CN102945504A - 智能卡及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能卡及其控制方法。该智能卡包括触点单元，其中，触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点以及D+触点和D-触点，该智能卡还包括与VCC触点相连接的稳压单元，与稳压单元和CLK触点分别相连接的控制单元，与控制单元相连接时钟信号发生单元，其中，控制单元用于检测CLK触点上是否接入时钟信号，并在检测到CLK触点上接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程，在检测到CLK触点上未接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-12卡例程，时钟信号发生单元用于在智能卡进入ISO 7816-12卡例程时，向控制单元提供系统时钟。通过本发明，将ISO 7816-3和ISO 7816-12规定的两种智能卡集成到同一张卡片上，达到了一张卡片兼容两种读卡器的效果。

Description

智能卡及其控制方法

技术领域

本发明涉及通讯接口领域，具体而言，涉及一种智能卡及其控制方法。

背景技术

ISO标准规定了两种通讯接口的智能卡：ISO 7816-3规定的串行异步通讯的智能卡，已经广泛应用，俗称为“CPU卡”；ISO 7816-12规定了USB通讯的智能卡，正在被广泛采用，通常被称为“USB卡”。

在现有技术的电子产品、家用电器等终端设备中，需要针对不同的卡片安装相应的读卡器，也即，在安装了其中一种规范的读卡器的终端设备上，无法读取另一种卡片，卡片对读卡器的兼容性差。

针对相关技术中智能卡对读卡器的兼容性差的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种智能卡及其控制方法，以解决智能卡对读卡器的兼容性差的问题。

为了实现上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种智能卡。

根据本发明的智能卡包括：触点单元，其中，触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点以及D+触点和D-触点；稳压单元，与VCC触点相连接；控制单元，与稳压单元和CLK触点分别相连接，其中，控制单元用于检测CLK触点上是否接入时钟信号，并在检测到CLK触点上接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程，在检测到CLK触点上未接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-12卡例程；以及时钟信号发生单元，与控制单元相连接，用于在智能卡进入ISO 7816-12卡例程时，向控制单元提供系统时钟。

进一步地，时钟信号发生单元用于在智能卡上电时产生时钟信号；以及控制单元还用于在控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程时，控制时钟信号发生单元停止产生时钟信号。

进一步地，稳压单元为直流稳压器芯片。

进一步地，时钟信号发生单元为晶体振荡器芯片。

进一步地，控制单元包括：定时器，用于提供一个预设时间的检测时间窗口；以及计数模块，用于在检测时间窗口内，检测CLK触点上脉冲信号的个数是否达到预设值，其中，当脉冲信号的个数达到预设值时，CLK触点上接入时钟信号。

进一步地，控制单元为HS32U2芯片，其中，HS32U2芯片包括：USBR引脚，经由电阻与GND触点相连接；USBC引脚，经由电容与GND触点相连接；RESETN引脚，与RST触点相连接；VD33引脚，经由稳压单元与VCC触点相连接；GND引脚，与GND触点相连接；CLKM引脚，与SPU触点相连接；EINT2引脚，经由电阻连接至稳压单元与VD33引脚之间的节点，EINT2引脚还与CLKM引脚相连接；I/O引脚，与I/O触点相连接；USBDM引脚，与D-触点相连接；USBDP引脚，与D+触点相连接；CLK引脚，与CLK触点相连接；HSCK引脚，与CLK引脚相连接；HSS引脚，与GND触点相连接；以及EXTAL引脚和XTAL引脚分别与时钟信号发生单元相连接。

为了实现上述目的，根据本发明的另一方面，提供了一种智能卡的控制方法。

根据本发明的智能卡的控制方法包括：检测CLK触点上是否接入时钟信号；在检测到CLK触点上接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程；以及在检测到CLK触点上未接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-12卡例程，其中，智能卡进入ISO 7816-12卡例程时，智能卡的系统时钟由时钟信号发生单元提供，该智能卡包括触点单元和时钟信号发生单元，其中，触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点以及D+触点和D-触点。

进一步地，该方法还包括：在智能卡上电时，控制时钟信号发生单元产生时钟信号；以及在控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程时，控制时钟信号发生单元停止产生时钟信号。

进一步地，检测CLK触点上是否接入时钟信号包括：在预设检测时间窗口内，检测CLK触点上脉冲信号的个数是否达到预设值，其中，当脉冲信号的个数达到预设值时，CLK触点上接入时钟信号。

