳(C4、C8)也當作SD/MMC接口的數(shù)據(jù)類型的傳輸線使用，即當作DAT0/DAT和CMD線。C6則可以當作三種接口的時鐘信號線。
本實施例中，具體的管腳復(fù)用方案如下表和圖2所示。

由于USB、SD、MMC是通過公用的I/O進行管腳復(fù)用與外界通信，為防止多個接口同時打開造成的信號短路，同一時間最多只能有一種高速數(shù)據(jù)接口輸出信號，因此，在新型智能卡內(nèi)部，一方面，必須對輸入的高速數(shù)據(jù)接口信號進行識別，以確定其接口類型和通信協(xié)議；另一方面，根據(jù)選定的高速數(shù)據(jù)接口類型，選通和開啟對應(yīng)的高速數(shù)據(jù)接口的工作電路，并關(guān)斷其余高速數(shù)據(jù)接口的工作電路，以便同一時間在智能卡管腳上最多只有一種高速數(shù)據(jù)接口信號輸出，以防止不同的高速數(shù)據(jù)接口信號發(fā)生混亂以及相互干擾。
高速數(shù)據(jù)接口的輸入/輸出控制可以有兩種實現(xiàn)方案，分別如圖3和圖4所示。圖3所示為集中統(tǒng)一控制方案，由SoC控制器對高速數(shù)據(jù)接口的輸入/輸出進行集中統(tǒng)一控制；圖4所示則為分散獨立控制方案，高速數(shù)據(jù)接口的輸入/輸出控制由各個高速通信模塊自己控制，通過控制各個通信模塊的工作與否來控制同一時間只有一種輸出電路處于工作狀態(tài)。
由于ISO/IEC7816接口的傳輸速率較低，而USB、SD、MMC的傳輸速率較高，為了提高數(shù)據(jù)傳輸效率和吞吐量，在新型智能卡內(nèi)部，設(shè)置獨立的低速接口控制器來實現(xiàn)ISO/IEC7816接口的通信功能；同時，為了實現(xiàn)多種接口同時傳輸數(shù)據(jù)，新型智能卡采用雙總線結(jié)構(gòu)，ISO/IEC7816接口接到一條總線上，高速數(shù)據(jù)接口則接到另一條總線上，將低速接口控制器和高速數(shù)據(jù)接口控制器分別接到不同的總線上，由SoC控制器5來選擇和控制總線的使用。SoC控制器5既可以單獨啟用一條總線來選擇一種接口進行數(shù)據(jù)傳輸，也可以同時啟用兩條總線在ISO/IEC7816接口和高速數(shù)據(jù)接口上同時傳輸數(shù)據(jù)獨立控制數(shù)據(jù)傳輸，既可以提高數(shù)據(jù)吞吐量和傳輸效率，還可以提高智能卡接口的擴展性和適應(yīng)性，擴大其應(yīng)用范圍。雙總線既可以是同一類型的總線，如均是高速總線，也可以是不同類型的總線，如一個是高速總線，另一個是低速總線。為了與高速數(shù)據(jù)接口適配，與高速數(shù)據(jù)接口一同工作的總線必須是高速總線，以保證實現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速傳輸。這樣，新型智能卡可以根據(jù)不同的應(yīng)用場合來選擇不同的總線工作模式，從而提高新型智能卡的兼容性，擴大其使用范圍。
由于智能卡對功耗要求比較高，新型智能卡必須對多種高速數(shù)據(jù)接口進行控制(選通或關(guān)斷)，以降低卡片的功耗。根據(jù)對接口的使用狀況，新型智能卡有多種工作模式。新型智能卡在上電初始化芯片后，根據(jù)外設(shè)輸入的接口信號的不同選擇進入到不同的工作模式。如果只有ISO/IEC7816接口信號，則卡片進入低功耗工作模式，關(guān)掉所有的高速通信接口工作電路，只有ISO/IEC7816通信電路工作，新型智能卡按照傳統(tǒng)智能卡的工作流程進行工作；如果只有高速數(shù)據(jù)接口信號，假設(shè)是USB信號，則進入高速通信模式，啟用USB通信模塊及相關(guān)電路，關(guān)掉另外兩種高速數(shù)據(jù)接口(即SD、MMC)和ISO/IEC7816接口相應(yīng)的工作電路，按照對應(yīng)的高速數(shù)據(jù)接口協(xié)議(即USB協(xié)議)進行工作。如果既有ISO/IEC7816接口信號，又有高速數(shù)據(jù)接口信號，假設(shè)是USB信號，則進入復(fù)合通信模式，同時啟用ISO/IEC7816通信電路和USB通信電路，仍然關(guān)掉其余的高速數(shù)據(jù)接口電路。如果在任意某一狀態(tài)，某部分工作電路在一段時間內(nèi)沒有任何操作，則此部分電路進入休眠模式以節(jié)電；當有新的指令到來后，智能卡就喚醒相應(yīng)的工作電路，恢復(fù)到原來的工作狀態(tài)。
本實施例中，由于采用雙總線獨立通信的結(jié)構(gòu)，新型智能卡可以根據(jù)應(yīng)用的需要，可以通過模式轉(zhuǎn)換指令在各種通信模式之間進行互換，以重新開啟或關(guān)閉某個接口，但同時最多只能有一種高速通信接口處于工作狀態(tài)。
本發(fā)明優(yōu)選實施例的管腳分配如圖2所示，各種接口的內(nèi)部連接和控制關(guān)系如圖3所示。
