CN104717767B - 一种集成有sim卡的通信芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种集成有SIM卡的通信芯片，包括：基带CPU、第一协议接口、选择开关和SIMZone单元；所述基带CPU与第一协议接口连接；所述选择开关分别与SIMZone单元连接、与所述第一协议接口连接、并与IF1接口连接；所述选择开关与所述SIMZone单元之间始终处于连通状态，当所述选择开关与所述第一协议接口之间处于连通状态时，所述SIMZone单元用于为所述基带CPU提供SIM卡功能；当所述选择开关与所述IF1接口之间处于连通状态时，所述SIMZone单元用于接收通过所述IF1接口写入的数据。本发明实施例中，通过将SIM卡集成在终端设备的通信芯片内，降低SIM卡在终端设备的PCB上的占用面积，避免SIM卡作为独立硬件实体，避免插拔过程，提高可靠性和安全性，安全性不低于传统SIM卡。

Description

一种集成有SIM卡的通信芯片
技术领域
本发明涉及通信技术领域，尤其是涉及一种集成有SIM卡的通信芯片。
背景技术
现有技术中，SIM（Subscriber Identity Module，用户识别模块）卡通常作为一个独立的硬件实体存在于终端设备内。如图1所示，为终端设备的结构示意图，该终端设备包括通信芯片和SIM卡，通信芯片与SIM卡之间通过ISO7816（智能卡国际标准）接口进行通信，从而完成GSM（Global System for Mobile Communications，全球移动通信系统）网络和/或GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）网络所需要的SIM相关功能。
SIM卡在终端设备的PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）上占用一定的面积，而且占用面积可能会比较大；SIM卡作为独立的硬件实体，在插拔过程中会出现接触不良、损坏金属芯片等故障，降低了可靠性和安全性。
发明内容
本发明实施例提供一种集成有SIM卡的通信芯片，以避免SIM卡在终端设备的PCB上占用一定面积，并且避免SIM卡作为独立的硬件实体。
为了达到上述目的，本发明实施例提供一种集成有用户识别模块SIM卡的通信芯片，所述通信芯片包括：基带中央处理器CPU、第一协议接口、选择开关和SIMZone单元；所述基带CPU与第一协议接口连接；所述选择开关分别与SIMZone单元连接、与所述第一协议接口连接、并与IF1接口连接；所述选择开关与所述SIMZone单元之间始终处于连通状态，当所述选择开关与所述第一协议接口之间处于连通状态时，所述SIMZone单元用于为所述基带CPU提供SIM卡功能；当所述选择开关与所述IF1接口之间处于连通状态时，所述SIMZone单元用于接收通过所述IF1接口写入的数据。
当所述IF1接口连接指定类型设备时，所述选择开关与所述IF1接口之间处于连通状态，且所述选择开关与所述第一协议接口之间处于未连通状态；当所述IF1接口没有连接指定类型设备时，所述选择开关与所述第一协议接口之间处于连通状态，且所述选择开关与所述IF1接口之间处于未连通状态。所述指定类型设备具体为芯片操作系统COS编程器或者个人化数据写入设备。
所述SIMZone单元包括：随机存储器RAM、COS存储单元、微控制单元MCU、第二协议接口、个人化数据存储单元；所述RAM与MCU连接、所述COS存储单元与MCU连接、所述第二协议接口与MCU连接、所述个人化数据存储单元与MCU连接，且所述SIMZone单元通过所述第二协议接口与所述选择开关连接；其中：所述RAM，用于保存COS在MCU运行所需的临时数据；所述COS存储单元，用于保存COS的程序代码；所述MCU，用于运行COS；所述第二协议接口，用于提供通信功能和编程功能，通信功能提供所述SIMZone单元与所述基带CPU之间的通信功能，编程功能提供IF1接口对COS存储单元进行COS编程、对个人化数据存储单元进行个人化数据写入；所述个人化数据存储单元，用于存储个人化数据。
在2G网络中，所述个人化数据包括以下之一或者任意组合：国际移动用户识别码IMSI、集成电路卡识别码ICCID、个人识别密码PIN1、PIN2、PIN码解锁密码PUK1、PUK2、密钥标识KI、短信中心号码SMSP；
在3G网络中，所述个人化数据包括以下之一或者任意组合：IMSI、ICCID、PIN1、PIN2、PUK1、PUK2、密钥K、运营商密钥OPC、SMSP。
所述第一协议接口具体为基于智能卡国际标准ISO7816的协议接口；
所述第二协议接口具体为基于智能卡国际标准ISO7816的协议接口。
