CN101584178A - 具有带近场通信接口和第二接口两个接口的eeprom的设备 - Google Patents

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Abstract

一种通过在RF天线(12)或总线通信端口控制器接口(4)或它们二者之间进行通信来对RFID电路的读/写存储器进行编程的设备和方法。在外围设备(1)中，对EEPROM(6)、总线通信控制器接口(4)、NFC接口(8)、天线(12)和逻辑控制器(10)操作来在蓝牙电路(40)与外部设备(22)之间接收和发送配置和校准数据。双接口EEPROM(2)在蓝牙电路(40)和外部设备(22)之间共享或分割其EEPROM(6)。

Description

具有带近场通信接口和第二接口两个接口的EEPROM的设备
技术领域
本发明一般涉及电子元件之间的电子通信。特别是，本发明的实施例涉及使用近场通信(NFC)或其他智能卡技术连同EEPROM来存储系统配置数据的系统。
背景技术
近年来，对于诸如蜂窝式便携移动电话和个人数字助理(PDA)之类的移动设备的数量和使用已经有相当大的增加。这种趋势有望继续下去，因为更多的消费者在进出各种场所时变得更趋于要保持个人通信。要求更加移动化并且不被笨重的装置增加重量就是要求通信工业生产更小、更便宜、且更易于使用的设备。
早先，外围设备通过通信电缆连接到主设备。蓝牙技术代替了电缆并保证了必要的数据安全性水平。总的来说，支持蓝牙的外围设备可以连接到其附近的其他支持蓝牙的设备。这些设备通过被称为微微网(piconet)的同步近程网络连接。每个设备可与微微网内多达7个分别的设备通信。每个支持蓝牙的设备也可以同时属于多个分别的微微网。一旦支持蓝牙的设备在其微微网内被同步，则提供同步的设备被称为主机，而微微网内的其他所有设备被称为从机。
蓝牙移动外围设备已被发展为能够使用户使用他们的移动电话、支持蓝牙的PDA以及移动计算机设备(以下称为“移动设备”)而无需借助笨重的电缆来将它们彼此连接。诸如支持蓝牙的头戴式送受话器之类的外围设备是方便的，但必须用单个移动设备验证来在它们之间形成微微网。该验证处理也被称为配对。
近来，配对是通过用户手动地将支持蓝牙的头戴式送受话器的PIN输入到移动设备中来完成的。在输入PIN之后，两个设备交换配置信息，如链接密钥。头戴式送受话器将配置数据存储在一个电可擦可编程只读存储器(EEPROM)中并利用该数据来与移动设备进行重新验证。由用户进行的这个手动配对处理使得移动设备能够找到头戴式送受话器、无线地与其连接、验证该头戴式送受话器、并随后加密该链接。除了通过用户输入建立配对所需信息的手动处理之外，用户无法通过任何其他机构来有效地对蓝牙外围头戴式送受话器或其他蓝牙外围设备(例如，打印机音频设备或其他移动设备等)进行配对或编程。这样的手动处理是繁琐的并易于出现用户错误和受到第三方攻击。
发明内容
除了存储在EEPROM中的验证，一个诸如蓝牙头戴式送受话器之类的蓝牙外部设备还需存储附加信息，如校准信息或SW补丁。通常在制造处理期间将该附加信息编程到EEPROM中。
本发明示例性实施例提供了一种用于存储由射频(RF)或硬线连接接收到的数据的设备和方法，以及一种用RF接收到的数据、由硬线传送的数据、或者用这两种数据一起来对电可擦只读存储器进行编程的方法。一个示例性设备包括通过无源NFC收发器与板上电可擦存储器进行数据发送和接收的电路。该示例性设备还包括一个关联于与支持蓝牙的设备进行通信的电可擦存储器的通信控制器。无源NFC收发器是一个无法自己启动通信而是需要一个有源NFC读/写装置来启动通信的标签。
一个示例性方法包括提供单个EEPROM，其能够通过NFC接收配置数据并且随后使得支持蓝牙的设备能使用该配置数据来与其他支持蓝牙的设备进行蓝牙通信连接。
附图说明
通过以下结合附图进行的详细说明可以得到对本发明方法和设备更加完整的理解，其中：
图1是根据本发明一个实施例的外围设备的示图；
