CN101916391A - 一种移动支付智能卡及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明描述的移动支付智能卡以SIP方式集成有主控的通信智能卡芯片和用作支付功能的金融智能卡芯片，主控芯片与手机或其它外设进行通信，并对附属支付智能卡芯片进行访问控制，本发明具有接触式和非接触式功能，接触式功能由主控芯片控制，非接触功能由金融智能卡芯片控制。主控芯片是大容量软掩膜芯片，可支持变化多端的通信应用需求，而主控芯片对附属支付芯片的访问控制，使得本发明藉由主控芯片提供的电信功能，实现对金融账户信息查询、空中圈存等STK扩展。附属支付芯片独立于主控芯片执行非接触功能，两块芯片并行处理架构使得本发明综合稳定性更高；而附属支付芯片的物理独立，保证了数据具有金融级别的高安全性。

Description

一种移动支付智能卡及其控制方法

【技术领域】

本发明涉及一种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 Field Communication，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通信智能卡来实现。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。

带集成支付功能的通信智能卡要求在实现对通信功能支持的同时，还可以支持RF接口以支持近场支付等非接触功能，因此也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。

与目前金融领域使用的一般双界面卡不同的是，带支付功能的通信智能卡要求卡片可以保证接触式接口的功能和非接触式接口的功能互不干扰，能够处理两个接口数据可能的碰撞情况。

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/IEC 14443 A&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 14443 A&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。另外，由于移动支付的应用特点，从手机和卡之间的接触式接口和卡片的无线RF接口可能同时收到数据，对于单芯片的移动支付卡，由于处理能力有限，往往就需要抛弃RF接口的数据以保证手机功能正常，这一定程度上影响了用户使用体验感。

(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，保证金融行业的高安全需求，同时还要适应多变的移动通信业务需求，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，本发明提供一种集成了通信智能卡芯片和支付智能卡芯片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用作主控的通信智能卡芯片和用作支付功能的金融智能卡芯片，所述主控通信智能卡芯片是一颗软掩膜芯片，能够完成对通信功能的支持，并访问控制附属集成的双界面支付智能卡芯片，所述附属双界面支付智能卡芯片为13.56MHz，可独立执行非接支付功能，也可在主控通信智能卡芯片的控制下获得数据执行接触式功能。

优选地，所述主控通信智能卡软掩膜芯片与所述13.56MHz双界面支付智能卡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，所述附属双界面支付智能卡芯片具有接触式接口和13.56MHz非接触式接口，所述附属双界面支付智能卡芯片通过所述13.56MHz RF非接触式接口与移动支付POS终端进行数据传输，所述附属双界面支付智能卡芯片通过所述接触式接口IO3与主控通信智能卡软掩膜芯片IO2接口连接，在主控通信智能卡芯片的控制下从外部设备如读写器获得数据。附属双界面支付智能卡芯片所述接触式接口与所述通信智能卡芯片以ISO7816-3协议连接，但两颗芯片以其它连接协议进行连接，也应视作本方法的实施例。

优选地，所述主控通信智能卡软掩膜芯片通过对电源开关的控制，从而控制是否给附属双界面支付智能卡芯片供电，从而决定是否启动附属双界面支付智能卡芯片的接触式功能。

优选地，所述主控通信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付芯片访问控制模块。

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。

优选地，所述主控通信智能卡芯片通过IO4控制电源开关：当IO4处于低电平状态，电源开关为断开状态，当IO4处于高电平状态，电源开发为接通状态。类似地，如果采取相反的状态进行电源开关的控制方法，或基于IO4数据进行电源开关的控制方法，也适用于本发明。

一种控制上述移动支付智能卡的方法，所述控制方法包括以下步骤：读写器等外部设备要访问所述附属双界面支付智能卡芯片时，先发送片选附属芯片的指令给本发明的卡片，主控通信智能卡芯片收到该指令后，控制电源开关开关为接通状态，使得附属双界面支付智能卡芯片的接触式功能被激活，然后主控通信智能卡芯片继续接收从外部读写器设备发送的指令，直接透明转并发送给所述附属双界面支付智能卡芯片；所述主控通信智能卡芯片接收到片选主控芯片的指令时，关闭电源开关，从而使得附属双界面支付智能卡芯片的接触式接口停止工作。主控通信智能卡芯片对附属双界面支付智能卡芯片的这种控制，使得附属双界面支付智能卡芯片可以藉由接触式读写器完成应用下载，个人化等操作，也使得由主控通信智能卡芯片发送过来的金融账户查询指令或者圈存指令等被执行。

