CN104392261A - 一种sim卡和具有该sim卡的移动终端 - Google Patents

Abstract

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种SIM卡和具有该SIM卡的移动终端，利用SIM卡中的微处理器来驱动移动终端上外围设备并和进行一些简单的应用处理，例如短信聊天，音乐播放，液晶显示屏黑白屏显示等功能，从而可以关闭移动终端的应用处理器和/或基带处理器及其内存模块，大大了降低待机功耗，进一步延长移动终端的续航时间，因此具有很强的实用性。

Description

一种SIM卡和具有该SIM卡的移动终端

技术领域

本发明涉及集成电路制造技术领域，尤其涉及一种SIM卡和具有该SIM卡的移动终端。

背景技术

具有SIM卡的移动终端可以为智能手机(Smart Phone)，或装载有SIM卡的掌上电脑等手持移动终端设备，其中，智能手机是指“像个人电脑一样，具有独立的操作系统，独立的运行空间，可以由用户自行安装软件、游戏、导航等第三方服务商提供的程序，并可以通过移动通讯网络来实现无线网络接入的这样一类手机的总称”。不同操作系统的手机之间的应用软件互不兼容，而相同系统的手机软件基本通用，使用起来相当的便利。因为可以安装第三方软件，所以智能手机有丰富的扩展功能。随着3G、4G网络的普及，智能手机功能也越来越强大，逐渐成为人们生活中必不可少的电子产品。

传统的智能手机其内部功能结构图如图1所示。在这一架构中主要包括两大处理器，一部分是用于通信和数字信号处理的基带处理器(Baseband Processor)，另一部分是用于各种应用处理的应用处理器(Application Processor)，两部分分别运行在独立的操作系统下。应用处理器有时又称为主处理器，运行开放式操作系统(即图示操作系统1)，例如安卓(Android)，iOS，黑莓(Blackberry)，微软(WindowsPhone)等，负责整个系统的控制，为了增强了手机在应用(商务、娱乐、多媒体等)功能方面的处理能力，智能手机已逐渐进入多核心应用处理器时代，例如双核心，四核心，甚至八核心应用处理器，MIPS值(Million Instructions Per Second，每秒处理的百万指令数)提高，手机运行速度不断提升，拥有更为强大的多媒体处理、软件计算能力。基带处理器有时也被称为从处理器，也运行在独立的操作系统(即图示操作系统2)下，专注于手机通讯相关功能的处理，以及语音信号的A/D转换、D/A转换、数字语音信号的编解码、信道编解码和无线调制解调器(Modem)部分的时序控制，它与应用处理器相独立分离，不需要中断来处理应用层任务或功能，从而提供了更高的通信能力和稳定性。两大处理器通过共享RAM(双端口)或者串行端口等方式实现数据交换，数据交换速度快，耦合度低，可靠性高。两大处理器独立运作，分工明确，互不干扰，显著提升了协同工作效率。当应用处理器不工作时，可关闭其相关外围设备，比如键盘、摄像头、MP3、MP4等相关应用，降低待机功耗，这也有助于手机反应速度的提升。当用户启动飞行模式时，亦可关闭基带处理器，以达到降低功耗的目的。

智能手机中的第三个操作系统存在于SIM卡(Subscriber IdentityModule，客户识别模块)中，也称为智能卡、用户身份识别卡，GSM数字移动电话机必须装上此卡方能使用。它在一电脑芯片上存储了数字移动电话客户的信息，加密的密钥以及用户的电话簿等内容，可供GSM网络客户身份进行鉴别，并对客户通话时的语音信息进行加密。

随着智能手机逐渐进入多核心处理器时代，虽然性能上得到了提升，但是反观各种手机应用，单核心或者双核心处理器就足够满足大部分用户的多数主流应用。多核处理器的内核之间通信与同步需要更多的额外开销(指令处理时间)，所以给处理器增加内核就必须降低每个内核的最高频率，即增加内核需以降低每个内核的最高频率为代价，随着主频的提高，降低功耗成为一个主要的矛盾。虽然功耗可以通过增大电池容量来适度弥补，但带来的问题是手机厚度的增加及重量的增加。但手机作为一个随身携带的产品，续航能力及轻薄便于携带使用户很关注的因素。在正常使用情况下，智能手机必须能够续航一个工作日。采用多核技术和高速处理器，必须在满足这一基本需求的前提下进行。