进一步地，预设值为P，P=N*f，其中，N为自然数，f为ISO 7816-3规定的最低缺省时钟频率。

通过本发明，采用包括以下结构的智能卡：首先该智能卡包括触点单元，其中，触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点以及D+触点和D-触点，其次，该智能卡还包括与VCC触点相连接的稳压单元；与稳压单元和CLK触点分别相连接的控制单元，其中，该控制单元用于检测CLK触点上是否接入时钟信号，并在检测到CLK触点上接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程，在检测到CLK触点上未接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-12卡例程；与控制单元相连接的时钟信号发生单元，该时钟信号发生单元用于在智能卡进入ISO 7816-12卡例程时，向控制单元提供系统时钟，将ISO 7816-3和ISO 7816-12规定的两种智能卡集成到同一张卡片上，能够自动识别外部读卡器类型，并按照读卡器类型工作，解决了智能卡对读卡器的兼容性差的问题，进而达到了一张卡片兼容两种读卡器的效果。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据相关技术的ISO 7816-12标准触点定义的示意图；

图2是根据本发明实施例的智能卡的原理框图；

图3是根据本发明实施例的智能卡的工作流程图；

图4是根据本发明实施例的智能卡的连接示意图；以及

图5是根据本发明实施例的智能卡的控制方法的流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为方便理解本发明，首先对相关技术中ISO7816-12标准和ISO7816-3标准规定的智能卡进行简要的说明。

图1是根据相关技术的ISO 7816-12标准触点定义的示意图，该图显示了ISO7816-12标准对于触点定义的规定，如图1所示，ISO 7816-12标准规定的智能卡触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点、AUX1触点以及AUX2触点，ISO 7816-12标准在触点定义上与ISO 7816-3兼容，其中各触点说明如下：VCC触点为电源正极、GND触点为电源地、RST触点在ISO7816-12标准下无定义，在ISO 7816-3标准下为复位触点、SPU触点在ISO 7816-12标准下无定义，在ISO 7816-3标准下为预留触点或自定义的专用用途、CLK触点在ISO7816-12标准下无定义，在ISO 7816-3标准下为通讯时钟、I/O触点在ISO 7816-12标准下无定义，在ISO 7816-3标准下为数据输入输出、AUX1触点在ISO 7816-12标准下用于USB D+，在ISO 7816-3标准中为同步卡保留、AUX2触点在ISO 7816-12标准下用于USB D-，在ISO 7816-3标准中为同步卡保留。

如图1所示，当卡片插入ISO 7816-3读卡器时，读卡器的VCC触点、GND触点、RST触点、CLK触点、可选的SPU触点、I/O触点以及CLK触点分别对应连接至卡片的相应触点；当卡片插入ISO 7816-12读卡器时，读卡器的BVCC触点、GND触点、D+触点以及D-触点分别对应连接至卡片的相应触点。

在基于图1以及对应图1描述的基础上，接下来介绍本具体实施方式提供的实施例。

图2是根据本发明实施例的智能卡的原理框图，如图2所示，该智能卡包括触点单元、稳压单元、控制单元和时钟信号发生单元。

其中，触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点、D+触点以及D-触点；稳压单元一端与VCC触点相连接，另一端与控制单元相连接；控制单元与CLK触点相连接，用于检测CLK触点上是否接入时钟信号，当检测到CLK触点上接入时钟信号时，控制单元控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程，当检测到CLK触点上未接入时钟信号时，控制单元控制智能卡进入ISO 7816-12卡例程；时钟信号发生单元与控制单元相连接，在智能卡进入ISO 7816-12卡例程时，时钟信号发生单元向控制单元提供系统时钟。

该智能卡的工作流程如图3所示，在智能卡上电后，也即智能卡连接到了读卡器后，控制单元进行CLK时钟信号的检测，通过检测触点单元CLK触点上接入的信号来确定智能卡插入的读卡器，若智能卡插入ISO 7816-3读卡器，由于该读卡器对智能卡执行上电激活序列时，必然提供CLK时钟信号，此时控制单元在智能卡的CLK触点上检测到读卡器提供的时钟信号，便可确定当前的读卡器为ISO 7816-3读卡器，进而采用进入ISO 7816-3卡例程，转入ISO7816-3协议规定的ATR发送，以满足ISO7816-3上电激活序列的数据返回要求。若智能卡插入ISO 7816-112读卡器，由于该读卡器并不向智能卡提供CLK时钟信号，因此控制单元在智能卡的CLK触点上检测不到时钟信号，此时便可确定当前的读卡器为ISO 7816-12读卡器，进而采用进入ISO 7816-12卡例程，转入USB工作模式。

