CN101859400A - 双芯片移动支付智能卡及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种移动支付智能卡，所述移动支付智能卡上集成有控制通信的13.56MHz双界面控制芯片和处理数据的智能卡软掩膜芯片，所述双界面控制芯片可与通信终端或移动支付终端进行通信，所述智能卡软掩膜芯片可与所述双界面控制芯片进行数据交换。本发明所提供的双芯片的移动支付智能卡，可以完全兼容现有应用最广泛的13.56MHz非接触式应用环境，同时通过集成的大容量智能卡软掩膜芯片扩大了应用空间，而且软掩膜方式的智能卡芯片可以更好地适应通信应用不断变化的需求，也缩短了开发时间。此外，本发明还提供一种控制上述移动支付智能卡的控制方法。

Description

双芯片移动支付智能卡及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及移动支付智能卡及其控制方法，尤其涉及一种双芯片移动支付智能卡及其控制方法。

【背景技术】

移动支付通常也称为手机支付，它允许用户通过其携带的终端设备对所消费的商品或服务进行现场支付，比如乘坐公汽或地铁时刷卡购票，在电影院刷卡购买电影票，在超市或酒店刷卡买单。

移动支付在终端上的实现主要依赖于两种方式。第一种方式是直接在手机提供的硬件平台上开发应用来实现，比如日本NTT DoCoMo的NFC(Near FieldCommunication，近距离无线通讯)手机，用于实现无线通讯的射频芯片以及实现安全控制的芯片都集成到手机的主板上，手机上搭载由运营商提供的支付应用，从而为用户提供移动支付服务；另外一种方式则是通过在手机上集成带支付功能的智能卡来实现。由于第二种方式在支付应用的集成方面更灵活，而且无需绑定特定的手机，降低了用户使用门槛，因此更为运营商所青睐。

带集成支付功能的智能卡要求包含一颗可以完成非接触式通信的控制芯片，同时还要求支持接触式通信，以兼容传统的ISO 7816接口，所以移动支付卡是一种典型的双界面卡，能够同时应用在手机通信和非接触支付领域，通过芯片的两种不同接口，POS(Point Of Sale，销售终端)端发来的交易请求或者服务后台经由手机终端下发的指令被处理，从而完成与支付相关的各种操作，如扣费、充值等。

移动支付智能卡通常包括一颗通信控制芯片，该控制芯片既可以和手机完成通信功能要求的接触式通信功能，也可以通过无线方式完成和POS端的通信，然后藉由处理器完成协议指令的处理。

移动支付智能卡的非接触通信能力，目前主要采用三种方式来实现：

(1)SWP(Single Wire Protocol)技术。该技术要求手机终端上有一颗可以和POS进行无线通信的NFC芯片，智能卡则通过SWP协议规范定义的接口标准和该终端的NFC芯片进行数据交换，从而智能卡间接实现了和POS的无线通信。手机上的NFC芯片的通信频率属于13.56MHz，接口标准符合ISO/IEC14443A&B。

(2)13.56MHz的单芯片双界面卡。单芯片的双界面卡是一种比较成熟的技术，几大智能卡厂商，如Infineon，NXP，Samsung等均有芯片可以提供，而且在目前各大城市发行的“一卡通”上已经有成熟应用。其非接触式接口支持的是ISO/IEC 14443A&B标准。

(3)2.4G射频技术。该技术在智能卡芯片上直接集成了一颗2.4G通信控制芯片，借助该芯片实现了和POS的射频通信，接口标准则基本为企业标准，缺乏统一的国际标准。

上述三种技术，各有优势，解决了移动支付应用实施的一些问题，但也存在较明显的缺点：

(1)SWP方案的接口标准符合国际规范，可以有效兼容现有13.56MHz非接触式应用，但是支持SWP的终端目前还很少，大批量推出的商用终端还没有，用户为支付功能而更换终端的要求将是该技术方案最大的障碍。

(2)13.56MHz单芯片双界面智能卡芯片目前普遍用户空间较小，而通信应用领域，目前普遍需要支持64K以上的电信增值应用空间，这使得单芯片双界面智能卡难以胜任现在移动支付卡的应用需求，个别案例基本侧重于支付功能的展现，而基本舍弃了丰富的通信应用；另外现有单芯片双界面智能卡芯片基本需要进行掩膜开发，其开发周期相对较长，难以适应移动通信应用中快速变化的用户需求。

