CN101957931B - 一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片 - Google Patents
一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101957931B CN101957931B CN 200910088803 CN200910088803A CN101957931B CN 101957931 B CN101957931 B CN 101957931B CN 200910088803 CN200910088803 CN 200910088803 CN 200910088803 A CN200910088803 A CN 200910088803A CN 101957931 B CN101957931 B CN 101957931B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- chip
- module
- radio frequency
- intelligent card
- identification
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Mobile Radio Communication Systems (AREA)
- Credit Cards Or The Like (AREA)
Abstract
本发明提出了一种集成超高频RFID功能的智能卡芯片，同时也提供了该芯片工作的方法。本发明所述智能卡芯片包括微控制器模块和超高频RFID模块，以及用于控制该芯片的寄存器模块。其中微控制模块符合ISO/IEC 7816规范，超高频RFID模块符合ISO18000-6C和EPC CLASS-1/Gen-2规范，微控制器模块和RFID模块通过内部总线进行互联和协同工作。通过寄存器模块控制微控制器模块和超高频RFID模块，使得整个芯片既能工作在Tag(识别卡)模式，也能工作在Reader(读写器)模式。
Description
技术领域
本发明属于智能卡/集成电路芯片设计和应用领域，尤其涉及集成超高频射频识别功能的智能卡芯片设计和应用。
背景技术
智能卡芯片(也称IC卡芯片)，是一种将存储、安全、IO接口、数据处理功能集成到一个集成电路中的芯片。该类芯片可以分为存储卡芯片和微处理器芯片两大类别。其中微处理器芯片采用微处理器作为核心。智能卡的基本特性和功能在ISO/IEC 7816系列标准中规定，图2描述了一个微处理器智能卡芯片的典型结构。其中硬件部分包括用于计算和控制的CPU、用于缓存运行时程序和数据的随机存取存储器(SRAM/SDRAM/DRAM)、用于存储程序代码的只读和非挥发性存储器(ROM/EEPROM/FLASH)、用于和外部环境进行通信的ISO/IEC 7816接口，这些模块通过内部总线进行互联。
智能卡芯片由于其国际标准化、智能化和安全特性，可以封装为各种卡形态，应用于各个领域，其中最主要的是在手机终端中的应用。如在GSM制式手机中的SIM(SubscriberIndentity Module Card，用户识别模块)卡，在CDMA网络中使用的UIM卡，在3G网络中使用的USIM卡，这些卡产品都是将智能卡芯片镶嵌于塑料基片中构成的。在手机中，智能卡可以通过SAT和手机终端进行交互。所谓SAT，是一套卡内和手机终端交互的规范，SAT定义了一套标准调用接口，能够充分使用手机终端提供的功能，如要求手机终端显示或输入指定内容、启动手机终端接入互联网络等。
超高频RFID(UHF RFID)是指工作频率在300M~3GHz之间的超高频频段内的RFID，该频段RFID特点是工作频率高，可读写距离长，能够以无源方式工作，制造成本低。根据其工作模式可以分为Tag(识别卡)和Reader(读写器)两类。当作为Tag(识别卡)工作时，可以印制到各种商品上，实现物品的被识别。当作为Reader(读写器)工作时，可以远距离批量阅读Tag(识别卡)，实现物品的识别；Reader(读写器)也可以向Tag(识别卡)写入简单内容，实现对物品的标注。
随着超高频RFID技术的成熟，以及人们对物品追踪、识别、管理日益迫切的需求，超高频RFID将取代目前广泛使用的条码，成为标识物品的主要技术。如上所述，超高频RFID Tag(识别卡)可以比条码记录很多产品信息，而这些信息不仅对厂商有价值，对最终消费者也是有价值的。如最终消费者基于Tag(识别卡)，可以实现超市物品搜索、家庭物品管理、食品药品安全识别、物品个性化标注等功能。
但是目前超高频RFID Reader(读写器)都是作为专有设备，普通消费者不便使用，也就无法充分利用Tag(识别卡)中的信息。本发明实现了一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片，该芯片具有Tag(识别卡)和Reader(读写器)功能。