优选地，所述主控通信智能卡芯片在关闭电源开关时，本发明描述的移动支付卡包含的主控通信智能卡芯片和附属双界面支付智能卡芯片将各自独立工作，此时附属双界面支付智能卡芯片通过外接的线圈以RF非接触方式工作。

优选地，所述主控通信智能卡芯片控制附属的双界面支付智能卡芯片时，接通电源开关，附属双界面支付智能卡芯片将被上电复位切换到接触式工作模式，即使其处于非接触工作模式，这种切换使得附属双界面支付智能卡芯片稳定地保持在一种确定工作状态，确保其可靠性。

本发明所提供的双芯片移动支付智能卡为13.56MHz，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为本发明的优选实施例的支付芯片接触式功能工作流程。

图3为本发明的优选实施例的通信芯片对支付芯片的访问实现STK账户查询例。

图4为本发明的优选实施例的通信芯片对支付芯片的访问实现空中圈存例。

【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，本发明提出了一种由双芯片构成的具备通信功能和13.56MHz非接功能的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，分别是一颗用作主控芯片的通信智能卡软掩膜芯片M1和一颗附属的13.56MHz双界面支付智能卡芯片M2，其中附属双界面支付智能卡芯片M2负责完成与支付相关的功能，主控通信智能卡软掩膜芯片M1负责通信功能，并能够对附属双界面支付智能卡芯片M2进行访问和控制。主控通信智能卡软掩膜芯片M1和附属双界面支付智能卡芯片M2通过SIP(System In a Package，系统级封装)工艺集成在智能卡100上。

附属双界面支付智能卡芯片M2是一颗普通的双界面支付芯片，可以选择包含Mifare功能，能够兼容现有应用最广泛的13.56MHz非接触式应用。附属双界面支付智能卡芯片M2支持两种基本接口。一种是接触式接口(即图1中的IO3)，符合ISO 7186-3协议，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通过主控通信智能卡芯片M1的接口IO1和手机或者其它接触式读写器连接，并通过接口IO2对附属双界面支付智能卡芯片M2的IO3接口进行控制。如图2，当读写器选择附属双界面支付智能卡芯片M2时，主控通信智能卡芯片M1将从IO1收到的所有接触式指令经IO2透明转发给附属双界面支付智能卡芯片M2，而芯片M2的处理结果则从IO3经M1芯片的IO2，然后从IO1返回给读写器等外部设备，从而使得附属双界面支付智能卡芯片M2完成接触式环境下的工作；附属双界面支付智能卡芯片M2通过接口RF IO和POS机300进行无线通信，指令在M2芯片中完成处理，处理结果也由RF接口直接返回给POS机300。

主控通信智能卡芯片M1和附属双界面支付智能卡芯片M2通过IO2-IO3接口，以ISO7816-3协议连接。主控通信智能卡芯片M1和附属双界面支付智能卡芯片M2之间设置有一个电源开关，主控通信智能卡软掩膜芯片M1通过对电源开关的控制，从而控制是否给附属双界面支付智能卡芯片供电，从而决定是否启动附属双界面支付智能卡芯片的接触式功能。

主控通信智能卡芯片M1既可以按前述由片选指令选择将外部指令透明传输给附属双界面支付智能卡芯片M2处理，主控通信智能卡芯片M1也可以根据功能需要，直接发起对芯片M2的访问或控制。如图3，以支付账户的STK查询功能为实施例，当用户通过手机STK菜单选择支付账户查询功能时，由于支付账户信息在支付芯片M2上，于是主控芯片M1接通电源开关S，使得支付芯片M2被上电复位，进入接触式功能模式，主控芯片M1将账户查询的APDU指令通过IO2发送到支付芯片M2，支付芯片M2进行处理，返回查询结果给主控芯片M1，主控芯片M1关闭电源开关S，并将结果显示到手机界面。类似的实施例，如图4，执行空中圈存的移动支付功能时，主控芯片M1将收到的空中圈存指令组装成APDU来控制支付芯片M2，从而完成对支付账户的圈存功能。