(3)2.4G射频技术。射频(Radio Frequency，RF)智能卡利用2.4G射频芯片加天线体积小，信号穿透性好的特点，无需手机终端的特殊芯片支持，可以直接在现有存量手机上使用，但是由于2.4G接口方式缺乏国际标准支持，使得要对现有的支付环境做大量改造工作，一方面运营商需要承担巨大的设备改造成本，另外一方面由于缺乏标准支持所带来的不确定风险，这种技术也很难获得一些合作方的大力支持。

综合上述分析，由于13.56MHz具有最广泛的应用基础，支持13.56MHz非接触式应用的国际标准应该是移动支付智能卡的最优选择。因而，如何克服现有一些13.56MHz支付智能卡技术方案的劣势，使其可以有效兼容现有13.56MHz的非接支付环境，同时还要适应多变的移动通信需求，对移动支付应用的推广将具有非常重要的意义。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供一种可缩短开发周期的双芯片移动支付智能卡。

一种移动支付智能卡，所述移动支付智能卡上集成有控制通信的13.56MHz双界面控制芯片和处理数据的智能卡软掩膜芯片，所述13.56MHz双界面控制芯片可与通信终端或移动支付终端进行通信，所述智能卡软掩膜芯片可与所述双界面控制芯片进行数据交换。

优选地，所述13.56MHz双界面控制芯片与所述智能卡软掩膜芯片通过系统级封装工艺集成在所述移动支付智能卡上。

优选地，所述13.56MHz双界面控制芯片具有接触式接口和13.56MHz非接触式接口，所述双界面控制芯片通过所述接触式接口与通信终端及所述智能卡软掩膜芯片进行数据传输，所述双界面控制芯片通过所述13.56MHz非接触式接口与移动支付POS终端进行数据传输。

优选地，所述智能卡软掩膜芯片内核模块包括支撑移动通信功能的通信支撑模块和支撑移动支付功能的支付支撑模块。

有鉴于此，本发明还提供一种控制移动支付智能卡的控制方法。

一种控制如权利要求上述移动支付智能卡的方法，所述控制方法包括以下步骤：所述双界面控制芯片接收到指令并发送给所述智能卡软掩膜芯片；所述智能卡软掩膜芯片接收所述双界面控制芯片发送过来的指令，并中断当前正在处理的指令，开始处理新接收到的指令；以及所述智能卡软掩膜芯片调用相应的功能模块处理接收到的指令。

优选地，所述双界面控制芯片接收到指令并发送给所述智能卡软掩膜芯片之前进一步包括以下步骤：当所述双界面控制芯片的接触式接口接收到数据时，双界面控制芯片判断当前处理的指令是否为接触式指令，如果是则不处理，否则进入下一步骤。

优选地，所述双界面控制芯片接收到指令并发送给所述智能卡软掩膜芯片之前进一步包括以下步骤：当所述双界面控制芯片的非接触式接口接收到数据时，所述双界面控制芯片判断当前是否有指令在处理中，如果是则不再处理这条新指令，否则进入下一步骤。

优选地，所述双界面控制芯片通过接触式接口将接收到的指令发送给所述智能卡软掩膜芯片。

优选地，所述智能卡软掩膜芯片可对所述双界面控制芯片主动访问，如果所述智能卡软掩膜芯片对所述双界面控制芯片进行主动访问，所述主动访问动作封装在由所述智能卡软掩膜芯片返回给所述双界面控制芯片的数据中，否则所述智能卡软掩膜芯片返回给所述双界面控制芯片的数据只包含对指令的响应。

优选地，所述双界面控制芯片收到所述智能卡软掩膜芯片返回的数据，需要判断返回的数据是指令的响应，还是包含对所述双界面控制芯片M1访问的主动访问指令包；如果是所述双界面控制芯片之前发出指令的响应数据，则本条指令的处理结束；如果是所述智能卡软掩膜芯片对所述双界面控制芯片的主动访问指令，所述双界面控制芯片则根据该主动访问指令执行，并将结果返回给所述智能卡软掩膜芯片。

