CN101452540A - 内置ic卡功能的卡形存储装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供内置IC卡功能的卡形存储装置及其适配器以及主机设备。一种卡形存储装置包含有电源端子、天线端子、控制电路、电源生成电路、切换电路。上述电源端子用于从主机设备接收电源供给。上述天线端子被连接在配备在上述主机设备上的非接触通信用天线上，接收来自上述天线的信号。上述控制电路具有无线通信功能以及IC卡功能。上述电源生成电路包含在上述控制电路上，依照来自上述天线的信号生成电源。上述切换电路包含在上述控制电路中，切换提供给上述电源端子的电源，和来自上述电源生成电路的电源。

Description

内置IC卡功能的卡形存储装置
本申请是申请号为200510129578.8、申请日为2005年12月15日、发明名称为“内置IC卡功能的卡形存储装置及其适配器以及主机设备”的发明专利申请的分案申请。
本申请基于并要求2004年12月15日提出的在前日本专利申请No.2004-363399的优先权，这是通过参考来合并其全部内容。
技术领域
本发明涉及内置有IC卡功能的存储卡的功能的提高，特别涉及IC卡功能内置存储卡的电源供给方法的改善。
背景技术
近年，开发了内置有比名片尺寸大幅度小型化的IC卡功能的存储卡。可以考虑该存储卡作为手机等的主机设备的外部存储器安装在卡型的适配器中使用。
但是因为存储卡自身不具有电源，所以需要用某种方法向存储卡提供电源。对此，已提出了在从安装存储卡的电子设备等的主机一侧提供电源的，或者切断该供给时，将其检测出来并利用从设置在存储卡上的非接触通信用的天线通过电磁感应得到的能量的方法(例如参照特开平2002-279378号公报)。
可是，从作为安装存储卡的主机设备的电子设备向存储卡提供电源的方法近年也已多样化。因此，希望不管从哪一类型的主机设备都可向存储卡正确地提供电源。
发明内容
依照本发明的第一方面，提供一种卡形存储装置，包括：用于从主机设备接收电源供给的电源端子；与配备在上述主机设备上的非接触通信用天线连接的天线端子，上述天线端子接收来自上述天线的信号；具有无线通信功能以及IC卡功能的第1控制电路；包含在上述第1控制电路中，依照来自上述天线的信号生成电源的电源生成电路；包含在上述第1控制电路中，对提供给上述电源端子的电源和来自上述电源生成电路的电源进行切换的切换电路。
依照本发明的第二方面，提供一种主机设备，包括：非接触通信用天线；发生电源的电源电路；连接上述天线、包含具有无线通信功能以及IC卡功能的芯片的卡形存储装置的连接单元；上述卡形存储装置包含：依照来自于上述天线的信号生成电源的电源生成电路；对来自上述电源生成电路的电源和来自上述电源电路的电源进行切换的切换电路；生成控制上述切换电路的命令的主机控制单元。
依照本发明的第三方面，提供一种主机设备，包括：非接触通信用天线；发生电源的电源电路；连接上述天线、包含具有无线通信功能以及IC卡功能的芯片的卡形存储装置的连接单元，上述卡形存储装置包含：依照来自于上述天线的信号来生成电源的电源生成电路；切换来自上述电源生成电路的电源和来自上述电源电路的电源的切换电路；当依靠来自上述电源生成电路的电源使上述卡形存储装置动作的情况下，切断上述电源电路发生的电源的电源控制部件。
依照本发明的第四方面，提供一种适配器，包括：卡形的本体；被设置在上述本体内的非接触通信用天线；与上述天线连接，并与可以进行非接触通信的卡形存储装置连接的连接器。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式所涉及的存储卡的主要部分的结构图。
图2是表示内置有图1所示的IC卡功能芯片的存储卡的结构图。
图3是表示在主机设备上安装图2所示的存储卡的安装状态的结构图。
图4是表示图2、图3所示的存储卡的逻辑接口的图。
图5是表示可以安装图2所示的存储卡的卡形的适配器的一个例子的结构图。
图6是表示作为可以安装图2所示的存储卡的主机设备的手机的一个例子的结构图。
图7是表示作为可以安装图2所示的存储卡的主机设备的手机的另一个例子的结构图。
具体实施方式
以下，参照图面说明本发明的实施方式。