通过该实施例提供的智能卡，将ISO 7816-3和ISO 7816-12规定的两种智能卡集成到同一张智能卡上，智能卡能够自动识别外部读卡器类型，并按照读卡器类型工作，采用该实施例的智能卡，ISO 7816-3读卡器和ISO 7816-12读卡器均可读取卡片内容，解决了智能卡对读卡器的兼容性差的问题，达到了一张卡片兼容两种读卡器的效果。

图4是根据本发明实施例的智能卡的连接示意图，如图4所示，智能卡包括触点单元、稳压单元、控制单元、时钟信号发生单元以及其他必要的电阻器件和电容器件。

其中，触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点、D+触点以及D-触点。

稳压单元采用直流稳压器芯片VR，能够达到更好的稳压效果。时钟信号发生单元采用晶体振荡器芯片XO，能够产生更准确的时钟信号。

控制单元采用北京宏思电子技术有限公司的HS32U2芯片，该HS32U2芯片具有如下的引脚：USBR引脚、USBC引脚、RESETN引脚、VD33引脚、GND引脚、CLKM引脚、EINT2引脚、I/O引脚、USBDM引脚、USBDP引脚、CLK引脚、HSCK引脚、HSS引脚和EXTAL引脚。

其中，HS32U2芯片与触点单元各触点的连接关系如下：USBR引脚为USB电阻器连接引脚，经由第一电阻R1与GND触点相连接；USBC引脚为USB电容器连接引脚，经由电容C1与GND触点相连接；RESETN引脚为芯片复位引脚，与RST触点相连接；VD33引脚为芯片电源引脚，经由直流稳压器芯片VR与VCC触点相连接；GND引脚为芯片地引脚，与GND触点相连接；CLKM引脚为时钟模式控制输入引脚，与SPU触点相连接；EINT2引脚为时钟模式控制输出的GPIO引脚，经由第二电阻R2连接至直流稳压器芯片VR与VD33引脚之间的节点，EINT2引脚还与CLKM引脚相连接；I/O引脚为数据输入/输出引脚，与I/O触点相连接；USBDM引脚为USB D-引脚，与D-触点相连接；USBDP引脚为USB D+引脚，与D+触点相连接；CLK引脚为时钟引脚，与CLK触点相连接；HSCK引脚为时钟检测引脚，与CLK引脚相连接，从而将CLK信号连接到一个时钟引脚以外的输入引脚，作为检测信号；HSS引脚为检测模块片选引脚，与GND触点相连接；EXTAL引脚与XTAL引脚均为用于USB模式的晶振引脚，分别与晶体振荡器芯片XO相连接。

HS32U2芯片上电启动，必然是卡片连接到了接口设备，对于该实施例的智能卡，则必然是连接到了ISO7816-3读卡器或ISO7816-12读卡器。优选地，由于在检测前不能确定所连接的接口设备，芯片首先工作在晶体振荡器芯片XO提供时钟信号源的模式下。在芯片内设置定时器，在芯片上电后控制一个检测窗口，例如在片内应用软件的控制下，通过可编程定时器模块，设置一个检测时间窗口。在此时间窗口内，HS32U2芯片用于信号检测的模块，在片内应用软件的配合下，对CLK触点上检测到的脉冲信号进行计数，当检测到的脉冲信号数达到预设值时，HS32U2芯片确定当前连接的读卡器是ISO7816-3读卡器，结束时间窗口，通过EIN2引脚作为GPIO输出，控制CLKM为低电平，进入CLK时钟源模式，从而切换到外部读卡器CLK信号作为时钟源的时钟模式，生成系统时钟，转入ISO7816-3协议规定的ATR发送，以满足ISO7816-3上电激活序列的数据返回要求。如果被连接到ISO7816-3读卡器，卡片将通过GPIO切换时钟模式设置，关闭晶体振荡器芯片XO。

如果时间窗口正常结束，但CLK时钟计数未达到预设值，则认为无CLK时钟信号接入，HS32U2芯片确定当前连接的读卡器是ISO7816-12读卡器，例如USB总线，卡片系统转入USB工作模式，由于HS32U2芯片时钟模式是外部引脚上的电平确定的，通过将CLKM以上拉电阻R2置为高电平，使连接的读卡为是ISO7816-12读卡器时，HS32U2芯片工作在晶体振荡器芯片XO提供时钟的时钟模式下。