发明内容
本发明提出了一种集成超高频射频识别(RFID)功能的智能卡芯片及其工作方法。如图1所示，该图描述了本发明中所述智能卡芯片的各部分组成。
所述一种集成超高频RFID功能的智能卡芯片，包括硬件部分S1和寄存器模块S2。
所述硬件部分S1包括微控制器模块M1，超高频射频识别(RFID)模块M2，电源管理模块M3、时钟/复位模块M4构成。其中微控制器模块M1和RFID模块M2通过内部总线进行互联。
所述微控制器模块M1，符合ISO/IEC 7816规范，由用于计算和控制的CPU、用于缓存运行时程序和数据的随机存取存储器(SRAM/SDRAM/DRAM)、用于存储程序代码的只读存储器(ROM)和非挥发性存储器(EEPROM/FLASH)、用于和外部环境进行通信的输入输出接口模块ISO/IEC 7816IO接口构成。
所述超高频RFID模块M2，符合ISO18000-6C和EPC CLASS-1/Gen-2规范，M2通过内部总线和M1互联到一起，并共用存储空间。超高频RFID模块配合微控制器模块，既能工作在Tag(识别卡)模式，也能工作在Reader(读写器)模式。
所述超高频模块M2，由RF-Tranceiver模块、AD/DA模块、PA/LNA、调整解调模块、启动信号产生电路模块、微处理器构成。M2既能工作在Tag(识别卡)模式，也能工作在Reader(读写器)模式。
所述电源管理模块M3，用于为芯片内各功能模块提供稳定的电流和电压。
所述时钟/复位模块M4，能够为芯片提供时钟和复位信号。并且当RFID作为Tag(识别卡)模式工作时，能够通过收到的Reader(读写器)射频信号中提取同步时钟；当RFID作为Reader(读写器)模式工作时，能够产生工作用时钟。
所述寄存器模块S2，运行在该智能卡芯片内部，包括硬件驱动、COS、应用编程接口。寄存器模块可以控制超高频RFID模块M2，作为Tag(识别卡)方式工作，或者作为Reader(读写器)方式工作，并实现M2和其他接口模块的同时并行工作。
所述寄存器模块控制超高频RFID模块M2工作于Tag(识别卡)模式时，包括如下步骤：
1)超高频RFID模块M2缺省处于Tag(识别卡)工作模式，并处于休眠状态，寄存器模块S2缺省提供Tag(识别卡)功能；
2)当芯片感应到Reader(读写器)的射频信号时，从休眠状态切换到工作状态，并通过反向散射调制方式和读写器通信。在该过程中，如果芯片没有外部供电，芯片使用无源方式工作；如果芯片有外部供电，芯片采用有源方式工作。
所述寄存器模块S2控制超高频RFID模块M2工作于Reader(读写器)模式时，包括如下步骤：
1)当用户通过片内寄存器模块配置芯片处于Reader(读写器)模式时，寄存器模块通过驱动设置芯片从Tag(识别卡)模式转换到Reader(读写器)模式，该模式下芯片使用有源方式工作；
2)芯片发送探询信号，等待Tag(识别卡)的应答，如果有应答，那么和Tag(识别卡)进行通信。
附图说明
图1为本发明的芯片结构示意图
图2为微处理器智能卡芯片的典型结构
图3为智能卡ISO/IEC 7816接口定义
图4为本发明具体实现方案的结构图
具体实施方案
下面结合本发明的具体实现方案来对本发明做进一步描述。
如图4所示，该图描述了本发明的一个具体实现方案。该实现方案包括了一个芯片硬件S1和芯片内寄存器模块S2。
该实现方案中的芯片硬件S1，其主要的功能模块包括微处理器M1、片上总线结构M2、SRAM存储器M3、NOR-FLASH存储器M4、ISO/IEC 7816接口M5、中断控制器M6、超高频RFID模块M7、电源管理模块M8、时钟/复位模块M9构成。
微处理器M1主要实现控制和计算功能，为了实现较高的处理能力，该方案中使用32位SC100 CPU，其运行速度可以根据应用进行配置和调整，通常工作在几十到百M范围。
片上SRAM存储器M3用于实现程序的指令和数据的缓存，通常在十几到几十K字节范围。微处理器M1可以通过内部总线M2直接寻址访问SRAM中的数据。
片上NOR-FLASH存储器M4分为程序区和数据区，数据区用于存储软件程序和应用数据，程序区作为指令运行的空间。
ISO/IEC 7816接口M5用于和外部部件进行接触式连接，遵循规范定义的8触点次序和连接形式。参考图3，该图描述了ISO/IEC 7816I/O接口的分布和定义。
片上总线M2用于连接芯片内的各硬件模块，实现控制、地址、数据信号的传递。工业界目前有多种成熟的片上总线标准，在本实现中，使用AMBA(Advanced Microcontroller BusArchitecture)总线标准。
超高频RFID模块M7主要实现无线通信功能。由RF-Tranceiver模块A1、AD/DA模块A2、PA/LNA模块A3、调制和解调模块A4、启动信号产生电路模块A5、微处理器A6构成。超高频RFID模块M7既能工作在Tag(识别卡)模式，也能工作在Reader(读写器)模式。