所述IF1接口具体为COS编程接口或个人化数据写入接口；在所述IF1接口为COS编程接口时，所述第二协议接口通过所述COS编程接口连接COS编程器，由所述COS编程器对COS存储单元进行COS编程；在所述IF1接口为个人化数据写入接口时，所述第二协议接口通过所述个人化数据写入接口连接个人化数据写入设备，由所述个人化数据写入设备对个人化数据存储单元进行个人化数据写入。
所述IF1接口的硬件线路组成具体包括：电源VCC、接地端GND、复位RESET、编程电压VPP、时钟CLK、数据I/O。
所述通信芯片还包括：数字信号处理器DSP和/或通信芯片外围接口。
与现有技术相比，本发明实施例至少具有以下优点：本发明实施例中，通过将SIM卡集成在终端设备的通信芯片内，降低SIM卡在终端设备的PCB上的占用面积，避免SIM卡作为独立硬件实体，避免插拔过程，提高可靠性和安全性；由于SIM卡集成在通信芯片内，因此安全性不低于传统SIM卡。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中的终端设备的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的一种集成有SIM卡的通信芯片结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种集成有SIM卡的通信芯片，如图2所示，该通信芯片具体包括：基带CPU（Center Process Unit，中央处理器）21、第一协议接口22、选择开关23和SIMZone单元24。其中，该SIMZone单元24具体为用户识别模块专属区单元24。
本发明实施例中，基带CPU21与第一协议接口22连接；选择开关23分别与SIMZone单元24连接、与第一协议接口22连接、并与IF1接口连接。其中，选择开关23与SIMZone单元24之间始终处于连通状态，且选择开关23与第一协议接口22或IF1接口之间处于连通状态；进一步的，当选择开关23与第一协议接口22之间处于连通状态时，SIMZone单元24用于为基带CPU21提供SIM卡功能；当选择开关23与IF1接口之间处于连通状态时，SIMZone单元24用于接收通过IF1接口写入的数据。
其中，第一协议接口22具体为通信芯片内部的基于ISO7816的协议接口。
本发明实施例中，当IF1接口连接指定类型设备时，选择开关23与IF1接口之间处于连通状态，且选择开关23与第一协议接口22之间处于未连通状态；当IF1接口没有连接指定类型设备时，选择开关23与第一协议接口22之间处于连通状态，且选择开关23与IF1接口之间处于未连通状态。
其中，该指定类型设备具体包括但不限于COS（Chip Operating System，芯片操作系统）编程器或者个人化数据写入设备。
基于此，当通信芯片的IF1接口连接COS编程器或者个人化数据写入设备时，选择开关23通过判断IF1接口的VPP（编程电压）状态，可以确定VPP状态当前为高电平，此时选择开关23的另一端自动倒向IF1接口，使IF1接口与SIMZone单元24连通；当通信芯片的IF1接口没有连接COS编程器或者个人化数据写入设备时，选择开关23通过判断IF1接口的VPP（编程电压）状态，可以确定VPP状态当前为低电平，此时选择开关23的另一端自动倒向第一协议接口22，使第一协议接口22与SIMZone单元24连通。
在本发明实施例的一种具体实现方式中，该通信芯片还包括其它单元25，该其它单元25具体包括但不限于DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理器）和/或通信芯片外围接口等，该其它单元25的功能在此不再详加赘述。
本发明实施例中，上述SIMZone单元24具体包括：RAM（Ramdom Access Memory，随机存储器）241、COS存储单元242、MCU（Micro Control Unit，微控制单元）243、第二协议接口244、个人化数据存储单元245。其中，RAM241与MCU243连接、COS存储单元242与MCU243连接、第二协议接口244与MCU243连接、个人化数据存储单元245与MCU243连接。进一步的，SIMZone单元24具体通过该第二协议接口244与选择开关23进行连接。
本发明实施例中，RAM241，用于保存COS在MCU243运行所需的临时数据。COS存储单元242，用于保存COS的程序代码。MCU243，用于运行COS。第二协议接口244，是SIMZone单元24与外部的唯一接口，用于提供通信功能（如ISO7816通信功能）和编程功能；其中，该通信功能提供SIMZone单元24与基带CPU21之间的通信功能，该编程功能提供IF1接口对COS存储单元242进行COS编程，该编程功能还提供对个人化数据存储单元245进行个人化数据写入。个人化数据存储单元245，用于存储个人化数据。