该实施例中的晶体振荡器芯片XO在上电后便产生时钟信号，确定智能卡插入的是ISO 7816-3读卡器时，停止产生时钟信号。或者，也可在上电后并不产生时钟信号，仅在确定智能卡插入的是ISO 7816-12读卡器时，产生时钟信号。

其中，当CLK信号连接到HS32U2芯片的HSPI接口的串行时钟引脚HSCK，将通过HSPI硬件模块自动计数CLK时钟周期，HS32U2芯片的HSPI模块每检测到8个时钟脉冲，就会产生1个帧完成标志，用此方法，降低了对软件检测处理的速度要求，更易于实现，其中，芯片的HSS引脚接地（也即连接低电平）使HSPI模块片选信号有效，以便模块启动时钟信号的计数。

优选地，时钟信号的计数预设值以ISO 7816-3规定的最低缺省时钟频率为基准，计数到若干个时钟周期所需的时间长度。

由于采用时间窗计数的方式确定是否CLK触点是否具有时钟信号，能够避免当智能卡插入ISO7816-12读卡器时，由于CLK触点上的低频串扰信号而导致控制单元误认为插入的是ISO7816-3读卡器，因而，采用该实施例检测时钟信号的方式，检测结果更准确。

需要说明的是，本发明中的控制单元除采用HS32U2芯片之外，还可采用其他芯片实现。

采用该实施例提供的智能卡，通过HS32U2芯片作为控制单元实现了智能卡，连接方式简单，检测结果准确。

本发明还提供了智能卡的控制方法的实施例，说明如下。

图5是根据本发明实施例的智能卡的控制方法的流程图，该实施例中的智能卡可以为上述任一实施例提供的智能卡，其硬件连接关系在此不再赘述。如图5所示，该智能卡的控制方法包括如下的步骤S102至步骤S108。

步骤S102：智能卡上电，也即智能卡连接外部读卡器。

步骤S104：检测CLK触点上是否接入时钟信号，其中，当未接入时钟信号时，执行步骤S106，否则执行步骤S108。

步骤S106：在检测到CLK触点上未接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-12卡例程。

步骤S108：在检测到CLK触点上接入时钟信号时，控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程，其中，智能卡进入ISO 7816-12卡例程时，智能卡的系统时钟由时钟信号发生单元提供。

在该实施例中，智能卡上电后，通过步骤S104进行CLK时钟信号的检测，利用检测CLK触点上接入的信号来确定智能卡插入的读卡器，若智能卡插入ISO 7816-3读卡器，由于该读卡器对智能卡执行上电激活序列时，必然提供CLK时钟信号，此时控制单元在智能卡的CLK触点上检测到读卡器提供的时钟信号，便可确定当前的读卡器为ISO 7816-3读卡器，进而采用进入ISO 7816-3卡例程，转入ISO7816-3协议规定的ATR发送，以满足ISO7816-3上电激活序列的数据返回要求。若智能卡插入ISO7816-112读卡器，由于该读卡器并不向智能卡提供CLK时钟信号，因此控制单元在智能卡的CLK触点上检测不到时钟信号，此时便可确定当前的读卡器为ISO 7816-12读卡器，进而采用进入ISO 7816-12卡例程，转入USB工作模式。

通过该实施例提供的智能卡的控制方法，智能卡能够自动识别外部读卡器类型，并按照读卡器类型工作，解决了智能卡对读卡器的兼容性差的问题，达到了一张卡片兼容两种读卡器的效果。

优选地，在步骤S102中，智能卡上电的同时，控制时钟信号发生单元产生时钟信号，在步骤S106中，控制智能卡进入ISO 7816-3卡例程的同时，控制时钟信号发生单元停止产生时钟信号。

采用该优选实施例，时钟信号发生单元在卡片上电时便产生时钟信号，从而当卡片插入的读卡器为ISO 7816-12读卡器时，能够快速提供时钟信号。

优选地，在步骤S104包括：在预设检测时间窗口内，检测CLK触点上脉冲信号的个数是否达到预设值，其中，当脉冲信号的个数达到预设值时，CLK触点上接入时钟信号，当在时间窗口内没有检测到脉冲信号或者检测到的脉冲信号个数小于预设值时，则确定CLK触点上未接入时钟信号。

采用该优选实施例，能够避免当智能卡插入ISO7816-12读卡器时，由于CLK触点上的低频串扰信号而导致控制单元误认为插入的是ISO7816-3读卡器，因而，该检测方式的检测结果更准确。