图2表示卡形存储装置，例如表示存储卡11的实施方式。该存储卡11例如在卡壳体11-1内，例如收容有卡控制芯片12、非易失性半导体存储器芯片13，以及IC卡功能芯片14。在存储卡11的例如一侧面上设置连接器15。该连接器15例如具有：连接总线16的一端的多个端子；电源电压VDD；连接接地电位VSS的例如2个端子；连接天线的例如2个端子。
上述卡控制芯片12具有：总线接口(I/F)电路12a、存储器控制单元12b、IC卡控制单元12c。总线I/F电路12a在与上述总线16的另一端连接的同时，与存储器控制单元12b、IC卡控制单元12c连接。总线I/F电路12a把经由总线16从未图示的主机设备所提供的时钟信号CLK、命令CMD、数据DAT0～3等提供给存储器控制单元12b、IC卡控制单元12c。把从存储器控制单元12b、IC卡控制单元12c所提供的例如数据输出到总线。上述存储器控制单元12b经由总线17与非易失性半导体存储器芯片13连接，IC卡控制单元12c经由配线18与IC卡功能芯片14连接。而且，卡控制芯片12为了保护被存储在非易失性半导体存储器芯片13中的内容数据的著作权，还具有例如基于公用钥方式的CPRM(Content Protection for Recordable Media)方式的认证，以及加密/解密的功能。
非易失性半导体存储器芯片13例如是由NAND型的EEPROM单元构成的闪存器。该非易失性半导体存储器13例如用8位宽度的数据、命令接口，依照存储器控制单元12b的指示执行数据的写入、读出以及删除。
另外，非易失性半导体存储器芯片13的数据所写入的区域(数据存储区域)依照所保存的数据被划分为多个区域。例如，非易失性半导体存储器芯片13作为数据存储区域，具备存储用户数据的一般区域，和用于存储重要的数据的安全区域。一般区域是使用存储卡11的用户可以自由地访问以及使用的区域。安全区域是通过与存储卡11连接的主机设备21的相互认证，只在主机设备21的正当性得到证明的情况下才可以访问的区域。
另外，IC卡功能芯片14通过配线18和IC卡控制单元12c连接，经由配线19与连接器15的天线端子连接。该IC卡功能芯片14具有非接触的无线通信功能，在存储卡11与主机设备连接的状态中，能够经由主机设备的天线进行电磁信号的授受。
IC卡功能芯片14例如是具有信用卡、自动取款卡、预付费(prepaid money)、工作证、作为公共ID的各种许可证或者护照等的所谓IC卡功能的半导体芯片。该IC卡功能芯片14为了实现IC卡功能，例如具有公开钥密码(PKI：Public Key Infrastructure)、更坚固的公用钥密码(AES：Advanced Encryption Standard等)、耐篡改(tamper)性等的高度的安全功能。为了实现该高度的安全功能，IC卡功能芯片14内置用于保存上述那样的数据的未图示的非易失性半导体存储器。
而且，把从主机设备提供给连接器15的电源端子PW1、PW2的电源电压VDD、接地电位VSS分别提供给卡控制芯片12、非易失性半导体存储器芯片13、IC卡功能芯片14。
图3表示把存储卡11连接在主机设备21上的状态。作为主机设备21，例如可以适用手机和卡形的适配器。主机设备21例如具有主机控制单元22、电源电路23、电池26，例如环形的非接触通信用天线24。主机控制单元22经由总线25与连接器15的多个端子连接。该主机控制单元22发生用于控制存储卡11的时钟信号、各种命令以及数据。
另外，把从电源电路23输出的电源电压VDD、接地电位VSS分别提供给连接器15的电源端子PW1、PW2。进而，天线24的一端以及另一端与连接器15的天线端子连接。
图4表示图3所示的结构的逻辑接口。参照图4以及图2、图3说明概略性的动作。
当从主机设备21访问存储卡11的非易失性存储器13的情况下，依照从主机设备21送出的存储器访问命令控制对非易失性半导体存储器芯片13的数据的写入或者读出。即，存储器控制单元12b经由总线16、总线I/F电路21a把从主机设备21接收到的写入数据写入到非易失性半导体存储器芯片13的一般区域，或者安全区域，把从非易失性半导体存储器芯片13读出的数据经由总线I/F电路21a、总线16转送到主机设备21。
