CN101908157B - Nfc-sim芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种NFC-SIM芯片，复位引脚上面的复位信号经过复位信号产生模块的处理以后，直接产生SCI7816串行接口模块的串口复位信号，当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态标志由SUSPENDED变为DEACTIVATED时，SWP接口模块向复位信号产生模块发送SWP复位请求信号，经过复位信号产生模块的处理以后，直接产生SWP接口模块的SWP复位信号，做到两个模块的复位完全隔离开。本发明的NFC-SIM芯片，还能够大大的降低NFC应用中SWP的功耗损失并且能真正做到随时休眠及时唤醒。
Description
技术领域
本发明属于芯片设计领域，特别涉及一种NFC-SIM芯片。
背景技术
NFC(Near Field Communication，近场通讯)是一种无线连接技术，与现有非接触智能卡技术兼容，目前已经成为越来越多主要厂商支持的正式标准。NFC同时还是一种近距离连接协议，提供各种设备间轻松、安全、迅速而自动的通信。与无线世界中的连接方式相比，NFC是一种近距离的私密通信方式，它结合了非接触式感应以及无线连接技术，作用于13.56MHz频带，传输距离仅约为10公分，传输速度目前为106kbit/秒～424kbit/秒。它不仅符合ISO 18092、ISO 21481、ECMA(340、352及356)和ETSI TS 102190标准，而且还与采用ISO 14443A、B标准广泛应用的非接触智能卡基础设备兼容，因此成为近年来手机提供移动支付、服务接收服务的最佳解决方案。与其它短距离无线通讯技术相比，NFC更安全，反应时间更短，因此非常适合作为无线传输环境下的电子钱包技术，交易快速且具安全性。
NFC-SIM芯片是一种智能卡芯片，但不仅简单实现SIM(智能卡)的功能，还应用于目前广泛关注和流行的近场通讯(NFC，Near FieldCommunication)当中，主要活跃在各种移动小额支付及手机门票、身份识别等领域。
SWP(Single Wire Protocol，ETSI TS 102613)全名单线协议，是NFC应用中用来连接CLF(Contactless Front-end，非接触前端芯片)芯片和NFC-SIM(近场通讯智能卡)芯片使用的接口协议。SWP是在一根单线上实现全双工通讯，定义了S1和S2两个方向的信号，CLF和NFC-SIM芯片通过SWP接口引脚互连，其上电压信号为S1，电流信号为S2，NFC-SIM芯片通过解析CLF传送过来的S1电压信号从而解析获得对方传送过来的数据，同时NFC-SIM芯片通过调节电流大小(即S2信号)，向CLF发送信号，这样就实现了用一根单一线实现全双工的数据传输，如图1所示。NFC-SIM芯片通过对S1信号进行解析在内部产生SWP_state(SWP状态标志)。SWP是目前NFC应用中最具有未来前景的解决方案。在手机门票和小额支付等领域被广泛接受和采纳。
常见NFC-SIM芯片，集成了SWP接口，引脚一共有8个，引脚定义符合ISO7816带触点的集成电路卡规范，如图2所示，其中C1为工作电压引脚VCC、C2为复位引脚RST、C3为时钟引脚CLK、C5为地引脚GND、C7为输入输出引脚，通常是SCI7816串行通讯接口，C4、C8已被国际标准组织扩展为新一代SIM卡的高速接口，C6作为SWP接口引脚，在NFC-SIM芯片利用此引脚来实现SWP接口协议，从而与外界的CLF芯片通讯交互数据。传统SIM卡芯片的通讯接口是SCI7816，此接口是用来连接SIM卡和手机等之间的数据通讯，在增加了SWP接口以后不仅需要保证SWP接口的正常工作，更重要的是要考虑如何让SWP和SCI7816两个数据接口独立工作互不干扰。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种NFC-SIM芯片，能实现SWP和SCI7816两个数据接口独立工作互不干扰。
为解决上述技术问题，本发明的NFC-SIM芯片，包括系统控制模块、SWP接口模块、SCI7816串行接口模块，引脚定义符合ISO7816带触点的集成电路卡规范，具有工作电压引脚、复位引脚、时钟引脚、地引脚、SWP接口引脚、输入输出引脚及两个高速接口引脚共八个引脚，SCI7816串行接口模块接输入输出引脚，SWP接口模块接SWP接口引脚，NFC-SIM芯片利用SWP接口引脚实现SWP接口协议，与外界的CLF芯片通讯交互数据，SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态SUSPENDED(空闲状态)或DEACTIVATED(非活动状态)；其特征在于，还包括复位信号产生模块，NFC-SIM芯片正常工作以后，如果复位引脚向NFC-SIM芯片发送复位信号，那么复位信号产生模块只向SCI7816串行接口模块发送串口复位信号，而不向SWP接口模块发送SWP复位信号，此时只复位SCI7816串行接口模块，而不直接复位SWP接口模块，当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态由SUSPENDED变为DEACTIVATED时，SWP接口模块向复位信号产生模块发出的SWP复位请求信号，复位信号产生模块收到SWP复位请求信号后只向SWP接口模块发送SWP复位信号，而不向SCI7816串行接口模块发送串口复位信号，此时只复位SWP接口模块，而不直接复位SCI7816串行接口模块。