其中，第二协议接口244具体为基于ISO7816的协议接口。进一步的，在2G网络中，个人化数据具体包括但不限于以下之一或者任意组合：IMSI（International MobileSubscriber Identification Number，国际移动用户识别码）、ICCID（Integrate circuitcard identity，集成电路卡识别码）、PIN1（Personal Identification Number，个人识别密码）、PIN2、PUK1（PIN Unblocking Key，PIN码解锁密码）、PUK2、KI（Key identifier，密钥标识）、SMSP（短信中心号码）；在3G网络中，个人化数据包括但不限于以下之一或者任意组合：IMSI、ICCID、PIN1、PIN2、PUK1、PUK2、密钥K、OPC（运营商密钥）、SMSP。
为了保证安全性，可将SIMZone单元24的安全级别配置到当前传统SIM卡同等的安全级别；由于个人化数据存储单元245不对外暴露，通过COS的安全计算和第二协议接口244的安全通信功能，保证了个人化数据的安全。
本发明实施例中，IF1接口具体可以为COS编程接口或者个人化数据写入接口。在IF1接口为COS编程接口时，将COS编程接口连接COS编程器，即第二协议接口244通过COS编程接口连接COS编程器，由COS编程器对COS存储单元242进行COS编程。在IF1接口为个人化数据写入接口时，将个人化数据写入接口连接个人化数据写入设备（可以称为写卡器），即第二协议接口244通过个人化数据写入接口连接个人化数据写入设备，由个人化数据写入设备对个人化数据存储单元245进行个人化数据写入。
进一步的，IF1接口的硬件线路组成具体包括：VCC（电源）、GND（接地端）、RESET（复位）、VPP（编程电压）、CLK（时钟）、数据I/O。
当使用IF1接口的COS编程接口对COS存储单元242进行COS编程后，COS存储单元242是一次性编程单元，COS存储单元242内的数据不可被擦除或修改，以保证COS不会被篡改。如果需要修改SIMZone单元24内的个人化数据，需要使用IF1接口的个人化数据写入接口，通过与COS交互完成，具体流程在此不再赘述。需要注意的是，为了保证个人化数据的安全，个人化数据存储单元245可以采用EEPROM（Electrically Erasable ProgrammableRead-Only Memory，电可擦可编程只读存储器）技术或FLASH技术实现。
本发明实施例中，由于SIMZone单元24集成在通信芯片的内部，因此，SIMZone单元24需要与基带CPU21、选择开关23、其它单元25采用相同的制造制程，如0.13微米制程、65纳米制程等。由于现有技术的限制，不同制程下的SIMZone单元24的设计方法也不尽相同。对于RAM241、MCU243、第二协议接口244都可以采用和通信芯片中的基带CPU21、其它单元25相同的制程。对于COS存储单元242，可以采用OTP（一次性编程）逻辑技术实现，也适用于不同的制程。对于个人化数据存储单元245，一般只有90nm、0.13微米等的支撑才支持EEPROM或FLASH，因此个人化数据存储单元245采用EEPROM或FLASH实现时，整个通信芯片也只能采用相应的制程。
以下分别说明不同情况下通信芯片的SIMZone单元24的实现方法。
（1）在通信芯片采用65nm、55nm、40nm等以下的制程时，RAM241、MCU243、第二协议接口244采用数字技术实现，COS存储单元242采用OTPROM技术实现，个人化数据存储单元245采用MTP逻辑实现。其中，当技术进步到可以在通信芯片内嵌入EEPROM或FLASH时，个人化数据存储单元245可以采用EEPROM或FLASH。由于一般MTP的擦写次数只能达到10次左右，因此个人化数据的更新次数有限；如果采用EEPROM或FLASH实现个人化数据存储单元245，其擦写次数就可以为10万次以上。
按照当前协议标准，当基带CPU21与SIMZone单元24的通信要求小区更新时，基带CPU21需要向SIMZone单元24写入小区信息，但由于通信芯片将SIMZone单元24集成在内部，因此无需向SIMZone单元24写入小区信息。基于此，即使人化数据存储单元245采用MTP逻辑实现，也不会有任何问题，只不过个人化数据的更新次数有限，不能频繁地本地写卡或空中写卡。
（2）通信芯片采用0.13微米等以上的制程时，个人化数据存储单元245的实现采用EEPROM或FLASH，个人化数据的更新次数可达到10万次以上。