RF-Tranceiver模块A1实现射频信号收发，如载频信号产生，上下变频。
PA/LNA模块A2实现发射时的功率放大和接收时的低噪声信号放大功能。
AD/DA模块A3实现数字和模拟之间的转换。
调整解调模块A4实现ASK调制和解调。当处于Tag(识别卡)模式时，使用反向散射方式传输。
启动信号产生模块A5在芯片处于Tag(识别卡)模式时才会工作，用于电源恢复完成后，为数字电路的启动工作提供复位信号。
超高频RFID模块M7中的微处理器A6，是一个低功耗8位CPU，仅在芯片处于Tag(识别卡)模式时才处于工作状态，用于控制和计算，运行Tag(识别卡)模式寄存器配置，完成和Reader(读写器)的通信。
电源管理模块M8，在芯片有源工作的情况下，连接外部供电，为芯片提供稳定的能量；在芯片处于无源的情况下，将天线上所接收到的超高频信号通过整流、升压等方式转换为直流电压，为芯片工作提供能量。
时钟/复位模块M9，能够为芯片提供时钟和复位信号。并且当RFID作为Tag(识别卡)模式工作时，能够通过收到的Reader(读写器)射频信号中提取同步时钟；当RFID作为Reader(读写器)模式工作时，能够产生工作用时钟。
本实现方案中的寄存器模块S2，运行于芯片内部，包括硬件驱动、COS、应用编程接口。该寄存器模块可以控制整个芯片。寄存器模块S2中的驱动包括了Tag(识别卡)驱动和Reader(读写器)驱动，用于控制超高频RFID模块M7，作为Tag(识别卡)方式工作，或者作为Reader(读写器)方式工作。
下面结合具体的应用场景，描述本发明实现方案的工作过程。如果把本发现所属的芯片镶嵌于塑料基片中就构成了手机终端使用的SIM卡。将该卡放置于手机中后，该卡通过ISO/IEC 7816接口和手机协同工作。
以下描述Tag(识别卡)应用场景进行说明。
1)缺省情况下，SIM卡的芯片中的超高频RFID模块处于Tag(识别卡)工作模式，片内寄存器模块S2提供Tag(识别卡)功能。
2)当手机进入一个Reader(读写器)的工作覆盖范围时，SIM卡芯片中的电源管理模块M8从天线中获取能量，并开始输出稳定的能量到芯片中各功能模块。随后启动信号产生电路模块A5激活，复位超高频RFID模块，使其从初始状态开始运行。
3)超高频RFID模块M7中的微处理器A6运行NOR-FLASH中的指令，控制其和Reader(读写器)的通信过程。竞争到机会后，M7将内容发送给Reader(读写器)，发送的内容可以由用户自定义，如名片信息。
以下描述Reader(读写器)应用场景，如食品药品安全问题。国家食品药品监督管理局或国家质检总局会定期发布各类产品的安全信息，但是这些产品名单数据量大，批次多，编号长而且不容易记忆和识别。如果利用本发明将手机+SIM卡搭配成为一个超高频RFID Reader(读写器)，配合运用商提供的产品数据，就能够很好的解决该问题。下面对该场景进行说明。
1)运营商将衣食住行用的常见产品信息，通过无线网络下载到用户的SIM卡中。
2)如果用户准备购买某种产品，用户希望对该产品信息进行了解。用户就可以通过手机界面，设置手机作为Reader(读写器)。片内寄存器模块S2的应用程序接口部分收到该设置信息，通过驱动软件配置超高频RFID模块M7处于Reader(读写器)工作模式，同时片内寄存器模块S2中的驱动转变为提供Reader(读写器)功能。
3)用户用该手机扫描所购买的产品，寄存器模块S2驱动超高频RFID模块M7发射查询指令，该指令编码和调制后，上变频到800-900MHz，经过PA的功率放大，通过天线发送出去。
4)产品上印制的RFID标签被该载波激活，将物品编号和其他附属信息编码后，以反向散射的方式发送应答信息。手机SIM卡中的超高频RFID模块M7收到该无线应答信号后，去除高频载波，经过LNA低噪声信号放大后，再解调解码后提取出其中的信息，交给微处理器M1处理。
5)微处理器通过寄存器模块S2，S将该信息和SIM卡内存储的产品信息进行对比，然后返回对比结果。寄存器模块S2通过SAT调用手机显示功能，在手机屏幕上显示结果。
6)用户根据手机屏幕显示信息，从而就能了解产品的各种信息，包括品名、批次、出厂时间、过期时间、是否安全等。
如上描述，通过在手机中装入本发明所述集成超高频RFID功能的智能卡芯片，并通过SAT协议使用手机终端的显示、键盘、网络能力，就可以将手机变为一个RFID reader(读写器)。由于目前手机已经成为普及度最高、和个人最紧密的信息处理产品，利用手机和本发明所述智能卡芯片，就可以实现普及到个人的、随时随地的物品识别。这样就扩展了传统SIM卡和手机的功能范围，更好的满足了个人消费者对于物品管理、物品安全的需求；同时运营商也可以利用本发明发行新型SIM卡，通过提供后台物品信息数据库，为个人消费者提供更丰富的增值业务。
Claims (4)
