CN103279166A

CN103279166A - 一种易于扩展的及带usb接口的接触式cpu卡

Info

Publication number: CN103279166A
Application number: CN2012103870638A
Authority: CN
Inventors: 苗欣; 李昀
Original assignee: HANGZHOU SHENGYUAN CHIP TECHNIQUE CO Ltd
Current assignee: HANGZHOU SHENGYUAN CHIP TECHNIQUE CO Ltd
Priority date: 2012-10-11
Filing date: 2012-10-11
Publication date: 2013-09-04

Abstract

本发明涉及一种易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡，包括CPU卡芯片、存储模块和接口模块，增加USB接口、扩展处理器、扩展存储模块、信息安全模块、指纹模块及显示模块，接口模块符合ISO7816标准的接口模块，同时扩展了C4、C8作为USB的信号，由C1、C5、C4、C8组成了标准的USB接口。本发明的益的效果：1、扩展应用的独立性：在普通的扩展应用中通过USB和独立的扩展处理器和存储模块实现，不影响CPU卡芯片的处理能力，也不会影响CPU卡内数据的安全性；2、降低扩展应用的成本和更易普及：USB转接口成本比7816转USB设备低很多；3、增加CPU卡的安全性；4、提供人卡交流：通过显示模块提供人卡交互方式，使传统应用和扩展应用都可以做到更人性化。

Description

一种易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡

技术领域

本发明涉及信息安全领域，尤其是一种易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡。

背景技术

CPU卡，也称智能卡，卡内的集成电路中带有微处理器CPU、存储单元（包括随机存储器RAM、程序存储器ROM（FLASH）、用户数据存储器EEPROM）以及芯片操作系统COS。装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理和数据安全保护等功能。

CPU卡可适用于金融、保险、交警、政府行业等多个领域，具有用户空间大、读取速度快、支持一卡多用等特点，并已经通过中国人民银行和国家商秘委的认证。CPU卡从外型上来说和普通IC卡，射频卡并无差异，但是性能上有巨大提升，安全性和普通IC卡比，提高很多，通常CPU卡内含有随机数发生器，硬件DES,3DES加密算法等，配合操作系统即片上系统,也称COS,可以达到金融级别的安全等级。

CPU卡既有接触式也有非接触式的。现有的接触式CPU卡在板上一般只包含一个CPU卡芯片，如图1所示，CPU卡芯片通俗地讲就是指芯片内含有一个微处理器，它的功能相当于一台微型计算机。人们经常使用的集成电路卡（IC卡）上的金属片就是CPU卡芯片。

现有的接触式CPU卡对外提供一个符合ISO7816的接口，读卡器必须按照ISO7816传输协议与卡进行通讯。接口定义如下：

在现有的接触式CPU卡应用中，由于卡上只有一个CPU卡芯片，读CPU卡需要专用的读卡器，无法使用一般设备进行读写操作，不利于发展接触式CPU卡的附加功能和扩展应用。我们可以发现它有如下所述的缺点：

1）由于现有的读卡器基于7816接口，遵循ISO7816传输协议，所以在和PC或嵌入式设备通讯的时候需要通过读卡器转换成其他接口（例如USB、串口）进行通讯，从而提高了整体解决方案的成本；

2）由于需要经过接口转换，而大部分普通用户不可能有读卡器等转换器，所以大部分用户无法使用其扩展功能；

3）目前的接口中C4、C8这两个触点处于保留状态，没有合理开发，所以造成了资源的浪费；

4）由于卡上只有CPU卡芯片，处理能力有限，可扩展性很差，并且牵涉到数据的安全性，所以很难实现卡上系统的扩展以及其他应用。

发明内容

本发明的目的就是解决现有的接触式CPU卡在功能上比较单一和扩展性有限等问题，而提供一种易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡。本发明利用接触式CPU卡本身保留的2个触点来增加了CPU卡的USB接口，使CPU卡具有更好的扩展性和易于推广。

本发明解决其技术问题采用的技术方案：这种易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡，包括CPU卡芯片、存储模块和接口模块，增加USB接口、扩展处理器、扩展存储模块、信息安全模块、指纹模块及显示模块，接口模块符合ISO7816标准的接口模块，同时扩展了C4、C8作为USB的信号，由C1、C5、C4、C8组成了标准的USB接口。

所述的USB接口定义如下：触点号C1分配为电源电压VCC，触点号C2分配为复位RST，触点号C3分配为时钟CLK，触点号C4分配为USB_D+，触点号C5分配为地GND，触点号C6分配为编程电压VPP，触点号C7分配为输入/输出I/O，触点号C8分配为USB_D-。

所述的扩展存储模块用于存储扩展应用需要的数据。

本发明的益的效果：

1、扩展应用的独立性：在普通的扩展应用中通过USB和独立的扩展处理器和存储模块实现，不影响CPU卡芯片的处理能力，也不会影响CPU卡内数据的安全性；

2、降低扩展应用的成本和更易普及：USB转接口成本比7816转USB设备低很多，且由于USB接口已经大量普及，故使得该类应用更容易实现和普及；

3、增加CPU卡的安全性：通过信息安全模块和指纹模块对访问CPU卡时进行身份验证，可以增加CPU卡在传统应用时的安全性；

4、提供人卡交流：通过显示模块提供人卡交互方式，使传统应用和扩展应用都可以做到更人性化；

5、兼容现有标准：在传统应用时完全兼容现有的CPU卡设备，不需要进行设备更新。

附图说明

图1是现有的接触式CPU卡的结构图；

图2是一种易于扩展的、带USB接口的接触式CPU卡的结构图；

图3是授权阶段流程图；

图4是使用阶段流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

本发明所述的一种易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡，主要包括CPU卡芯片和存储模块、接口模块及增加的USB接口、扩展处理器、扩展存储模块、信息安全模块、指纹模块及显示模块。结构示意图如图2所示：