另一方面，当对IC卡功能芯片进行数据的发送/接收的情况下，依照从主机设备21送出的Mc EX(Mobile Communication ExtensionStandard)扩展命令控制IC卡功能芯片。即，从主机设备21送出的Mc EX扩展命令经由总线16以及总线I/F电路12a提供给IC卡控制单元12c。IC卡控制单元12c根据按照ISO7816的通信协议把接收到的命令数据(C-APDU：Command-Application Protocol Data Unit)发送给IC卡功能芯片14。另外，IC卡控制单元12c用按照ISO7816的通信协议，把从IC卡功能芯片14接收到的数据(R-APDU：ResponseApplication Protocol Data Unit)经由总线I/F电路12a以及总线16转送到主机设备21。
在使用IC卡功能时，把主机设备21的天线24如图3所示那样，使其接近例如具有非接触通信功能的外部设备，例如读/写器31的天线32。在该状态下，经由天线32以及天线24在读/写器31和IC卡功能芯片14之间进行通信。
图1涉及实施方式，表示被设置在上述IC卡功能芯片14上的电源切换功能。IC卡功能芯片14包含：接触接口(I/F)电路(有线接口)14a；非接触接口(I/F)电路(天线接口)14b；电源生成电路14c、电源切换电路14d。接触I/F电路14a用配线18和IC卡控制单元12c连接。该接触I/F电路14a是按照ISO7816的接口电路，和IC卡控制单元12c进行1位串行通信。非接触I/F电路14b是用于经由后述的主机设备进行无线通信的按照ISO14443的接口电路，经由配线19与连接器15的天线端子连接。电源生成电路14c当在连接器15上连接主机设备的天线的情况下，从经由该天线提供的信号中生成在IC卡功能芯片14的动作中需要的电源。向电源切换电路14d提供从电源生成电路14c输出的电源以及经由连接器15从主机设备中提供的电源。该电源切换电路14d按照从接触I/F电路14a提供的控制信号，把从电源生成电路14c输出的电源以及经由主机设备提供的电源的一方提供给非接触I/F电路14b。
以下用图1至图3说明IC卡功能内置存储卡的动作。
如图3所示，在主机设备21上安装着存储卡11的状态中，电源切换电路14d判断是否从连接器15的电源端子PW1、PW2提供电能。如果检测从电源端子PW1、PW2提供电能，则电源切换电路14d把来自电源端子PW1、PW2的电能提供给非接触I/F电路14b。因此，存储卡11靠来自主机设备21的电源电路23的电能和读/写器31进行采用非接触动作的无线通信。
另外，当用电源切换电路14d检测到主机设备21的电池26的电压降低等未从电源端子PW1、PW2提供电能的情况下，或者，检测到主机设备不具有电源，不能用电源切换电路14d提供电能的情况下，电源切换电路14d把来自电源生成电路14c的电能提供给非接触I/F电路14b。因此，存储卡11靠来自主机设备21的非接触通信用天线24的电磁感应的电能和读/写器31进行采用非接触动作的无线通信。这样，存储卡11能够依照主机设备的电源的状态改变来自主机设备的供电形态。
图5至图7表示上述存储卡的使用形态。
图5表示把存储卡11安装在卡形的适配器51上的状态。该适配器51在其本体内没有电池等，而具有电源的天线52、连接器53，以及存储卡11的收容单元54。连接器53被连接在天线52上。在收容单元54上插入存储卡11，通过把存储卡11连接在连接器53上，连接存储卡11和天线52。该适配器51因为不具有电源，所以在把存储卡11安装在卡形的适配器51上的情况下，电源切换电路14d选择电源生成电路14c。电源生成电路14c从用天线52以电磁感应收到的信号中生成电源，提供给非接触I/F电路14b。在该状态下，能够采用无线通信进行非接触动作。
另外，电源切换电路14d可以用从主机设备21的主机控制单元22输出的命令进行控制。即，依照主机设备21的电源供给能量，主机设备21也可以使用命令切换控制单元切换电路14d。
例如如图6所示，被设置在作为主机设备21的手机上的环形天线61的尺寸小，不能向IC卡功能芯片14提供足够的电能。在这种情况下，主机控制单元22为了从在主机设备21的图3所示的电源电路23向IC卡功能芯片14提供电能，输出电源切换电路14d选择连接器15的电源端子PW1、PW2的命令。具体地说，主机控制单元22把命令从电源端子PW1、PW2向IC卡功能芯片14内的非接触I/F电路14b提供电源的控制数据(C-APDU)经由总线25以及总线16送到卡命令控制芯片12。卡控制芯片12经由配线18用ISO7816通信协议把命令数据(C-APDU)发送到IC卡功能芯片14。IC卡功能芯片14可以用接触I/F电路14a和卡控制芯片12通信，电源切换电路14d基于从卡控制芯片12接收到的命令数据(C-APDU)进行切换，以便从电源端子PW1、PW2向非接触I/F电路14b提供电源。IC卡功能芯片14如上所述依照命令从电源端子PW1、PW2提供电能，可以采用无线通信进行非接触通信。