1.一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片，该芯片由硬件和寄存器模块两个部分构成，其特征在于：硬件部分包括微控制器模块、超高频射频识别模块，电源管理模块、时钟/复位模块，其中微控制器模块和超高频射频识别模块通过内部总线进行互联，并共用存储空间；寄存器模块控制超高频射频识别模块，使得整个芯片既能工作在识别卡模式，也能工作在读写器模式。
2.根据权利要求1所述的一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片，其特征在于：所述时钟/复位模块，为芯片提供时钟和复位信号，通过从收到的读写器射频信号中提取同步时钟或产生工作用时钟。
3.根据根据权利要求1所述的一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片，其特征在于，所述寄存器模块控制超高频射频识别模块工作于识别卡模式时，包括如下步骤：
1)该智能卡芯片缺省处于识别卡模式，并处于休眠状态；
2)当智能卡芯片感应到读写器的射频信号时，从休眠状态切换到工作状态，并通过反向散射调制方式和读写器通信，在该过程中，如果芯片没有外部供电，智能卡芯片使用无源方式工作；如果智能卡芯片有外部供电，智能卡芯片采用有源方式工作。
4.根据根据权利要求1所述的一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片，其特征在于，所述寄存器模块控制超高频射频识别模块工作于读写器模式时，包括如下步骤：
1)当用户通过寄存器模块配置该智能卡芯片处于读写器模式时，芯片从识别卡模式转换到读写器模式，该模式下芯片使用有源方式工作；
2)智能卡芯片发送射频探询信号，等待识别卡的应答，如果有应答，那么和识别卡进行通信。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200910088803 CN101957931B (zh) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | 一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 200910088803 CN101957931B (zh) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | 一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101957931A CN101957931A (zh) | 2011-01-26 |
| CN101957931B true CN101957931B (zh) | 2013-07-24 |
Family
ID=43485251
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 200910088803 Active CN101957931B (zh) | 2009-07-16 | 2009-07-16 | 一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101957931B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103714359B (zh) * | 2013-07-25 | 2016-12-28 | 范志广 | 基于无线通信终端的射频识别方法及系统 |
| CN103747521B (zh) * | 2013-12-28 | 2017-09-29 | 范志广 | 基于移动通信终端射频识别的实时定位方法及系统 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1761342A (zh) * | 2005-10-24 | 2006-04-19 | 莫宁 | 内置射频识别读写器的手机 |
| CN1933351A (zh) * | 2006-09-27 | 2007-03-21 | 上海复旦微电子股份有限公司 | 一种具有非接触ic卡或电子标签及非接触ic卡或电子标签读写器用途的手机装置实现方法 |
| CN200947210Y (zh) * | 2006-09-18 | 2007-09-12 | 深圳市德卡科技有限公司 | 智能卡的集成读写器 |
-
2009
- 2009-07-16 CN CN 200910088803 patent/CN101957931B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1761342A (zh) * | 2005-10-24 | 2006-04-19 | 莫宁 | 内置射频识别读写器的手机 |