CPU卡芯片和存储模块：CPU卡芯片和存储模块是组成传统CPU卡的部件。

接口模块：符合ISO7816标准的接口模块，同时扩展了C4、C8作为USB的信号，由C1、C5、C4、C8组成了标准的USB接口。

扩展处理器：独立于CPU卡芯片的处理器，专用于实现扩展应用的处理器，解决了CPU卡芯片处理器在应对扩展应用时处理能力不强的问题，同时使扩展应用不会影响CPU卡传统应用的处理能力和速度。

扩展存储模块：为保证CPU卡芯片内数据的安全性，将扩展应用需要的数据存储于扩展存储模块，与CPU卡芯片内数据从物理上分开，避免安全隐患。

显示模块：现在的CPU卡往往没有输出模块，故无法实现和用户的互动，而增加了显示模块则可以实现这个功能，从而使CPU卡有更多的扩展应用可能。

指纹模块：增加指纹模块（面装指纹模块或刮擦式指纹模块）可以很简单的解决身份认证问题，例如使用该CPU卡前必须经过指纹验证，从而使因为卡丢失造成的损失的可能降到最低。而卡上指纹模块也不需要外接指纹采集设备，从而增加了各种指纹应用的可行性和便捷性。

信息安全模块：本身CPU卡的应用环境都具有一定的安全要求，增加信息安全模块可以很好的提供这方面的支持，并且配合指纹模块可以大幅提高安全性。

本发明所述的USB接口定义如下：

本发明使用了原本接口中的2个保留的触点，使CPU卡能够支持USB接口。这种接口完全兼容现有的CPU卡接口，并且增加了USB接口，使CPU卡具有更好的扩展性和易于推广。

本发明所述的易于扩展的、带USB接口的接触式CPU卡在应用中分为授权阶段和使用阶段。

下面介绍一种简单的应用环境，这种应用中卡分为授权阶段和使用阶段。

图3是授权阶段流程图，本发明所述的卡在授权阶段通过USB和用户个人PC连接，通过专用的授权软件对卡进行授权，将卡的合法用户信息保存在扩展存储模块中，主要包含一下步骤：

（1）卡通过USB和用户个人PC连接；

（2）打开授权软件进行授权指纹操作；

（3）通过授权软件设置用户信息和权限；

（4）指纹模块采集指纹，若采集成功，将用户信息保存至扩展存储模块，继续授权；

若采集失败，则显示指示错误，重新进行步骤（3）；

（5）继续授权结束，则正常结束，指示退卡；若还需要继续授权，则再进行步骤（3）。

图4是使用阶段流程图，本发明所述的卡在使用阶段接到普通的CPU卡读卡设备中，首先启动的是扩展系统，扩展系统限制CPU卡系统，要求用户进行身份认证，只有认证通过的用户才能进行CPU卡的操作，主要包含一下步骤：

（1）卡接到普通的CPU卡读卡设备中，首先启动扩展系统，指示用户验证指纹；

（2）指纹模块采集指纹，如果是合法用户，则CPU卡系统启动；如果不是合法用户，则显示模块指示错误，需要重新采集指纹，当采集指纹的次数超过N次（N由开发者设定），则断电自锁，此时用户需要使用授权软件解锁；

（3）当CPU卡系统启动时，CPU卡芯片正常工作，若需要加密操作，则进行加密模块处理，再正常结束，指示退卡；若不需要加密操作，则直接正常结束，提示退卡。

术语解释：

CPU卡：也称智能卡，卡内的集成电路中带有微处理器CPU、存储单元（包括随机存储器RAM、程序存储器ROM（FLASH）、用户数据存储器EEPROM）以及芯片操作系统COS。装有COS的CPU卡相当于一台微型计算机，不仅具有数据存储功能，同时具有命令处理和数据安全保护等功能。

CPU卡芯片：CPU卡芯片通俗地讲就是指芯片内含有一个微处理器，它的功能相当于一台微型计算机。人们经常使用的集成电路卡（IC卡）上的金属片就是CPU卡芯片。

ISO7816：接触式智能卡标准，规定了规格、电气特性、通讯协议、部件等各方面。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims

1.一种易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡，包括CPU卡芯片、存储模块和接口模块，其特征在于：增加USB接口、扩展处理器、扩展存储模块、信息安全模块、指纹模块及显示模块，接口模块符合ISO7816标准的接口模块，同时扩展了C4、C8作为USB的信号，由C1、C5、C4、C8组成了标准的USB接口。

2.根据权利要求1所述的易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡，其特征在于：所述的USB接口定义如下：触点号C1分配为电源电压VCC，触点号C2分配为复位RST，触点号C3分配为时钟CLK，触点号C4分配为USB_D+，触点号C5分配为地GND，触点号C6分配为编程电压VPP，触点号C7分配为输入/输出I/O，触点号C8分配为USB_D-。

3.根据权利要求1所述的易于扩展的及带USB接口的接触式CPU卡，其特征在于：所述的扩展存储模块用于存储扩展应用需要的数据。