或者，如图7所示，当被设置在手机上的环形天线71的尺寸大，并且可以向IC卡功能芯片14提供足够的电能的情况下，主机控制单元22为了从电源生成电路14c向IC卡功能芯片14提供电能，输出电源切换电路14d选择连接器15的天线端子ANT1、ANT2的命令。该命令和上述一样被提供给IC卡功能芯片14，IC卡功能芯片14按照该命令从电源生成电路14c提供电能，可以采用无线通信进行非接触动作。
如果采用上述实施方式，则在IC卡功能芯片14上设置电源生成电路14c、电源切换电路14d，可以通过电源端子PW1、PW2的电压的有无，或者从主机设备21提供的命令来切换该电源切换电路14d。因此，不管具备有非接触通信用天线的主机设备能否向存储卡直接提供电能，内置有IC卡功能的存储卡11都可以进行非接触动作的无线通信。即，因为可以依照安装存储卡11的主机设备的电源供给能力或者主机设备的电源形态来切换对IC卡功能芯片14的电源供给，所以可以在多种多样的主机设备上安装存储卡11。
另外，对于IC卡功能芯片14可以从电源电路23供电，和可以从天线24供电的主机设备通过选择从天线24的供电，能够降低主机设备的消耗电能，可以抑制电池26的消耗。
在上述的例子中，展示了通过对卡发行命令切换存储卡的电源的例子。但是也可以采用不使用命令，而通过切断对存储卡的电源供给，存储卡依靠来自天线的供给能量动作。即，如图3的虚线箭头所示，例如当把具有IC卡功能的存储卡安装到主机设备上的情况下，其构成也可以用主机控制单元22使电源电路23的动作停止。
而且，图5所示的适配器51进一步内置存储卡接口和PCMCIA(Personal Computer Memory Card International Association)卡接口的变换控制电路，也可以具有能够在个人电脑的PCMCIA槽中使用存储卡的功能。
而且本发明并不限定于在上述实施方式，可以适用于内置各种主机设备以及IC卡功能的存储卡。
虽然就本发明的实施方式进行了以上阐述，但本领域技术人员应进一步认识到本发明并不限于这些内容，在不脱离本发明的精神以及附加的权利要求的范围内，可以进行各种各样的变更和修改。

Claims (7)

1.一种卡形存储装置，其特征在于包括：
用于从主机设备接收电源供给的电源端子；
与配备在上述主机设备上的非接触通信用天线连接的天线端子，上述天线端子接收来自上述天线的信号；
总线，在与上述主机设备之间对命令进行授受；
第1控制电路，具有无线通信功能以及IC卡功能；
电源生成电路，包含在上述第1控制电路中，依照来自上述天线的信号生成电源；
切换电路，包含在上述第1控制电路中，依照经由上述总线来自上述主机设备所供给的命令，对提供给上述电源端子的电源和来自上述电源生成电路的电源进行切换。
2.根据权利要求1所述的卡形存储装置，其特征在于：
上述命令是McEX扩展命令。
3.根据权利要求1所述的卡形存储装置，其特征在于还包括：
非接触接口电路，
上述非接触接口电路被连接在上述天线端子以及切换电路上，从上述切换电路提供电源。
4.根据权利要求1所述的卡形存储装置，其特征在于还包括：
存储器芯片；
第2控制电路，与上述主机设备、上述存储器芯片、上述切换电路连接，接收来自上述主机设备的上述命令。
5.根据权利要求4所述的卡形存储装置，其特征在于还包括：
接触接口电路，
上述接触接口电路被连接在上述第2控制电路上，把来自于上述第2控制电路的上述命令提供给上述切换电路。
6.根据权利要求4所述的卡形存储装置，其特征在于：
上述存储器芯片是用NAND型EEPROM单元构成的闪存器。
7.根据权利要求6所述的卡形存储装置，其特征在于：
上述存储器芯片具备存储用户数据的区域、存储用于与上述主机设备进行相互认证的数据的区域。
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