图2是针对要通过NFC从移动设备传送到外围设备的信息的通信命令的示例状态图；以及
图3是针对要从移动设备传送到外围设备的信息的通信路径的示例流程图。
具体实施方式
本发明的实施例利用NFC或其他智能卡技术来获得验证信息，并随后使用EEPROM来存储所获得的验证信息。随后EEPROM可将验证信息提供到相关联的蓝牙电路从而进行与其他支持蓝牙的设备的配对。本发明的实施例可包括具有无源射频识别(RFID)标签的蓝牙头戴式送受话器。RFID标签含有内部读/写存储器、天线和能使RFID标签接收和响应射频的附加电路。RFID标签和蓝牙头戴式送受话器电路被结合在一起从而它们能够共享一个共用的EEPROM存储器。
蓝牙是针对无线个人局域网(PAN)的工业规范，也被称为IEEE802.15.1。蓝牙提供了一种在如个人数字助理(PDA)、移动电话、膝上型电脑、PC、打印机、数码相机、附件、视频游戏操作器、和其他电子设备之类的设备之间通过安全的、全球非授权的近程射频来进行连接和交换信息的方式。这样的设备可被称为支持无线个人局域网的设备或外围设备。可以理解的是在本发明的实施例种也可以使用除蓝牙以外的其他无线个人局域网通信规范。另外，在附图中包括示例设备的特殊电路的特殊细节，而不包括将要包含在例如用于个人局域网的移动电话头戴式送受话器中的本发明实施例的细节特征，因为这些特征已被本领域技术人员所熟知并会使附图变得混乱。例如在图1中没有特别示出头戴式送受话器或打印机电路。
参考图1，示出了支持蓝牙的外围设备1的示例性框图。提供一个双接口EEPROM 2，其具有一个可通过天线12与外部设备22进行通信的NFC或RFID接口8。
外部设备22可以是包括NFC或RFID读/写器24的移动设备或其他设备，该NFC或RFID读/写器24能够经天线20将数据或其他信息经天线12发送到示例的支持蓝牙的设备1。根据本发明实施例，天线12和20彼此接近以进行通信。对于天线12和20之间的适当通信必须保证0到10厘米的距离。
外部设备22为支持蓝牙的外围设备1提供验证数据。由天线12通过RF信号3接收该验证信息并将该验证信息提供到NFC接口/RFID接口8。NFC接口/RFID接口(以下称为“NFC接口”)8将验证数据存储在EEPROM 6中的预定存储位置上。一个示例NFC接口8根据ISO/IED 14443或其衍生标准来接收和发送信息和信息。
逻辑控制器10作为EEPROM的接口之一。逻辑控制器10作为命令注释器来管理用于访问EEPROM 6的命令并用来提供防冲突控制。防冲突控制是基于称为唯一识别(UID)的7字节长的IC个体序列号，并且其根据ISO/IED 14443-3或其衍生标准来支持级联等级2。也可使用其他长度的UID。
示例的双接口EEPROM 2可以通过NFC接口8和总线通信控制器接口4两个接口来共享其EEPROM 6。总线通信控制器4可以是I2C或其他串行端口接口。总线通信控制器4使得EEPROM能被诸如在支持蓝牙的设备中找到的蓝牙电路之类的电子电路所使用。EEPROM 6可通过天线12、NFC8和接口10来被外部设备22访问，从而获得并存储验证数据或其他暂时数据。
EEPROM 6可被再分，从而EEPROM 6的部分只能被总线通信控制器接口4、NFC接口8或它们二者写入或读取。分隔信息可以是通过接口4和8的任意一个可编程的，并且可通过对特定位编程、切断保险或其他已知方法来使其永久化。
在表1中示出了对EEPROM 6的一个示例存储器映射。示例双接口EEPROM 2具有512比特，它们被每页4字节地组织在16页中。第一个80比特被保留来产生包含有唯一(UID)7字节序列号(SN0，SN1，SN2，SN3，SN4和SN5)、其2个校验字节(BCC0和BCC1)以及为内部数据(Internal)保留的1字节的数据。接下来的16比特被用作只读锁机构(Lock0和Lock1)，其单独锁住从3到15的每一页来防止进一步的写入访问。接下来的第3页中的32比特可被用作一个时间可编程(OTP)区域。最后的384比特为用户可编程读/写存储器。OTP和第一页读/写存储器可用地址和配置数据来编程。在示例实施例中，EEPROM可以是以各种不同方式映射的大于512比特的存储器。事实上，EEPROM具有256比特到4G比特的存储空间都是合理的。随着技术进步，存储容量还可以增大。
