CN103530662A

CN103530662A - 一种通信协议转换装置

Info

Publication number: CN103530662A
Application number: CN201210228919.7A
Authority: CN
Inventors: 张志波; 柴洪峰; 徐燕军; 曹宇
Original assignee: China Unionpay Co Ltd
Current assignee: China Unionpay Co Ltd
Priority date: 2012-07-04
Filing date: 2012-07-04
Publication date: 2014-01-22

Abstract

本发明涉及通讯协议转换装置。本发明的通讯协议转换装置能够对接触式IC卡提供非接触通讯方式以使得能够用非接触式IC卡读卡器对接触式IC卡进行读写的装置。本发明的通讯协议转换装置包括：线圈，在磁场下能够产生感应电流，作为非接触式通讯天线发挥作用；接触式IC卡读卡器，用于对接触式IC卡进行读写；控制器，产生接触式IC卡工作所需要的工作电压、时钟信号和复位信号，并且在非接触IC卡读卡器与接触式IC卡之间进行数据的转换和传输；壳体，用于承载接触式IC卡读卡器、线圈和控制器。利用本发明，能够为接触式IC卡提供非接触式的通讯方式，能够扩展接触式IC卡的应用范围。

Description

一种通信协议转换装置

技术领域

本发明涉及通信协议转换装置，具体地涉及能够对接触式IC卡提供非接触通讯方式的转换装置。

背景技术

IC卡 (Integrated Circuit Card，集成电路卡)是继磁卡之后出现的又一种新型信息工具。IC卡在有些国家和地区也称智能卡(smart card)、智慧卡(intelligent card)、微电路卡(microcircuit card)或微芯片卡等。它是将一个微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式，已经十分广泛地应用于包括金融、交通、社保等很多领域。

作为常用的IC卡，有接触式IC卡和非接触式IC卡。

关于接触式IC卡，IC卡读写器是IC卡与应用系统间的桥梁，在ISO国际标准中称之为接口设备IFD(Interface Device)。IFD内的CPU通过一个接口电路与IC卡相连并进行通信。IC卡接口电路是IC卡读写器中至关重要的部分，根据实际应用系统的不同，可选择并行通信、半双工串行通信和I2C通信等不同的IC卡读写芯片。IC卡读写器要求能读写符合ISO7816标准的IC卡。

非接触式IC卡又称射频卡，一般地，由IC芯片、感应天线组成，封装在一个标准的PVC卡片内，芯片及天线无任何外露部分。非接触式IC卡成功地将射频识别技术和IC卡技术结合起来，实现了无源(卡中无电源)和免接触。卡片在一定距离范围通常为5～10cm靠近读写器表面，通过无线电波的传递来完成数据的读写操作。

作为非接触卡标准主要有ISO14443所规定的两种标准，TypeA和TypeB。

非接触式IC卡与读卡器之间通过无线电波来完成读写操作。非接触式IC卡本身是无源卡，当读写器对卡进行读写操作时，读写器发出的信号由两部分叠加组成:一部分是电源信号，该信号由卡接收后，与本身的L/C产生一个瞬间能量来供给芯片工作。另一部分则是指令和数据信号，指挥芯片完成数据的读取、修改、储存等，并返回信号给读写器,完成一次读写操作。读写器则一般由单片机，专用智能模块和天线组成，并配有与PC的通讯接口，打印口，I/O口等，以便应用于不同的领域。

非接触式IC卡与读写器之间无机械接触，避免了由于接触读写而产生的各种故障。例如:由于粗暴插卡，非卡外物插入，灰尘或油污导致接触不良造成的故障。此外,非接触式卡表面无裸露芯片，无须担心芯片脱落，静电击穿，弯曲损坏等问题，既便于卡片印刷，又提高了卡片的使用可靠性。由于非接触通讯，读写器在10cm范围内就可以对卡片操作，所以不必插拨卡，非常方便用户使用。非接触式卡使用时没有方向性，卡片可以在任意方向掠过读写器表面，既可完成操作，这大大提高了每次使用的速度。