本實施例中，智能卡由SoC控制器5、低速總線3、高速總線8、UART(ISO/IEC7816)通信模塊2、輸入/輸出選擇電路4、USB通信模塊7、SD通信模塊9、MMC通信模塊10以及相應(yīng)的輸入控制電路15、輸出控制電路(11、12、13)、高速通信模塊選擇電路6等幾部分組成。
每個通信模塊負責對一種接口信號進行識別和處理，UART(ISO/IEC7816)通信模塊2負責處理ISO/IEC7816接口信號，USB通信模塊負責處理USB接口信號，SD通信模塊負責處理SD接口信號，MMC通信模塊負責處理MMC接口信號。若某通信模塊對輸入的信號判斷為有效信號，則它向SoC控制器5發(fā)出中斷請求；SoC控制器5根據(jù)此中斷請求的類型，開始控制相應(yīng)的通信模塊進行通信。
UART(ISO/IEC7816)通信模塊2通過低速總線3與SoC控制器5相連。在智能卡上電時，若接口1有信號，UART(ISO/IEC7816)通信模塊2產(chǎn)生ISO/IEC7816中斷請求，發(fā)送給SoC控制器5；SoC控制器5根據(jù)此中斷類型，通過低速總線3與UART(ISO/IEC7816)通信模塊2進行通信，啟動ISO/IEC7816接口信號處理流程，實現(xiàn)傳統(tǒng)智能卡的功能。
輸入控制電路15和輸出控制電路11、12、13由SoC控制器5來控制其是否選通，同一時間只有一個電路處于工作狀態(tài)，即或者輸入控制電路15工作，或者輸出控制電路11、12、13三個中的一個電路工作。
當智能卡上電時，SoC控制器5開啟高速數(shù)據(jù)接口輸入控制電路15。當智能卡的高速數(shù)據(jù)接口管腳14有信號輸入時，信號同時輸入到各個高速通信模塊7、9、10中，各個高速通信模塊對進行識別，如果為有效信號，則產(chǎn)生中斷請求信號發(fā)送給SoC控制器5。假設(shè)輸入的是USB信號，則USB模塊產(chǎn)生中斷請求。SoC控制器5接收到USB模塊的中斷請求后，通過高速通信模塊選擇電路6開啟USB通信模塊7的輸出接口控制電路13，關(guān)閉其它高速通信模塊9、10及其輸出接口控制電路12、11；同時，SoC控制器5根據(jù)此中斷類型，啟動USB接口信號處理流程，通過高速總線8與USB通信模塊7進行通信，開始USB接口通信。
智能卡上電時，高速通信模塊處可以根據(jù)需要處于開啟或關(guān)閉狀態(tài)。從降低功耗的角度出發(fā)，智能卡可以在上電時先不開啟所有高速通信模塊的工作電路，或者只開啟其中的輸入信號識別電路，然后在判斷沒有ISO/IEC7816信號輸入的情況下或者根據(jù)SoC控制器的指令再開啟高速通信模塊。從提高響應(yīng)速度的角度出發(fā)，智能卡也可以在上電時，先將所有高速通信模塊打開，然后根據(jù)中斷請求關(guān)掉不需要的通信模塊工作電路。
在圖4所示實例中，高速數(shù)據(jù)接口的輸入/輸出電路16、17、18是由各個高速通信模塊獨立控制的。通過高速通信模塊選擇電路6來選擇一個高速通信模塊工作，同時保證只有一個輸出電路可以工作；然后由該模塊來控制其輸入/輸出電路是處于輸入狀態(tài)還是處于輸出狀態(tài)。
高速通信模塊選擇電路6是一個兩輸入三輸出電路。由于兩線輸入最多只有四種輸出狀態(tài)，因此，選用其中的三種狀態(tài)作為三種高速通信模塊的使能控制信號，剩下一種狀態(tài)作為三種高速通信模塊均不接通的信號，從而保證同一時間最多只有一種高速通信模塊被選通，也就實現(xiàn)了同一時間最多只有一種高速數(shù)據(jù)接口工作的功能。
在啟用ISO/IEC7816接口后，若需要同時啟用某個高速通信接口，則可以通過ISO/IEC7816接口發(fā)送相應(yīng)的APDU指令給SoC控制器，由SoC控制器啟動相應(yīng)接口的工作電路。
考慮到在此公開的對本發(fā)明的描述和特殊的實施例，本發(fā)明的其他實施例對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。這些說明和實施例僅作為例子來考慮，它們都屬于由所附權(quán)利要求所指示的本發(fā)明的保護范圍和精神之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其特征在于在ISO/IEC7816接口通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，將ISO/IEC7816接口信號所未用的三條管腳C4、C6、C8進行信號復(fù)用，在此三條管腳上集成多種高速數(shù)據(jù)接口；并采用雙總線結(jié)構(gòu)對高速數(shù)據(jù)接口和ISO/IEC7816接口分別進行控制和傳輸，高速數(shù)據(jù)接口和ISO/IEC7816接口既能夠單獨/獨立工作，也能夠同時/協(xié)同傳輸數(shù)據(jù)；智能卡對輸入的高速數(shù)據(jù)接口信號進行識別，確定其接口類型和通信協(xié)議，選通并開啟對應(yīng)的高速數(shù)據(jù)接口的工作電路，同時關(guān)斷其余高速數(shù)據(jù)接口的工作電路。