需要说明的是，通过本发明实施例的方式进行设计时，可以保证SIMZone单元24的安全等级不低于传统SIM卡。而且，由于COS程序代码存放于COS存储单元242中，容易被反编译，为了解决这个问题，本发明实施例中，在通信芯片的设计过程中，COS存储单元242可以采用硬件逻辑实现，即可以将COS程序代码转换为RTL（寄存器传输级）存储在COS存储单元242。
综上所述，本发明实施例中，通过将SIM卡集成在终端设备的通信芯片内，安全性不低于传统SIM卡，降低SIM卡在终端设备的PCB上的占用面积，节省了PCB面积，避免SIM卡作为独立硬件实体，避免插拔过程，提高可靠性和安全性。COS在通信芯片内由硬件逻辑实现，不容易被反编译。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述的方法。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本发明所必须的。
本领域技术人员可以理解实施例中的装置中的模块可以按照实施例描述进行分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但是，本发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种集成有用户识别模块SIM卡的通信芯片，其特征在于，所述通信芯片包括：基带中央处理器CPU、第一协议接口、选择开关和SIMZone单元；
所述基带CPU与第一协议接口连接；所述选择开关分别与SIMZone单元连接、与所述第一协议接口连接、并与IF1接口连接；
所述选择开关与所述SIMZone单元之间始终处于连通状态，当所述选择开关与所述第一协议接口之间处于连通状态时，所述SIMZone单元用于为所述基带CPU提供SIM卡功能；当所述选择开关与所述IF1接口之间处于连通状态时，所述SIMZone单元用于接收通过所述IF1接口写入的数据。
2.如权利要求1所述的通信芯片，其特征在于，当所述IF1接口连接指定类型设备时，所述选择开关与所述IF1接口之间处于连通状态，且所述选择开关与所述第一协议接口之间处于未连通状态；当所述IF1接口没有连接指定类型设备时，所述选择开关与所述第一协议接口之间处于连通状态，且所述选择开关与所述IF1接口之间处于未连通状态。
3.如权利要求2所述的通信芯片，其特征在于，所述指定类型设备具体为芯片操作系统COS编程器或者个人化数据写入设备。
4.如权利要求1所述的通信芯片，其特征在于，所述SIMZone单元包括：随机存储器RAM、COS存储单元、微控制单元MCU、第二协议接口、个人化数据存储单元；所述RAM与MCU连接、所述COS存储单元与MCU连接、所述第二协议接口与MCU连接、所述个人化数据存储单元与MCU连接，且所述SIMZone单元通过所述第二协议接口与所述选择开关连接；其中：
所述RAM，用于保存COS在MCU运行所需的临时数据；
所述COS存储单元，用于保存COS的程序代码；
所述MCU，用于运行COS；
所述第二协议接口，用于提供通信功能和编程功能，通信功能提供所述SIMZone单元与所述基带CPU之间的通信功能，编程功能提供IF1接口对COS存储单元进行COS编程、对个人化数据存储单元进行个人化数据写入；
所述个人化数据存储单元，用于存储个人化数据。
5.如权利要求4所述的通信芯片，其特征在于，
在2G网络中，所述个人化数据包括以下之一或者任意组合：国际移动用户识别码IMSI、集成电路卡识别码ICCID、个人识别密码PIN1、PIN2、PIN码解锁密码PUK1、PUK2、密钥标识KI、短信中心号码SMSP；
在3G网络中，所述个人化数据包括以下之一或者任意组合：IMSI、ICCID、PIN1、PIN2、PUK1、PUK2、密钥K、运营商密钥OPC、SMSP。
6.如权利要求4所述的通信芯片，其特征在于，
所述第一协议接口具体为基于智能卡国际标准ISO7816的协议接口；
所述第二协议接口具体为基于智能卡国际标准ISO7816的协议接口。
7.如权利要求4所述的通信芯片，其特征在于，所述IF1接口具体为COS编程接口或个人化数据写入接口；在所述IF1接口为COS编程接口时，所述第二协议接口通过所述COS编程接口连接COS编程器，由所述COS编程器对COS存储单元进行COS编程；在所述IF1接口为个人化数据写入接口时，所述第二协议接口通过所述个人化数据写入接口连接个人化数据写入设备，由所述个人化数据写入设备对个人化数据存储单元进行个人化数据写入。
8.如权利要求1、2、4、7中任一项所述的通信芯片，其特征在于，
所述IF1接口的硬件线路组成具体包括：电源VCC、接地端GND、复位RESET、编程电压VPP、时钟CLK、数据I/O。
9.如权利要求1所述的通信芯片，其特征在于，所述通信芯片还包括：数字信号处理器DSP和/或通信芯片外围接口。
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