目前，在一部分领域还在使用接触式IC卡，例如，金融社保卡。金融社保卡实现了在社保卡中加载金融应用，但由于芯片成本、工艺、技术水平等因素的制约，目前国内发行的金融社保卡大部分为单界面卡IC卡，仅使用接触式芯片（即接触式IC卡）。这种卡必须在受理终端上插卡进行交易，而无法实现基于非接触通讯的交易，在一定程度上影响了金融社保卡的使用范围和扩展功能。

另外，在非社保领域也有一定存量发行的单界面接触式IC卡（即接触式IC卡），由于必须在受理终端上进行插卡交易，因此接触式IC卡其使用范围受到限制。

发明内容

为了解决上述问题，本发明旨在提供一种能够将接触式IC卡转换成非接触式IC卡进行使用、即能够为接触式IC卡提供非接触式通讯方式的通信协议转换装置。

本发明的通讯协议转换装置是对接触式IC卡提供非接触通讯方式以使得能够用非接触式IC卡读卡器对接触式IC卡进行读写的装置，它包括：

线圈，在磁场下能够产生感应电流，作为非接触式通讯天线发挥作用；

接触式IC卡读卡器，用于对接触式IC卡进行读写；

控制器，用于对所述接触式IC卡读卡器提供工作电源并且为所述接触式IC卡提供时钟信号，同时，在非接触IC卡读卡器与接触式IC卡之间进行数据的转换和传输；

壳体，用于承载所述接触式IC卡读卡器、所述线圈和所述控制器。

优选地，所述线圈和所述接触式IC卡读卡器分别与所述控制器连接。

优选地，所述线圈用于建立所述非接触式IC卡读卡器和所述控制器之间的交互链接。

优选地，本发明的通讯协议转换装置的所述控制器包括：

电源管理模块，将所述线圈产生的感应电流进行整流、转换为所述接触式IC卡读卡器的工作电源；

时钟模块，产生所述接触式IC卡工作所需要的时钟信号；

数据处理模块，产生所述接触式IC卡上电所需要的复位信号，在非接触IC卡读卡器与接触式IC卡之间进行接触式IC卡通讯协议数据与非接触式IC卡通讯协议数据之间的双向转换；以及

通讯模块，在非接触IC卡读卡器与接触式IC卡之间进行数据交互传输。

优选地，所述非接触式IC卡通讯协议是ISO14443所规定的Type A或Type B，所述接触式IC卡通讯协议是ISO7816所规定的T=0协议或者T＝1协议。

优选地，在所述外壳上设置所述接触式IC卡读卡器，以使得所述接触式IC卡读卡器的触点与IC卡的触点能够连接。

优选地，所述控制器中还设置有谐振电容，所述谐振电容和所述线圈构成谐振电路，以使得产生13.56 MHz的通讯频率。

利用本发明的通信协议转换装置，能够为接触式IC卡提供非接触通讯方式。在使用时，将接触式IC卡（例如仅带有接触式通讯界面的金融社保卡）插入本发明的通信协议转换装置，然后将本发明的通信协议转换装置放置在非接触IC卡读卡器的感应区内，此时非接触IC卡读卡器可与接触式IC卡进行数据交互。因此，本发明能够实现接触式IC卡通讯协议与非接触式IC卡通讯协议之间的互相转换，为接触式IC卡提供了非接触式通讯方式，从而扩展了接触式IC卡的使用范围。尤其在现阶段，受限于成本、工艺和技术等多方面的原因，金融社保卡等的接触式IC卡在短期内仍不具备大规模发行双界面卡的条件，因此，本发明的能够为该现状提供一种解决方案。而且，本发明也可应用于其它领域，为存量的单界面接触式IC卡提供扩展应用。

附图说明

图1是表示本发明的通信协议转换装置的模块示意图。

图2是表示本发明的通信协议转换装置的结构示意图。

具体实施方式

下面介绍的是本发明的多个实施例中的一些，旨在提供对本发明的基本了解。并不旨在确认本发明的关键或决定性的要素或限定所要保护的范围。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。

图1是表示本发明的通信协议转换装置的模块示意图。图2是表示本发明的通信协议转换装置的结构示意图。

本发明提供一种对接触式IC卡提供非接触通讯方式以使得能够用非接触式IC卡读卡器对接触式IC卡进行读写的通信协议转换装置，利用本发明的通信协议转换装置能够在非接触式的受理终端受理接触式IC。