  字节号  0   1   2   3 页
  序列号  SN0   SN1   SN2   BCC0 0
  序列号  SN3   SN4   SN5   SN6 1
  内部/锁  BCC1   Internal   Lock0   Lock1 2
  地址配置  ExternalStart0   ExternalStart1   ExternalEnd0   ExternalEnd1 3
  地址配置  InternalStart0   InternalStart1   InternalEnd0   InternalEnd1 4
  数据读/写  Data0   Data1   Data2   Data3 5
  ……  ……   ……   ……   …… ……
  数据读/写  DataN-3   DataN-2   DataN-1   DataN
表1：示例存储器映射
双接口EEPROM 2被提供为具有一个可通过串行数据总线31来与蓝牙电路40通信的总线通信控制器接口4。如果串行数据总线是I2C总线，则可以使用串行时钟线(以下称为“SCL”)30和串行数据线(以下称为“SDA”)32。蓝牙电路40将加密哈希数200提供给双接口EEPROM 2的EEPROM 6。总线通信控制器接口4经数据总线31接收加密哈希数200。总线通信控制器接口4将加密哈希数200写入EEPROM 6的一个或多个预定存储位置上。总线通信控制器接口4在EEPROM 6和蓝牙电路40间接收和发送信号和信息。
双接口EEPROM 2还能够通过NFC接口8将数据发送到外部设备22，或者通过总线通信控制器接口4将配置数据经数据总线31发送到蓝牙电路40。该双向通信能力使得具有示例双接口EEPROM 2的示例支持蓝牙的外围设备1将通过天线42或通过天线12来被配置或配对。双接口EEPROM 2还能被配置来在从NFC接口8接收新的或附加配置数据时通知蓝牙电路40。该双向通信能力使得具有双接口EEPROM 2的支持蓝牙的外围设备1使用EEPROM 6存储蓝牙配置数据，并且从通过与NFC 8相关的天线12由外部设备天线20来与外部设备22配对，或者可能通过蓝牙天线42经外部设备蓝牙天线28来与外部设备22配对。
本发明将非有源NFC的添加提供给设备或应用程序的实施例可用少量增加的成本来实现。诸如蓝牙头戴式送受话器之类的与任何类型支持蓝牙的设备或通信设备一起使用的蓝牙外围设备能够从蓝牙天线42或使用示例双接口EEPROM 2经由利用RF天线12的NFC选项来存储配置数据或配对信息。蓝牙头戴式送受话器包括至少一个耳机和一个麦克风，其允许用户使用通信设备听到另一方并对另一方讲话。
使用双接口EEPROM 2，设备1和22能够通过在示例发明中已知作为简单配对的处理来共享必要的验证数据。简单配对是在两个设备1和22执行配对处理时，不用要求用户手动输入或选择配对配置数据。简单配对开始于设备发现处理。如图2中的示例状态图所知，外部设备22启动命令，并且双接口EEPROM 2产生适当响应。当被外部设备22启动时，加电复位(POR)50将系统设置为空闲52。从外部设备22发出的请求(REQA)命令53或唤醒(WUPA)命令54将双接口EEPROM 2移动到准备1状态56。这里，双接口EEPROM 2用防冲突58或级联等级1的SELECT命令60来解析其UID(3字节)的第一部分。在准备1状态56接收到的任何其他数据都被注释为错误，并且双接口EEPROM 2跳过其等待状态(IDLE 52或HALT 62，取决于它的前先状态)。否则，通过SELECT命令60，外部设备22将双接口EEPROM 2带入准备2状态64。在该准备2状态64中，双接口EEPROM2用级联等级2的防冲突命令66来解析其UID(4字节)的第二部分。其用来自外部设备22的级联等级2的SELECT命令68来保持这个准备2状态64。双接口EEPROM 2对级联等级2的选择命令的响应为选择确认(SAK)字节。该字节表示防冲突命令66程序是否完成。现在双接口EEPROM 2被单一地选择，并且只有这个设备1将与外部设备22通信，即使其他NFC设备处在外部设备22的场中。设备1处在启动状态80，并且现在READ 70或WRITE 72命令可被执行。现在，如图3所示，可以将支持蓝牙的外围设备1的蓝牙地址和配置数据连同加密哈希数200传送到外部设备22。