上述金融账户信息的STK查询以及空中圈存都属于本方法主控芯片对金融智能卡芯片的移动支付功能扩展，主控芯片对金融智能卡芯片能够支持的其它功能访问，也属于本方法的实施例。

主控通信智能卡芯片M1包含了通信支撑模块K1和支付芯片访问控制模块K2，模块K1包含用于通信业务的各种支撑模块，符合ETSI系列标准，模块K2根据功能需要，通过IO4控制电源开关的接通或关闭，从而使得支付芯片M1处于接触式工作模式或者非接触工作模式。

上述智能卡100集成了附属双界面支付智能卡芯片M2，从而保留了对现有13.56MHz支付环境的优良兼容能力，而集成的另外一颗主控大容量智能卡软掩膜芯片M1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按照上述控制方法独立或协同工作。

本发明采用大容量软掩膜通信智能卡芯片和13.56MHz双界面支付智能卡芯片进行集成，可以获得一种同时符合通信功能需求和金融功能需求的低成本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，包括用作主控的通信智能卡芯片和附属的用作支付的金融智能卡芯片，所述通信智能卡芯片用于与接触式外设通讯进行通信，并对所述金融智能卡芯片进行访问控制，所述金融智能卡芯片用于执行非接支付功能，同时能够在所述通信智能卡芯片的控制下与接触式外设通讯，执行接触式功能。

2.根据权利要求1所述的一种移动支付智能卡，其特征在于，所述的金融智能卡芯片具有接触式接口和非接触式接口，所述金融智能卡芯片通过所述非接触式接口与无线POS终端连接，通过所述接触式接口与所述通信智能卡芯片连接，从而实现在所述通信智能卡芯片的控制下与接触式外设通讯。

3.根据权利要求1或2所述的一种移动支付智能卡，其特征在于，所述金融智能卡芯片的接触式接口与所述通信智能卡芯片以ISO 7816-3协议连接。

4.根据权利要求1-3之一所述的一种移动支付智能卡，其特征在于，所述的通信智能卡芯片和金融智能卡芯片之间设置有电源开关，所述通信智能卡芯片通过对电源开关的控制，来控制是否给所述金融智能卡芯片供电，从而决定是否启用所述金融智能卡芯片的接触式功能。

5.根据权利要求4所述的一种移动支付智能卡，其特征在于，所述的通信智能卡芯片包括通信支撑模块和支付芯片访问控制模块，所述通信支撑模块用于支撑移动通信功能，所述对电源开关的控制通过所述支付芯片访问控制模块实现。

6.根据权利要求2-5之一所述的一种移动支付智能卡，其特征在于，所述非接触式接口频率为13.56MHz。

7.根据权利要求1-6之一所述的一种移动支付智能卡，其特征在于，所述通信智能卡芯片为软掩膜芯片。

8.根据权利要求1-7之一所述的一种移动支付智能卡，其特征在于，所述通信智能卡芯片与所述金融智能卡芯片通过系统级封装工艺集成在移动支付智能卡上。

9.一种控制权利要求1-8之一所述的移动支付智能卡的方法，包括以下步骤：

金融智能卡芯片用于执行非接支付功能时，所述主控通信智能卡芯片控制电源开关为非接通状态，停止所述金融智能卡芯片的接触式功能，直接执行非接支付功能；

接触式外设需要访问所述金融智能卡芯片时，发送控制指令给通信智能卡芯片从而控制电源开关为接通状态，使得所述金融智能卡芯片的接触式功能被激活，然后所述通信智能卡芯片继续接收接触式外设发送的指令，直接透明转发给所述金融智能卡芯片，从而实现接触式外设对支付智能卡芯片的各种接触式功能的执行，或者通信智能卡根据逻辑功能的需要自主决定控制电源的开关，从而使得所述金融智能卡芯片能够被通信智能卡芯片以接触式方式访问。

10.根据权利要求9所述的一种控制移动支付智能卡的方法，其特征在于，所述通信智能卡芯片通过对金融智能卡芯片的主动访问控制，能够实现对金融账户信息的STK查询和空中圈存。

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