本发明所提供的13.56MHz双芯片的移动支付智能卡，可以完全兼容现有应用最广泛的非接触式应用环境，同时通过集成的大容量智能卡软掩膜芯片扩大了应用空间，而且软掩膜方式的智能卡芯片可以更好地适应通信应用不断变化的需求，也缩短了开发时间。

【附图说明】

图1为本发明的优选实施例的双芯片移动支付智能卡的示意图。

图2为图1中的双芯片移动支付智能卡的移动支付过程。

图3为图1中的双芯片移动支付智能卡的通信过程。

图4为对图1中的双芯片移动支付智能卡的控制过程。

图5为图1中的智能卡软掩膜芯片对双界面控制芯片的主动访问过程。

【具体实施方式】

为了更好地理解本发明，以下将结合附图对发明的实施例进行详细的说明。

为克服现有各种移动支付智能卡技术方案存在的问题，本发明提出了一种双芯片的13.56MHz双界面移动支付智能卡方案。如图1中所示，该智能卡100上封装了两颗不同功能的芯片，分别是一颗13.56MHz双界面控制芯片M1和智能卡软掩膜芯片M2，其中13.56MHz双界面控制芯片M1负责通信控制，智能卡软掩膜芯片M2负责数据处理。双界面控制芯片M1和智能卡软掩膜芯片M2可通过SIP(System In a Package，系统级封装)工艺集成在智能卡100上。

双界面控制芯片M1是实现和外部数据进行交换的控制芯片，其包含Mifare功能，可以兼容现有应用最广泛的13.56MHz非接触式应用。分别面向接触式和非接触式工作环境，双界面控制芯片M1芯片提供两种基本接口。一种是接触式接口(即图1中的IO1和IO2)，符合ISO 7186-3协议，也可以根据需要扩展到其它接触式接口标准，另一种是13.56MHz的非接触式无线接口(即图1中的RF IO)，要求符合ISO射频标准，即ISO 14443A、ISO 15693等。智能卡100通过双界面控制芯片M1的接口IO1和手机200终端进行接触式通信，通过接口RF IO和POS机300进行无线通信，而双界面控制芯片M1则通过其接口IO2和智能卡软掩膜芯片M2上的接口IO3与智能卡软掩膜芯片M2进行数据交换，指令在M2芯片中完成处理，处理结果经接口IO2由智能卡软掩膜芯片M2返回给手机200或POS机300。接口IO1、IO2、IO3都符合ISO 7816-3标准。

双界面控制芯片M1作为通信控制芯片，将上述两种接口发送的不同数据按统一的传输格式通过接触式接口IO2发送至智能卡软掩膜芯片M2的接触式接口IO3，智能卡软掩膜芯片M2对接收到的数据进行处理。双界面控制芯片M1和智能卡软掩膜芯片M2的数据交换协议可参考ISO 7816-3协议。

智能卡软掩膜芯片M2通过接触式接口IO3接收到双界面控制芯片M1传输过来的指令数据，根据指令的不同来调用其内部不同的功能模块进行处理。为了支持移动通信功能及近场支付功能，智能卡软掩膜芯片M2的内核模块包含对移动通信功能的支撑模块——通信支撑模块K1以及对支付功能的支撑模块——支付支撑模块K2，这两种功能模块都符合对应的国际或国内技术规范，例如：ETSI GSM协议规范、PBOC钱包规范等。由于智能卡100是软掩膜方式，这两个支撑模块K1、K2可以根据用户需求随时进行新的开发，而无需进行周期漫长的掩膜开发。

对于移动支付环境，其流程如图2中所示。当进行近场支付时，在步骤S1中，POS机300根据用户的支付动作，将近场支付交易指令进行打包并通过13.56MHz无线方式将指令进行发送。在步骤S2中，该智能卡100的双界面控制芯片M1通过非接触式接口RF IO与POS机300进行通讯以获取交易指令，并按照一定格式重新打包后通过接触式接口IO2发送给智能卡软掩膜芯片M2。在步骤S3中，智能卡软掩膜芯片M2通过接触式接口IO3接收交易指令并进行处理(利用支付功能支撑模块K2)，处理后的结果再通过接触式接口IO3返回给双界面控制芯片M1。在步骤S4中，双界面控制芯片M1通过接触式接口IO2接收处理结果，并重新打包以通过13.56MHz无线方式发送给POS机300。在步骤S5中，POS机300通过无线方式收到智能卡软掩膜芯片M2返回的处理结果，显示对应的支付响应信息给用户。