进一步优选地，预设值设为P，则P=N*f，其中，N为自然数，f为ISO 7816-3规定的最低缺省时钟频率。

采用该优选实施例，能够准确区分低频串扰信号与读卡器正常产生的时钟信号，进一步增强了时钟信号检测的准确性。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：将ISO 7816-3和ISO7816-12规定的两种智能卡集成到同一张智能卡上，智能卡能够自动识别外部读卡器类型，并按照读卡器类型工作，一张卡片兼容两种读卡器。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能卡，所述智能卡包括触点单元，其中，所述触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点以及D+触点和D-触点，其特征在于，所述智能卡还包括：

稳压单元，与所述VCC触点相连接；

控制单元，与所述稳压单元和所述CLK触点分别相连接，其中，所述控制单元用于检测所述CLK触点上是否接入时钟信号，并在检测到所述CLK触点上接入时钟信号时，控制所述智能卡进入ISO 7816-3卡例程，在检测到所述CLK触点上未接入时钟信号时，控制所述智能卡进入ISO 7816-12卡例程；以及

时钟信号发生单元，与所述控制单元相连接，用于在所述智能卡进入ISO7816-12卡例程时，向所述控制单元提供系统时钟。

2.根据权利要求1所述的智能卡，其特征在于，

所述时钟信号发生单元用于在所述智能卡上电时产生时钟信号；以及

所述控制单元还用于在控制所述智能卡进入ISO 7816-3卡例程时，控制所述时钟信号发生单元停止产生时钟信号。

3.根据权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述稳压单元为直流稳压器芯片。

4.根据权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述时钟信号发生单元为晶体振荡器芯片。

5.根据权利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述控制单元包括：

定时器，用于提供一个预设时间的检测时间窗口；以及

计数模块，用于在所述检测时间窗口内，检测所述CLK触点上脉冲信号的个数是否达到预设值，

其中，当所述脉冲信号的个数达到所述预设值时，所述CLK触点上接入时钟信号。

6.根据权利要求1至5中任一种所述的智能卡，其特征在于，所述控制单元为HS32U2芯片，其中，所述HS32U2芯片包括：

USBR引脚，经由电阻与所述GND触点相连接；

USBC引脚，经由电容与所述GND触点相连接；

RESETN引脚，与所述RST触点相连接；

VD33引脚，经由所述稳压单元与所述VCC触点相连接；

GND引脚，与所述GND触点相连接；

CLKM引脚，与所述SPU触点相连接；

EINT2引脚，经由电阻连接至所述稳压单元与所述VD33引脚之间的节点，

所述EINT2引脚还与所述CLKM引脚相连接；

I/O引脚，与所述I/O触点相连接；

USBDM引脚，与所述D-触点相连接；

USBDP引脚，与所述D+触点相连接；

CLK引脚，与所述CLK触点相连接；

HSCK引脚，与所述CLK引脚相连接；

HSS引脚，与所述GND触点相连接；以及

EXTAL引脚和XTAL引脚分别与所述时钟信号发生单元相连接。

7.一种智能卡的控制方法，所述智能卡包括触点单元，其中，所述触点单元包括VCC触点、GND触点、RST触点、SPU触点、CLK触点、I/O触点以及D+触点和D-触点，其特征在于，所述智能卡还包括时钟信号发生单元，所述方法包括：

检测所述CLK触点上是否接入时钟信号；

在检测到所述CLK触点上接入时钟信号时，控制所述智能卡进入ISO 7816-3卡例程；以及

在检测到所述CLK触点上未接入时钟信号时，控制所述智能卡进入ISO7816-12卡例程，

其中，所述智能卡进入ISO 7816-12卡例程时，所述智能卡的系统时钟由所述时钟信号发生单元提供。

8.根据权利要求7所述的智能卡的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

在所述智能卡上电时，控制所述时钟信号发生单元产生时钟信号；以及

在控制所述智能卡进入ISO 7816-3卡例程时，控制所述时钟信号发生单元停止产生时钟信号。

9.根据权利要求7所述的智能卡，其特征在于，检测所述CLK触点上是否接入时钟信号包括：

在预设检测时间窗口内，检测所述CLK触点上脉冲信号的个数是否达到预设值，

其中，当所述脉冲信号的个数达到所述预设值时，所述CLK触点上接入时钟信号。

10.根据权利要求9所述的智能卡，其特征在于，所述预设值为P，P=N*f，其中，N为自然数，f为ISO 7816-3规定的最低缺省时钟频率。

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