2.如權(quán)利要求1所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其特征在于高速數(shù)據(jù)接口為USB接口、SD接口和MMC接口。
3.如權(quán)利要求2所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其特征在于管腳信號復(fù)用的方法是將管腳C4、C8分別作為USB接口的差分數(shù)據(jù)線D+、D-，并在此基礎(chǔ)上，將管腳C4作為SD接口的DAT0線以及MMC接口的DAT線，將管腳C8作為SD接口及MMC接口的CMD線，將管腳C6作為三種接口的時鐘信號線。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其特征在于在上電時先將所有高速數(shù)據(jù)接口的工作電路關(guān)閉，然后再根據(jù)具體的輸入信號開啟相應(yīng)的高速數(shù)據(jù)接口的工作電路。
5.如權(quán)利要求1、2或3所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其特征在于在上電時將所有高速數(shù)據(jù)接口的工作電路打開，然后根據(jù)輸入的信號類型，關(guān)掉不需要的高速數(shù)據(jù)接口的工作電路。
6.如權(quán)利要求1、2或3所述的在智能卡上集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的方法，其特征在于雙總線結(jié)構(gòu)是兩條高速總線的形式，或者一條高速總線、一條低速總線的形式。
7.一種集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，包括基于ISO/IEC7816接口通訊協(xié)議的UART通信模塊(2)，其特征在于在ISO/IEC7816接口信號所未用的三條管腳C4、C6、C8上集成多種高速數(shù)據(jù)通訊模塊的接口，各通訊模塊通過總線與SoC控制器(5)連接，SoC控制器(5)還連接有用于對各通訊模塊的輸入/輸出控制電路信號進行甄別和控制的輸入/輸出選擇電路(4)和高速通信模塊選擇電路(6)。
8.如權(quán)利要求7所述的集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，其特征在于高速數(shù)據(jù)通訊模塊包括USB通信模塊(7)、SD通信模塊(9)和MMC通信模塊(10)。
9.如權(quán)利要求8所述的集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，其特征在于管腳C4、C8分別連接USB通訊模塊接口的差分數(shù)據(jù)線D+、D-，并在此基礎(chǔ)上，使管腳C4連接SD通訊模塊接口的DAT0線以及MMC通訊模塊接口的DAT線，管腳C8連接SD通訊模塊接口及MMC通訊模塊接口的CMD線，管腳C6連接三種通訊模塊接口的時鐘信號線。
10.如權(quán)利要求7所述的集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，其特征在于UART通信模塊(2)通過低速總線(3)與SoC控制器(5)連接，高速數(shù)據(jù)通訊模塊通過高速總線(8)與SoC控制器(5)連接。
11.如權(quán)利要求7所述的集成多種數(shù)據(jù)傳輸接口的新型智能卡，其特征在于UART通信模塊和高速數(shù)據(jù)通訊模塊分別通過兩條高速總線與SoC控制器連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于智能卡/集成電路芯片設(shè)計和應(yīng)用領(lǐng)域，尤其涉及多種高速傳輸接口的智能卡設(shè)計和應(yīng)用。其技術(shù)方案是在ISO/IEC7816接口通訊協(xié)議的基礎(chǔ)上，將ISO/IEC7816接口信號所未用的3條管腳C4、C6、C8進行信號復(fù)用，在此三個管腳上集成多種高速數(shù)據(jù)接口；并采用雙總線結(jié)構(gòu)對高速數(shù)據(jù)接口和ISO/IEC7816接口分別進行控制和傳輸，高速數(shù)據(jù)接口和ISO/IEC7816接口既可以單獨/獨立工作，可以同時/協(xié)同傳輸數(shù)據(jù)；智能卡對輸入的高速數(shù)據(jù)接口信號進行識別，確定其接口類型和通信協(xié)議，選通并開啟對應(yīng)的高速數(shù)據(jù)接口的工作電路，同時關(guān)斷其余高速數(shù)據(jù)接口的工作電路。本發(fā)明具有很強的兼容性，可以方便地使用在不同類型的讀取設(shè)備上，有效擴大使用范圍，同時提高使用的便捷性。
文檔編號H04L29/06GK1936934SQ200610113738
公開日2007年3月28日 申請日期2006年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月13日
發(fā)明者楊延輝, 魏少軍, 卜冀春, 黃正全 申請人:鳳凰微電子(中國)有限公司