下面参照图1和图2对于本发明的通信协议转换装置进行说明。

如图1所示，本发明的通讯协议转换装置包括：线圈100、接触式IC卡读卡器200、控制器300、以及外壳400。

其中，线圈100在磁场下能够产生感应电流（根据法拉第电磁感应原理），这样，线圈100就能够作为非接触式通讯天线发挥作用。同时，线圈100与控制器300连接，能够提供受理终端的非接触式读卡器与控制器300的非接触式交互通道。线圈100设置在外壳400上，例如，可以通过将线圈100直接印制在外壳400的绝缘材料上来实现。

接触式IC卡读卡器200与控制器300连接，用于对接触式IC卡500进行读写操作，能够提供接触式IC卡500与控制器300的接触式交互通道。

控制器300用于对接触式IC卡读卡器200提供工作电源并且为接触式IC卡500提供时钟信号，同时，在非接触IC卡读卡器200与接触式IC卡500之间进行数据的转换和传输。

如图2所示，壳体400用于承载线圈100、接触式IC卡读卡器200、控制器300。在壳体400上具有插卡槽开口401，用于插入接触式IC卡500。壳体400在承载这些部件的同时起到限位作用，即需要确保在插入接触式IC卡500的情况下接触式IC卡读卡器200的机械触点402与接触式IC卡500的触点能够正确连接。

下面对于控制器300的具体构造进行说明。

如图1所示，控制器300包括电源管理模块301、时钟模块302、数据处理模块303以及通讯模块304。

电源管理模块301将线圈100在磁场下产生的感应电流进行整流、转换为稳定电压，作为接触式IC卡500的工作电压VCC，提供给接触式IC卡读卡器200。

时钟模块302用于产生接触式IC卡500工作所需要的时钟信号CLK。

数据处理模块303对接触式IC卡500提供上电复位信号RST。

如此，通过电源管理模块301、时钟模块302、数据处理模块303的工作就能够为接触式IC卡500提供正常工作所需要的工作电压VCC、时钟信号CLK、复位信号RST。按照《中国金融集成电路（IC）卡规范》第三部分，提供的工作电压VCC应该为4.5~5.5V（电流<50mA），时钟信号CLK为1～5MHz。

而且，数据处理模块303在受理终端的非接触IC卡读卡器与接触式IC卡500之间进行接触式IC卡通讯协议数据与非接触式IC卡通讯协议数据之间的双向转换。非接触式通讯协议基本原理是对载波进行调制，调制程度的不同表示为0或1，接触式通讯协议（例如T=0协议）的基本原理是利用对传输线上的电平的控制来表示0和1。无论哪种通讯方式，在其上层的应用协议是相同的，因此，数据处理模块303只是对将传输线电平的控制与载波调制的控制进行互相转化。这样，数据处理模块303按照接触式IC卡通讯协议的标准向接触式IC卡500发起上电复位信号RST并且接收和暂存上电复位信号RST的应答数据ATR。

通讯模块304在受理终端的非接触IC卡读卡器与接触式IC卡500之间进行数据交互传输。

在受理终端，非接触式读卡器所产生的高频电磁场是非接触式通讯协议中数据的载体，称为负载波，后续非接触式通讯过程中的数据信息均通过非接触式读卡器与本发明的通讯协议转换装置中的通讯模块304对此负载波进行调制与解调而实现，以下描述不再提及通讯模块304，但显然，所有涉及非接触式通讯协议数据传输的过程均有通讯模块304的参与。

本发明的通讯协议转换装置在对接触式IC卡500进行上电复位后，由控制器300的数据处理模块303产生对非接触式读卡器的寻卡指令以及冲突检测等指令的应答。这样，由于数据处理模块303的工作，非接触式读卡器正常完成寻卡及冲突检测过程，开始发送应用数据包（如PBOC电子现金应用）。应用数据包由数据处理模块303传输给接触式IC卡500，并接收到接触式IC卡500的应答数据后转交通讯模块304，通过负载波传输给受理终端的非接触式读卡器。