现在参考图1和图3，这里描述了通过双接口EEPROM 2的数据流的示例流程图。在步骤102，蓝牙电路40通过串行数据总线31发送加密哈希数200。随后在步骤104，加密哈希数200被传送到总线通信控制器接口4；之后在步骤106被传送到EEPROM 6。当用户将外部装置22放置在距支持蓝牙的外围设备1大约10厘米的范围内时，启动简单配对。在步骤108，NFC或RFID读/写器24将检测NFC TAG命令发送到NFC接口8。在步骤110，NFC接口8将TAG检测信号连续发送到NFC或RFID读/写器24。提示用户是否要配对到支持蓝牙的外围设备1。如果用户通过用户接口(未示出)响应希望配对，则在步骤112，NFC或RFID读/写器24将读取存储器信息命令发送到EEPROM 6。在步骤114，随后将加密哈希数200发送到NFC或RFID读/写器24并随后在步骤116将其发送到外部装置22的蓝牙电路26。一旦外部装置22的蓝牙电路26得到加密哈希数200，其可以在步骤120中通过天线28、42与蓝牙电路40建立安全和能够信任的通信，并且在步骤130交换必要的配对信息220。
本发明的实施例没有要求对蓝牙配置数据的手动编程。而是这些实施例能够通过NFC无线链接简单配对。因此，用户的体验不同于先前手动编程的蓝牙配对设备。使用本发明的实施例，用户只需将诸如移动电话之类的外部设备22与诸如蓝牙头戴式送受话器之类的支持蓝牙的外围设备1放置在一个配对模式中。可以以多种方式将外部设备22和支持蓝牙的外围设备1放置在一个配对模式中，这些方式包括但不限于：在两个设备上进行按钮按下或用户接口命令，随后将设备移动到邻近处或者接触到设备使其彼此在10厘米范围内。另一个示例为，当用户接触两个设备时，使得外部设备22和支持蓝牙的外围设备1的关于NFC的天线20和12彼此会合或接近。随后可通过用户接口来询问用户他/她是否要将支持蓝牙的外围设备1与外部设备22配对。如果用户通过用户接口指示希望配对，则执行示例配对方式而无需由用户手动输入配对数据。这可以是用户的单次触摸或语音命令。开始时，外部设备22使用由支持蓝牙的外围设备1提供的蓝牙地址来建立通信连接，而被交换的和被存储在EEPROM 6中的其他数据在验证期间被使用。由于NFC在10厘米或更小的距离内通信，因此该示例系统和方法建立了能够使第三方攻击机会最小的高安全性条件。
本发明另外的实施例包括了使用连续外围接口(SPI)或平行接口来取代用于总线通信控制器接口4的I2C。另外，与总线通信控制器接口4通信的蓝牙电路40基本上可以是使用相关存储器、或外部电可擦存储器或闪速存储器的任意微控制器。这样的微控制器可包含在一个电子设备中，例如但不包括无线LAN、PDA和电子玩具或游戏设备、音频或视频设备、锁/安全系统外围设备、或各种安全门机构、利用微控制器并需要安全数据传送的商业或工业应用。另外，当需要共享存储器和通信时，双接口EEPROM 2可被用于代替更加昂贵的NFC设备。
本发明的许多变化和实施例以及方法都是可能的。虽然仅是结合附图说明并在前述说明书中描述了本发明的某些实施例和方法，但是可以理解本发明并不限于所公开的实施例，而是能够在不超出由所附权利要求陈述和定义的本发明范围的情况下另外进行重新布置、修改和替代。因此，应该理解本发明的范围包含所有这些布置并且仅由所附权利要求来限定。

Claims (20)

1.一种设备(1)，其包括：
存储器(6)，其包含两个接口，其中第一接口(8，10)是无源近场通信(NFC)接口，而第二接口(4)是数据接口；