因此，如何降低系统功耗，延长具有SIM卡的移动终端续航的时间成为本领域技术人员致力于研究的方向。

发明内容

针对上述存在的问题，本发明公开一种SIM卡和具有SIM卡的移动终端，以克服现有技术中随着移动终端主频的提高，所需功耗也大幅提高，进而引起续航时间缩短的问题。

为了实现上述目的，本发明记载了一种SIM卡，其中，应用于设置有外围设备和应用程序的移动终端上，所述SIM卡包括：

微处理器；

存储器，通过数据总线和地址总线与所述微处理器连接；

系统总线接口，所述微处理器通过所述系统总线接口与所述移动终端上的系统总线连接，以通过控制所述系统总线上的数据通讯驱动所述外围设备。

上述的SIM卡，其中，所述存储器包括非易失性存储器和易失性存储器；

所述非易失性存储器中存储有若干驱动程序，所述微处理器通过所述驱动程序驱动所述外围设备；

所述易失性存储器用于存储临时数据。

上述的SIM卡，其中，所述SIM卡还包括安全加密模块；

所述安全加密模块与所述微处理器连接以保护所述SIM卡的数据安全。

上述的SIM卡，其中，所述非易失性存储器包括电可擦除可编程只读存储器、闪存、相变存储器、铁电存储器、可变电阻式存储器、磁存储器中的一种或多种。

本发明还记载了一种具有如权利要求1-4任意一项所述的SIM卡的移动终端，其中，包括：第一电源域和第二电源域；

所述第一电源域包括移动终端处理器；

所述第二电源域包括所述系统总线、所述外围设备和所述SIM卡；

所述移动终端处理器、所述SIM卡和所述外围设备均与所述系统总线连接；

其中，当所述第一电源域关闭时，所述SIM卡为所述外围设备提供驱动。

上述的移动终端，其中，所述移动终端还包括电池，所述电池为所述第一电源域和所述第二电源域分别独立供电。

上述的移动终端，其中，所述第一电源域还包括内存模块。

上述的移动终端，其中，所述第二电源域还包括控制器，所述外围设备通过所述控制器与所述系统总线连接。

上述的移动终端，其中，所述SIM卡通过接口转换电路与所述系统总线连接以控制所述系统总线上的数据通讯。

上述的移动终端，其中，所述移动终端处理器包括应用处理器和基带处理器；

所述应用处理器用于控制所述移动终端的主操作系统；

所述基带处理器用于实现所述移动终端的通讯功能。

上述发明具有如下优点或者有益效果：

本发明公开了一种SIM卡和具有该SIM卡的移动终端，通过SIM卡中的微处理器来驱动移动终端上部分外围设备和处理一些特殊功能的应用，例如液晶显示屏显示、简单的通讯聊天、音乐播放等，从而可以完全关闭移动终端的应用处理器和/或基带处理器及其内存模块，达到降低系统功耗，延长移动终端续航时间的目的。

具体附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明及其特征、外形和优点将会变得更加明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未可以按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。

图1是本发明背景技术中移动终端的结构示意图；

图2是传统的SIM卡的结构示意图；

图3是本发明实施例中移动终端的结构示意图；

图4是本发明实施例中SIM卡的结构示意图；

图5是本发明实施例中移动终端应用示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步的说明，但是不作为本发明的限定。

传统的SIM卡结构如图2所示，该SIM卡结构具有微处理器，存储器单元(包括EEPOM、ROM、RAM)以及安全加密模块。其中，EEPROM中存放号码、短信等数据和程序，并且可擦写，常说的SIM卡容量就是指EEPROM的容量，根据EEPROM容量可将SIM卡分为8k，16k，32k，64k及128k的大容量SIM卡等；ROM中存放了芯片操作系统程序(COS)，不可修改，主要控制SIM卡与外界的信息交互，SIM卡内部的数据存储，接受并解释手机发送给SIM的命令等简单操作；RAM用于存放系统临时数据，用户也不可更改。安全加密模块主要对SIM进行安全加密和保护。为了增强和提升用户体验，满足娱乐和商务需求，包括提供更高的安全性，更高的处理能力，更友好的界面，更方便快捷的操控性，大容量个人数据存储以及提供更多的附加功能都成为对未来SIM卡的发展需求。

本实施例提供了一种SIM卡，可应用于设置有外围设备和应用程序的移动终端上，该SIM卡包括：微处理器、及通过数据总线和地址总线与微处理器连接的存储器和系统总线接口，其中，微处理器通过系统总线接口与移动终端上的系统总线连接，以通过控制系统总线上的数据通讯驱动外围设备。

在本发明一个优选的实施例中，上述存储器包括非易失性存储器和易失性存储器；非易失性存储器中存储有若干驱动程序，且微处理器通过该驱动程序驱动外围设备。优选的，该存储器还包括用于存放芯片操作系统程序(COS)的只读存储器(ROM)，该芯片操作系统程序(COS)不可更改，主要控制SIM卡与外界的信息交互，SIM卡内部的数据存储以及手机发送给SIM卡的命令等简单操作；易失性存储器与微处理器连接以存储SIM卡中的临时数据，优选的，该易失性存储器为随机存取存储器(RAM)。