| CN200947210Y (zh) * | 2006-09-18 | 2007-09-12 | 深圳市德卡科技有限公司 | 智能卡的集成读写器 |
| CN1933351A (zh) * | 2006-09-27 | 2007-03-21 | 上海复旦微电子股份有限公司 | 一种具有非接触ic卡或电子标签及非接触ic卡或电子标签读写器用途的手机装置实现方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN101957931A (zh) | 2011-01-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP2377067B1 (en) | Inclusive or exclusive rfid tag interrogation and query round | |
| CN101145192B (zh) | 智能射频标识基础结构和方法 | |
| CN105989319B (zh) | 一种射频识别rfid标签的数据应用方法及系统 | |
| CN201057561Y (zh) | 固定式射频读写器 | |
| US20100019907A1 (en) | Self Tuning RFID | |
| CN203084751U (zh) | 一种rfid移动通信终端 | |
| CN101923623A (zh) | 一种基于手机平台的射频识别系统 | |
| Bridgelall | Enabling mobile commerce through pervasive communications with ubiquitous RF tags | |
| CN103065249A (zh) | 一种基于手机和电子标签的服饰箱包商品防伪认证系统 | |
| CN102243701B (zh) | 射频识别读卡器、无线射频识别系统及方法 | |
| CN102163296A (zh) | 基于无源数据存储的储物管理系统 | |
| CN102073833B (zh) | 超高频rfid读写器的标签侦测及负荷动态优化方法 | |
| CN104361382A (zh) | 基于蓝牙的智能卡芯片操作电路、方法及智能卡 | |
| CN101957931B (zh) | 一种集成超高频射频识别功能的智能卡芯片 | |
| CN201413526Y (zh) | 一种新型的具有不同频率的射频识别芯片 | |
| CN106886727A (zh) | 一种超高频电子标签存储器批量写入的方法 | |
| CN101662289A (zh) | 无源超高频射频识别芯片解码器及解码方法 | |
| CN102346869A (zh) | 一种超高频传感标签芯片 | |
| CN103971145A (zh) | 手持式物联网终端 | |
| CN102968656A (zh) | 一种集成运动传感器的射频sim卡 | |
| CN109711515A (zh) | 一种双频智能rfid标签芯片及电子标签 | |
| CN102362436B (zh) | 节电方法及rfid标签 | |
| CN204374995U (zh) | 多频段射频智能卡、读卡装置及多频段射频卡号统一系统 | |
| CN205540822U (zh) | 一种超高频手持rfid读写系统 | |
| CN103489016A (zh) | Rfid防冲突读写装置及其控制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C56 | Change in the name or address of the patentee | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 102209 Beijing, Beiqijia, the future of science and technology in the south area of China electronic network security and information technology industry base C building, Patentee after: Beijing CEC Huada Electronic Design Co., Ltd. Address before: 100102 Beijing City, Chaoyang District Lize two Road No. 2, Wangjing science and Technology Park A block five layer Patentee before: Beijing CEC Huada Electronic Design Co., Ltd. |