NFC天线(12)，其连接到无源NFC接口(8)，用来与第一外部设备(22)进行NFC信号的通信；和
基于微处理器的电路(40)，其处于与所述第二接口的数据通信中。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述基于微处理器的电路是蓝牙电路(40)。
3.如权利要求1所述的设备，还包含天线(42)，其被连接到所述基于微处理器的电路来与第二外部设备通信。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述第一外部设备(22)和所述第二外部设备(22)是相同的设备。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述存储器是电可擦可编程只读存储器(EEPROM)。
6.如权利要求1所述的设备，其中所述第二外部设备是支持蓝牙的设备。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述存储器存储了从NFC接口接收到的验证数据。
8.如权利要求2所述的设备，其中所述存储器将蓝牙配置数据存储在预定存储位置上，并且其中所述蓝牙电路使用蓝牙配置数据来与所述第二外部设备进行通信。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述设备是支持蓝牙的外围设备。
10.如权利要求9所述的设备，其中所述支持蓝牙的外围设备是通信头戴式送受话器。
11.如权利要求1所述的设备，其中在传送所述NFC信号时，所述NFC天线和所述第一外部设备彼此相距小于或等于10cm。
12.一种用于将支持无线个人局域网的外围设备(1)与支持个人局域网的设备(22)进行简单配对的方法，，所述简单配对方法包括：
在所述支持无线个人局域网的外围设备的无源NFC接口(8)与所述支持个人局域网的设备之间传送NFC通信，所述NFC通信包含验证数据；
使用与所述支持无线个人局域网的外围设备内的双接口存储器设备(2)相关的第一接口(8，10)来存储来自所述验证数据的第一验证数据；
使用与所述双接口存储器设备相关的第二接口(4)来找回所述第一验证数据；
由所述支持无线个人局域网的外围设备内的基于微处理器的电路(40)使用所述找回的第一验证数据来构建与所述支持个人局域网的设备(22)进行的个人局域网通信。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述验证数据包括要被保护的数据。
14.如权利要求12所述的方法，其中所述支持无线个人局域网的外围设备是支持蓝牙的头戴式送受话器。
15.如权利要求12所述的方法，其中双接口存储器设备(6)是EEPROM。
16.一种支持无线个人局域网的外围设备(1)，其包括：
无源NFC电路(8，10)，其用于传送NFC信号；
EEPROM(6)；
NFC接口(8，10)，其位于所述EEPROM与所述无源NFC电路之间，所述NFC接口传送由所述无源NFC电路接收到的验证数据，并且将所述验证数据存储在所述EEPROM中；
基于微处理器的电路(40)，其用于使用个人局域网协议来与外部设备通信；
通信控制器接口(4，31)，其位于所述基于微处理器的电路和所述EEPROM之间，所述通信控制器接口用于将所述验证数据提供到所述基于微处理器的电路。
17.如权利要求16所述的支持无线个人局域网的外围设备，其中所述支持无线个人局域网的外围设备是通信头戴式送受话器。
18.如权利要求16所述的支持无线个人局域网的外围设备，其中所述外部设备是移动通信设备。
19.如权利要求16所述的支持无线个人局域网的外围设备，其中所述通信控制器接口是I2C控制器。
20.如权利要求16所述的支持无线个人局域网的外围设备，其中所述通信控制器接口是串行端口接口。
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