所述NFC-SIM芯片，还包括唤醒信号产生电路，所述SWP接口模块复位完成以后，如果SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态仍然为DEACTIVATED，所述系统控制模块控制将SWP接口模块的时钟关掉，当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态为DEACTIVATED时，若同CLF芯片相连的SWP接口引脚上的S1信号出现上拉电平，则唤醒信号产生电路产生唤醒信号，系统控制模块控制开放SWP接口模块的时钟。
本发明的NFC-SIM芯片，复位引脚C2上面的复位信号RSTN经过复位信号产生模块的处理以后，直接产生SCI7816串行接口模块的串口复位信号SCI7816，当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态由SUSPENDED变为DEACTIVATED时，SWP接口模块向复位信号产生模块发送SWP复位请求信号，经过复位信号产生模块的处理以后，直接产生SWP接口模块的SWP复位信号rstn_swp，做到两个模块的复位完全隔离开，能实现SWP和SCI7816两个数据接口独立工作互不干扰。本发明的NFC-SIM芯片，还能够大大的降低NFC应用中SWP的功耗损失，并且还能真正做到随时休眠及时唤醒。
附图说明
下面结合附图及具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1是SWP单线协议示意图；
图2是SIM芯片引脚示意图；
图3是本发明的NFC-SIM芯片一实施方式示意图；
图4是本发明的NFC-SIM芯片一实施方式SWP接口模块唤醒波形示意图；
图5是本发明的NFC-SIM芯片一实施方式SWP接口模块的唤醒流程示意图。
具体实施方式
本发明的NFC-SIM芯片一实施方式如图3所示，包括系统控制模块、SWP接口模块、SCI7816串行接口模块、复位信号产生模块、唤醒信号产生电路，具有8个引脚，引脚定义符合ISO7816带触点的集成电路卡规范，其中C1为工作电压引脚VCC、C2为复位引脚RST、C3为时钟引脚CLK、C5为地引脚GND、C7为SCI7816串行接口模块输入输出引脚，C4、C8为高速接口，C6作为SWP接口引脚，NFC-SIM芯片利用此引脚来实现SWP接口协议，从而与外界的CLF芯片通讯交互数据。所述NFC-SIM芯片，当工作电压引脚C1加工作电压VCC后，芯片上电复位POR(Power On Reset)，复位整个芯片包括SWP接口模块和SCI7816串行接口模块。芯片正常工作以后，如果复位引脚C2上发生Reset，即复位引脚C2向NFC-SIM芯片发送复位信号，那么复位信号产生模块只向SCI7816串行接口模块发送串口复位信号rstn_sci7816，而不向SWP接口模块发送SWP复位信号rstn_swp，此时只允许复位SCI7816串行接口模块，而不允许直接复位芯片和SWP接口。接SWP接口引脚的SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态SUSPENDED(空闲状态)或DEACTIVATED(非活动状态)，当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态由SUSPENDED(空闲状态)变为DEACTIVATED(非活动状态)时，SWP接口模块向复位信号产生模块发出SWP复位请求信号reset_request，复位信号产生模块收到SWP复位请求信号reset_reques后只向SWP接口模块发送SWP复位信号rstn_swp，而不向SCI7816串行接口模块发送串口复位信号rstn_sci7816，此时只允许复位SWP接口模块，而不允许直接复位芯片和SCI7816串行接口模块。