对于移动通信环境，其流程如图3中所示。当进行通信时，在步骤T1中，手机200根据功能需要，以ISO 7816-3协议方式给智能卡100发起通信指令，例如：执行鉴权的指令、执行事件触发的指令或者卡片状态轮询指令，并传输给双界面控制芯片M1。在步骤T2中，双界面控制芯片M1收到手机200发送的指令，并将手机指令转发给智能卡软掩膜芯片M2。在步骤T3中，智能卡软掩膜芯片M2通过其ISO 7816接口收到双界面控制芯片M1转发的手机通信指令，调用相应的功能模块(通信支撑模块K1)进行处理，返回处理结果给双界面控制芯片M1。在步骤T4中，双界面控制芯片M1收到智能卡软掩膜芯片M2发来的指令处理结果，将结果通过接口IO1返回到手机200。在步骤T5中，手机200收到智能卡100的处理结果，进行后续操作，例如：建立呼叫、执行STK动作等。

作为一种支持近场支付功能的特殊通信智能卡100，双界面控制芯片M1需要保证ISO 7816接触式接口(接触式接口IO1)的数据被优先处理。无论何时，双界面控制芯片M1从其接触式接口IO1上得到的数据都应第一时间传递给智能卡软掩膜芯片M2进行优先处理，即使智能卡软掩膜芯片M2正在处理非接触式接口RF IO传入的数据。

双界面控制芯片M1和智能卡软掩膜芯片M2之间的这种指令控制过程如图4中所示。双界面控制芯片M1的ISO 7816接触式接口(非接触式接口IO1)和非接触式接口RF IO可以独立地各自接收数据，互不干扰。在步骤P1中，当ISO7816接触式接口IO1接收到数据时，双界面控制芯片M1判断当前处理的指令是否为接触式指令，如果是则不处理，否则进入步骤P3。在步骤P3中，双界面控制芯片M1通过其附加的接触式接口IO2将收到的接触式指令发送出去给智能卡软掩膜芯片M2。在步骤P2中，当非接触式接口RF IO接收到数据时，双界面控制芯片M1判断当前是否有指令在处理中，如果是则不再处理这条新指令，否则进入步骤P4。在步骤P4中，双界面控制芯片M1通过其附加的接触式接口IO2将收到的非接触式指令发送出去给智能卡软掩膜芯片M2。在步骤P5中，智能卡软掩膜芯片M2以中断方式接收双界面控制芯片M1发送过来的指令，然后中断当前正在处理的指令，开始处理新接收到的指令。在步骤P6中，智能卡软掩膜芯片M2调用相应的功能模块(通信支撑模块K1或支付支撑模块K2)处理收到的指令。

智能卡软掩膜芯片M2可以主动发起对双界面控制芯片M1的数据或功能的访问。如图5中所示，指令由双界面控制芯片M1包装发起，传递给智能卡软掩膜芯片M2，在步骤R1中，智能卡软掩膜芯片M2对传入的指令进行处理，处理过程中可能需要访问双界面控制芯片M1的数据或者功能；如果智能卡软掩膜芯片M2要发起对双界面控制芯片M1的主动访问，则在步骤R2中，将该主动访问动作封装在返回给双界面控制芯片M1的数据中，否则智能卡软掩膜芯片M2返回给双界面控制芯片M1的数据只包含对指令的响应；在步骤R3中，双界面控制芯片M1收到智能卡软掩膜芯片M2返回的数据，需要判断返回的数据是指令的响应，还是一个包含对双界面控制芯片M1访问的主动访问指令包；如果是双界面控制芯片M1之前发出指令的响应数据，则本条指令的处理结束；如果是智能卡软掩膜芯片M2对双界面控制芯片M1的主动访问指令，双界面控制芯片M1则根据该主动访问指令执行，并将结果返回给智能卡软掩膜芯片M2，智能卡软掩膜芯片M2继续步骤R1及其后续步骤的处理，直到智能卡软掩膜芯片M2对双界面控制芯片M1的主动访问指令交互完毕，并返回最初双界面控制芯片M1发起指令的响应为止。