在本发明一个优选的实施例中，SIM卡还包括安全加密模块，该安全加密模块与微处理器连接以保护SIM卡中的数据安全。

在本发明一个优选的实施例中，非易失性存储器包括电可擦除可编程只读存储器、闪存、相变存储器、铁电存储器、可变电阻式存储器、磁存储器中的一种或多种。

本实施例还提供了一种具有SIM卡的移动终端，该移动终端可以为手机或可装载SIM卡的平板电脑等移动终端设备，为了能够更清晰的描述本发明的技术方案，本实施例以手机为例进行阐述。

如图3所示，整个手机系统可以分为两个电源域，第一电源域和第二电源域分别可以由手机电池独立供电。第一电源域包含手机处理器(即移动终端处理器，可以包括应用处理器及基带处理器等，其中应用处理器用于控制移动终端的主操作系统；基带处理器用于实现移动终端的通讯功能)以及内存模块，它们是手机系统的高速处理和控制核心。第二电源域包含SIM卡和手机系统的一些外设控制器及外围设备，且外围设备通过控制器与系统总线连接，例如手机液晶显示屏，存储器，照相机等。与传统手机SIM卡不同，本发明的手机系统中SIM与系统可以有两个接口，其中1为传统的SIM卡接口，2为SIM卡和系统总线的控制或通讯接口，SIM卡与系统总线之间可能需要一个接口转换控制电路3，因为为了降低成本，SIM卡引脚很少，而系统总线引脚很多，因此通过接口转换电路3 SIM卡中的微处理器就能够控制系统总线上的数据通讯，进而可以控制与系统总线相连的其他外围设备(例如液晶显示屏，RF等)。在本发明的一个优选的实施例中，接口1和接口2也可以合并为一个接口，进而可以节省资源。当合并为一个接口后，不需要接口转换电路3，即SIM卡通过接口1直接控制系统总线，进而控制与系统总线相连的其他外围设备。

本发明基于上述手机系统结构的SIM卡结构如图4所示，与传统SIM卡相比，设置了SIM卡系统总线接口以控制与系统总线相连的其他外围设备，且非易失性存储器中增加了特殊功能应用程序(驱动程序)，可以使SIM卡中的微处理器能够驱动或处理一些特殊功能应用，例如驱动无线接受发射器，驱动LCD液晶显示屏等外围设备。特殊应用功能程序可以定期更新，以支持不同的应用。非易失性存储器可以由传统的电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)构成，也可由闪存构成，也可由一些新兴的非易失性存储器构成，例如相变存储器(PCM)、铁电存储器(FeRAM)、可变电阻式存储器(ReRAM)、磁存储器(MRAM)等；在本实施例中，该SIM卡还包括存储有SIM卡操作系统的随机存取存储器(ROM)，以及用于存储临时数据的只读存储器(RAM)。

由上述实施例可知，本发明公开的手机系统结构(具有SIM卡的移动终端)，功耗更加节省。例如在待机状态下，手机处理器及内存可以完全关闭，而只打开SIM卡，无线信号接收发射器以及功率放大器，如图5所示，第一电源域完全关闭，只有SIM卡中的微处理器通过系统总线控制接口保持与外界通讯通畅。传统手机待机时，应用处理器及其内存模块可以关闭，但是基带处理器及其内存模块必须保持开启，以确保通讯通畅，而本发明这种新型的手机系统功耗显然更低，二者对比如表1所示。在同样的条件下，本发明新型的手机系统待机时间明显要提升很多。当收到有电话接入信号时，基带处理器在2G或者更低模式下进行数模转换及音频编解码等复杂处理，而无需唤醒应用处理器，进而可以进行语音通话，相比传统的手机工作方式，也更加节省功耗。