所述NFC-SIM芯片正常工作以后，SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态为DEACTIVATED会发生SWP接口模块复位，SWP接口模块复位完成以后，如果SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态仍然为DEACTIVATED，NFC-SIM芯片为了省功耗，系统控制模块会控制将SWP接口模块的时钟关掉，当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态标志DEACTIVATED，若同CLF芯片相连的SWP接口引脚C6上的S1信号出现上拉电平，则唤醒信号产生电路产生唤醒信号，系统控制模块控制开放SWP接口模块的时钟，此时SWP接口模块被唤醒，唤醒信号产生电路产生唤醒信号NFC-SIM芯片可以马上接受从SWP接口引脚过来的数据。SWP接口模块的唤醒波形示意图如图4所示，SWP接口模块的唤醒流程示意图如图5所示，唤醒信号的产生与SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态以及S1信号相关。SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态为DEACTIVATED，且S1电平由低变高的时候唤醒信号产生电路马上产生唤醒信号。一SWP唤醒电路实现方式是，用寄存器的CK端连接SWP接口引脚上译码出来的S1信号，用当前SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态为DEACTIVATED的条件作为前述寄存器的D端，前述寄存器的Q端输出作为唤醒信号。
由SWP的协议中可以看出，只有CLF芯片才有权利让SWP接口模块解析得到的SWP状态进入DEACTIVATED状态，这种情况下我们的NFC-SIM芯片设计中采用的理念是认为CLF芯片可能接受数据包错乱，需要复位NFC-SIM芯片的SWP接口模块，因为一般情况下SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态只需要进入SUSPENDED状态即可，无需进入DEACTIVATED状态。因此一旦SWP接口模块解析得到的SWP状态由SUSPENDED进入DEACTIVATED，复位SWP接口模块的动作应该马上发生，本发明的NFC-SIM芯片，采用的技术方案是，SWP接口模块输出一个复位请求信号给复位信号产生模块，由复位信号产生模块再输出SWP接口模块的SWP复位信号返回给SWP接口模块。
本发明的NFC-SIM芯片，复位引脚C2上面的复位信号RSTN经过复位信号产生模块的处理以后，直接产生SCI7816串行接口模块的串口复位信号SCI7816，当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态由SUSPENDED变为DEACTIVATED，SWP接口模块向复位信号产生模块发送SWP复位请求信号，经过复位信号产生模块的处理以后，直接产生SWP接口模块的SWP复位信号rstn_swp，做到两个模块的复位完全隔离开。
本发明的NFC-SIM芯片，能够大大的降低NFC应用中SWP的功耗损失，并且还能真正做到随时休眠及时唤醒。
Claims (2)
1.一种NFC-SIM芯片，包括系统控制模块、SWP接口模块、SCI7816串行接口模块，引脚定义符合ISO7816带触点的集成电路卡规范，具有工作电压引脚、复位引脚、时钟引脚、地引脚、SWP接口引脚、输入输出引脚及两个高速接口引脚共八个引脚，SCI7816串行接口模块接输入输出引脚，SWP接口模块接SWP接口引脚，NFC-SIM芯片利用SWP接口引脚实现SWP接口协议，与外界的CLF芯片通讯交互数据，SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到SWP状态SUSPENDED或DEACTIVATED；其特征在于，还包括复位信号产生模块，NFC-SIM芯片正常工作以后，如果复位引脚向NFC-SIM芯片发送复位信号，那么复位信号产生模块只向SCI7816串行接口模块发送串口复位信号，而不向SWP接口模块发送SWP复位信号，此时只复位SCI7816串行接口模块，而不直接复位SWP接口模块；当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态由SUSPENDED变为DEACTIVATED时，SWP接口模块向复位信号产生模块发出SWP复位请求信号，复位信号产生模块收到SWP复位请求信号后只向SWP接口模块发送SWP复位信号，而不向SCI7816串行接口模块发送串口复位信号，此时只复位SWP接口模块，而不直接复位SCI7816串行接口模块。
2.根据权利要求1所述的NFC-SIM芯片，其特征在于，还包括唤醒信号产生电路，所述SWP接口模块复位完成以后，如果SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态仍然为DEACTIVATED，所述系统控制模块控制将SWP接口模块的时钟关掉；当SWP接口模块对SWP接口引脚上的S1信号解析得到的SWP状态为DEACTIVATED时，若同CLF芯片 相连的SWP接口引脚上的S1信号出现上拉电平，则唤醒信号产生电路产生唤醒信号，系统控制模块控制开放SWP接口模块的时钟。
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