上述智能卡100集成了双界面控制芯片M1，从而保留了对现有13.56MHz支付环境的优良兼容能力，而集成的另外一颗大容量智能卡软掩膜芯片M2则可以支撑电信增值应用的大容量用户空间需求，两颗芯片M1、M2按照上述控制方法协同工作。

本发明采用13.56MHz双界面控制芯片和普通智能卡芯片进行集成，可以获得一种低成本的移动支付智能卡解决方案，有助于移动支付产业的发展。此外，本发明的智能卡在能获得更大的电信增值应用环境的同时，也相应缩短了掩膜开发的时间。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种移动支付智能卡，其特征在于：所述移动支付智能卡上集成有控制通信的13.56MHz双界面控制芯片和处理数据的智能卡软掩膜芯片，所述13.56MHz双界面控制芯片可与通信终端或移动支付终端进行通信，所述智能卡软掩膜芯片可与所述双界面控制芯片进行数据交换。

2.根据权利要求1所述的移动支付智能卡，其特征在于：所述13.56MHz双界面控制芯片与所述智能卡软掩膜芯片通过系统级封装工艺集成在所述移动支付智能卡上。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的移动支付智能卡，其特征在于：所述13.56MHz双界面控制芯片具有接触式接口和13.56MHz非接触式接口，所述双界面控制芯片通过所述接触式接口与通信终端及所述智能卡软掩膜芯片进行数据传输，所述双界面控制芯片通过所述13.56MHz非接触式接口与移动支付POS终端进行数据传输。

4.根据权利要求3所述的移动支付智能卡，其特征在于：所述智能卡软掩膜芯片内核模块包括支撑移动通信功能的通信支撑模块和支撑移动支付功能的支付支撑模块。

5.一种控制如权利要求1所述的移动支付智能卡的方法，所述控制方法包括以下步骤：

所述双界面控制芯片接收到指令并发送给所述智能卡软掩膜芯片；

所述智能卡软掩膜芯片接收所述双界面控制芯片发送过来的指令，并中断当前正在处理的指令，开始处理新接收到的指令；以及

所述智能卡软掩膜芯片调用相应的功能模块处理接收到的指令。

6.根据权利要求5所述的移动支付智能卡的控制方法，其特征在于所述双界面控制芯片接收到指令并发送给所述智能卡软掩膜芯片之前进一步包括以下步骤：

当所述双界面控制芯片的接触式接口接收到数据时，双界面控制芯片判断当前处理的指令是否为接触式指令，如果是则不处理，否则进入下一步骤。

7.根据权利要求6所述的移动支付智能卡的控制方法，其特征在于所述双界面控制芯片接收到指令并发送给所述智能卡软掩膜芯片之前进一步包括以下步骤：

当所述双界面控制芯片的非接触式接口接收到数据时，所述双界面控制芯片判断当前是否有指令在处理中，如果是则不再处理这条新指令，否则进入下一步骤。

8.根据权利要求6或7中任一项所述的移动支付智能卡的控制方法，其特征在于：所述双界面控制芯片通过接触式接口将接收到的指令发送给所述智能卡软掩膜芯片。

9.根据权利要求5所述的移动支付智能卡的控制方法，其特征在于：所述智能卡软掩膜芯片可对所述双界面控制芯片主动访问，如果所述智能卡软掩膜芯片对所述双界面控制芯片进行主动访问，所述主动访问动作封装在由所述智能卡软掩膜芯片返回给所述双界面控制芯片的数据中，否则所述智能卡软掩膜芯片返回给所述双界面控制芯片的数据只包含对指令的响应。

10.根据权利要求9所述的移动支付智能卡的控制方法，其特征在于：所述双界面控制芯片收到所述智能卡软掩膜芯片返回的数据，需要判断返回的数据是指令的响应，还是包含对所述双界面控制芯片M1访问的主动访问指令包；如果是所述双界面控制芯片之前发出指令的响应数据，则本条指令的处理结束；如果是所述智能卡软掩膜芯片对所述双界面控制芯片的主动访问指令，所述双界面控制芯片则根据该主动访问指令执行，并将结果返回给所述智能卡软掩膜芯片。

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