表1

日常生活中也会遇到这种情况，手机电量不多了，但是又有必要进行重要的通讯，例如通过短消息，QQ等方式交流。传统方式下，应用处理器及基带处理器必须全部开启才能进行上述的操作，或许剩余的电量可能只足够支持五分钟的通讯了。而通过本发明的手机系统，可以明显改善这种情况。将短信或者QQ等较为简单的通讯程序简化并存储在SIM卡中的非易失性存储器中，那么SIM卡中的微处理器就可以处理这些简单的程序，另外，将LCD液晶显示屏的控制程序简化版也存储在SIM卡中的非易失性存储器中，通过控制系统总线控制LCD液晶显示屏，简化版的LCD显示屏可以选择黑白屏，就像最原始的DOS系统显示屏一样，这样程序大小也会大大降低，也有利于SIM卡中的微处理器处理。如此一来，系统处理器包括应用处理器和基带处理器及其内存模块都可以选择关闭，即第一电源域全部关闭，而只开启第二电源域。手机通过无线接收发射器接收来自外部的信息，然后通过SIM卡中微处理器处理并控制液晶显示屏显示，用户通过回复再通过SIM卡中的微处理器处理并控制无线接收发射器传送到外界，这样的通讯过程大大降低了功耗，原来传统方式下只支持5分钟通讯，现在或许可以延长到20分钟甚至更长时间，两种方式的比较如表2所示。传统方式下，用户与外界通讯聊天，应用处理器及基带处理器都必须开启，LCD液晶显示屏也必须以彩色制式显示，功耗非常大，而本发明只需SIM卡中的微处理器保持运行，就可以处理一些简单的通讯，手机续航时间大大延长。

表2

下面举一具体应用来进一步阐述。

假设一个小朋友在外面玩智能手机里面的游戏，玩到很晚以至于不认识路回家，而此时手机也由于长时间游戏而电量所剩无几，可能只能待机五分钟左右的时间，如果现在打电话求助的话，可能电话还没有拨通就挂断了。这种情况对于一个儿童来说是很危险的。如果采用本发明这种新型的超低功耗待机模式，可以立即关闭手机系统应用处理器及基带处理器及其内存，从而可以使得待机时长大大延长，假定SIM卡中特殊功能应用程序包括短信功能，液晶屏黑白屏显示驱动功能，以及无线接收发射驱动。在这种超低功耗下，小朋友可以给自己的父母或者亲人发送求助短信，并且手机能够继续待机，保持信号通畅，直至等到在其父母或亲人到来。如果其父母收到短信，然后打电话问其具体位置，那么接收到电话时，亦可以打开系统基带处理器在2G或者更低模式下进行语音处理，而无需打开应用处理器，节省功耗。当小朋友告诉其亲友他所在的具体位置，那么就可以安心等待了。

综上所述，本发明公开的SIM卡和具有该SIM卡的移动终端，利用SIM卡中的微处理器来驱动移动终端上外围设备并进行一些简单的应用处理，例如短信聊天，音乐播放，液晶显示屏黑白屏显示等功能，从而可以关闭移动终端的应用处理器和/或基带处理器及其内存模块，大大了降低待机功耗，进一步延长移动终端的续航时间，因此具有很强的实用性。

本领域技术人员应该理解，本领域技术人员在结合现有技术以及上述实施例可以实现所述变化例，在此不做赘述。这样的变化例并不影响本发明的实质内容，在此不予赘述。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种SIM卡，其特征在于，应用于设置有外围设备和应用程序的移动终端上，所述SIM卡包括：

微处理器；

存储器，通过数据总线和地址总线与所述微处理器连接；

系统总线接口，所述微处理器通过所述系统总线接口与所述移动终端上的系统总线连接，以通过控制所述系统总线上的数据通讯驱动所述外围设备。

2.如权利要求1所述的SIM卡，其特征在于，所述存储器包括非易失性存储器和易失性存储器；

所述非易失性存储器中存储有若干驱动程序，所述微处理器通过所述驱动程序驱动所述外围设备；

所述易失性存储器用于存储临时数据。

3.如权利要求1所述的SIM卡，其特征在于，所述SIM卡还包括安全加密模块；

所述安全加密模块与所述微处理器连接以保护所述SIM卡的数据安全。

4.如权利要求1所述的SIM卡，其特征在于，所述非易失性存储器包括电可擦除可编程只读存储器、闪存、相变存储器、铁电存储器、可变电阻式存储器、磁存储器中的一种或多种。

5.一种具有如权利要求1-4中任意一项所述的SIM卡的移动终端，其特征在于，包括：第一电源域和第二电源域；

所述第一电源域包括移动终端处理器；

所述第二电源域包括所述系统总线、所述外围设备和所述SIM卡；

所述移动终端处理器、所述SIM卡和所述外围设备均与所述系统总线连接；

其中，当所述第一电源域关闭时，所述SIM卡为所述外围设备提供驱动。

6.如权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端还包括有电池，所述电池为所述第一电源域和所述第二电源域分别独立供电。

7.如权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述第一电源域还包括内存模块。

8.如权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述第二电源域还包括控制器，所述外围设备通过所述控制器与所述系统总线连接。

9.如权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述SIM卡通过接口转换电路与所述系统总线连接以控制所述系统总线上的数据通讯。

10.如权利要求5所述的移动终端，其特征在于，所述移动终端处理器包括应用处理器和基带处理器；

所述应用处理器用于控制所述移动终端的主操作系统；

所述基带处理器用于实现所述移动终端的通讯功能。