这样，本发明的通讯协议转换装置能够建立起受理终端的非接触式读卡器与接触式IC卡500之间完整的数据链路，实现了将接触式IC卡转为非接触式IC卡实现非接触式交易的目的。

在本发明中，所述非接触式IC卡的通讯协议可以是ISO14443所规定的TypeA协议或者TypeB协议。所述接触式IC卡通讯协议可以是ISO7816所规定的T=0协议或T=1协议。

还有，在受理终端的非接触式读卡器设备上通常布置有NFC天线，其为工作在13.56 MHz频段上的近场耦合天线，因而在作为其接收端的本发明的通讯协议转换装置中也必须布置能够与其匹配的适于进行磁场耦合的接收天线。因此，在本发明中也需要保证通讯频率为13.56 MHz。这可以通过在控制器300中设置产生谐振电容，通过谐振电容和线圈100构成谐振电路，以使得该谐振电路的谐振频率为为13.56 MHz，由此来确保通讯频率为13.56 MHz。

例如，根据下述公式

其中f₀为谐振频率，π为圆周率常数，L为线圈100的电感量，C为谐振电容的电容量。通过调整线圈100的电感量和谐振电容的电容量能够获得所要求的谐振频率（即通讯频率）f₀。

基于以上内容，利用本发明的通信协议转换装置，能够为接触式IC卡提供非接触通讯方式。在使用时，将接触式IC卡（例如仅带有接触式通讯界面的金融社保卡）插入到本发明的通信协议转换装置中，然后将本发明的通信协议转换装置放置在非接触IC卡读卡器的感应区内，此时非接触IC卡读卡器可与接触式IC卡500进行数据交互。

因此，本发明能够实现接触式IC卡通讯协议与非接触式IC卡通讯协议之间的互相转换，能够为接触式IC卡提供了非接触式通讯方式，从而扩展了接触式IC卡的使用范围。

尤其在现阶段，受限于成本、工艺和技术等多方面的原因，金融社保卡等的接触式IC卡在短期内仍不具备大规模发行双界面卡的条件，因此，本发明的出现能够为该现状提供一种解决方案。而且，本发明也可应用于其它领域，为存量的单界面接触式IC卡提供扩展应用。

以上例子主要说明了本发明的通信协议转换装置。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。

Claims

1.一种通讯协议转换装置，对接触式IC卡提供非接触通讯方式以使得能够用非接触式IC卡读卡器对接触式IC卡进行读写，其特征在于，包括：

接触式IC卡读卡器，用于对接触式IC卡进行读写；

控制器，产生所述接触式IC卡工作所需要的工作电压、时钟信号和复位信号，并且在非接触IC卡读卡器与接触式IC卡之间进行数据的转换和传输；以及

2.如权利要求1所述的通讯协议转换装置，其特征在于,

所述线圈和所述接触式IC卡读卡器分别与所述控制器连接。

3.如权利要求1所述的通讯协议转换装置，其特征在于,

所述线圈用于建立所述非接触式IC卡读卡器和所述控制器之间的交互链接。

4.如权利要求1所述的通讯协议转换装置，其特征在于，所述控制器包括：

电源管理模块，将所述线圈产生的感应电流进行整流、转换为所述接触式IC卡读卡器的工作电压；

时钟模块，产生所述接触式IC卡工作所需要的时钟信号；

5.如权利要求1～4任意一项所述的通讯协议转换装置，其特征在于，

所述非接触式IC卡通讯协议是ISO14443所规定的Type A或Type B，

所述接触式IC卡通讯协议是ISO7816所规定的T=0协议或者T＝1协议。

6.如权利要求5所述的通讯协议转换装置，其特征在于，

在所述外壳上设置所述接触式IC卡读卡器，以使得在插入所述接触式IC卡的情况下所述接触式IC卡读卡器的触点与所述接触式IC卡的触点相连接。

7.如权利要求6所述的通讯协议转换装置，其特征在于，

所述控制器中还设置有谐振电容，

所述谐振电容和所述线圈构成谐振电路，以使得产生13.56 MHz的通讯频率。