CN104730356A - 一种支持全卡射频测试的自测装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

一种支持全卡射频测试的自测装置及其使用方法，涉及非接触式IC卡技术领域。本发明自测装置包括依次相互连接的支持自测功能的全卡、测试基台和测试软件平台。所述全卡包括天线网络、NFC芯片和CPU智能卡。其结构特点是，所述NFC芯片包括接收单元、发射单元、天线单元、电源单元、锁相环单元、控制单元、存储单元、接口单元和自动测试辅助单元。接收单元、锁相环单元、发射单元和天线单元依次连接形成环路组成射频单元，射频单元发送和接收信号符合ISO14443/FeliCa协议规范。所述控制单元分别与接收单元、锁相环单元、发射单元、自动测试辅助单元、存储单元、接口单元和电源单元相互连接。本发明能有效减少全卡批量测试的测试时间，具有测试简单、节约成本的特点。

Description

一种支持全卡射频测试的自测装置及其使用方法

技术领域

 本发明涉及非接触式IC卡技术领域，特别是应用于移动支付的有源非接触式IC卡中支持全卡射频测试的自测装置及其使用方法。

背景技术

随着智能手机在移动设备市场上占有率的提升，基于智能移动设备的应用得到极大推动和发展。在支付应用中，将信用卡支付，一卡通支付等多种支付手段移植到手机等移动设备上形成一股强劲的市场需求，相应地将移动支付模块集成/嵌入到移动终端设备上，实现移动支付功能成为主流发展趋势。

   基于手机等移动终端设备的支付方式称为移动支付。以手机为例，具备移动支付功能的手机，当用户需要进行刷机交易时，储存在手机/SIM卡/SD卡中的交易信息通过移动支付模块与刷卡器完成身份认证和交易过程，简化了支付过程，节省了交易时间，极大地方便了用户和商家。

   尽管移动支付有广大的应用前景，但是当前仍然存在有很多技术难点。对于移动支付模块来说，如何将尺寸缩小到适合集成/嵌入到手机等小型移动终端设备上，以及如何降低封装测试成本，是当前技术所面临的两个主要问题。

   现有技术中，就封装测试而言，以将移动支付模块集成到手机SIM卡内的全卡为例，参看图1，它包含NFC芯片A，CPU智能卡C和天线网络B。其生产封装涉及NFC芯片A和CPU智能卡C的裸片粘贴与打线，天线网络B的分离元件贴片、塑封等过程。生产封装过程可能会造成全卡功能失效，尤其是因为分离元件虚焊，打线问题造成的全卡射频模块失效。全卡协议规范测试耗时长，测试设备相对复杂，测试成本高。如果待测全卡的NFC射频模块已经失效，再进行协议规范测试必然会造成进一步浪费测试资源，增加测试时间和测试成本。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种支持全卡射频测试的自测装置及其使用方法。它能有效减少全卡批量测试的测试时间，具有测试简单、节约成本的特点。

为了达到上述发明目的，本发明的技术方案以如下方式实现：

一种支持全卡射频测试的自测装置，它包括依次相互连接的支持自测功能的全卡、测试基台和测试软件平台。所述全卡包括天线网络、NFC芯片和CPU智能卡。其结构特点是，所述NFC芯片包括接收单元、发射单元、天线单元、电源单元、锁相环单元、控制单元、存储单元、接口单元和自动测试辅助单元。接收单元、锁相环单元、发射单元和天线单元依次连接形成环路组成射频单元，射频单元发送和接收信号符合ISO 14443/FeliCa协议规范。所述控制单元分别与接收单元、锁相环单元、发射单元、自动测试辅助单元、存储单元、接口单元和电源单元相互连接。

所述自动测试辅助单元，用于NFC芯片内部节点和芯片功能检测。 所述接口单元，用于对NFC芯片进行控制和数据交换。

所述存储单元，用于存储NFC芯片的模式配置、流程和状态控制，以及与NFC芯片外部进行交换的各种数据。

所述锁相环单元，用于产生片上13.56MHz信号用作发射信号载波，也是NFC芯片工作时钟来源。

所述电源单元，为NFC芯片内部电源整形，为接收单元、发射单元、锁相环单元、控制单元、存储单元、接口单元和自动测试辅助单元提供稳定电压源。

所述天线单元，采用线圈与调谐电容阵列并联结构。天线单元将外部场信号耦合到线圈上，作为接收单元输入信号；天线单元将发射单元发射信号通过线圈辐射出去，使得外部读卡器能接收到该发射信号。

所述发射单元，用于将控制单元送出的数字信号转换为符合ISO 14443/FeliCa协议规范的射频信号，并驱动天线单元将射频信号发射出去。

所述接收单元，用于将天线单元感应到的射频信号转换为数字信号并传递给控制单元。

所述控制单元，用于控制NFC芯片内部状态转换，执行NFC芯片功能相关的各种流程，以及数字信号处理。

在上述自测装置中，所述接口单元采用SPI接口、I²C接口、7816接口或者USB接口。

在上述自测装置中，所述自动测试辅助单元包括激励模块、信号采集模块和其它辅助模块。

在上述自测装置中，所述激励模块采用锁相环、信号发生器、电压振荡器或者序列发生器。所述信号采集模块采用ADC数模转换器或者比较器的完成模拟信号到数字信号转换的单元模块。所述其他辅助模块采用buffer缓冲器、amplifer放大器或者逻辑功能模块。

如上所述支持全卡射频测试的自测装置的使用方法，它使用包括支持自动测试功能的全卡、测试基台和测试软件平台；其步骤为：

1）测试软件平台通过测试基台的接口将测试指令和数据传递到全卡的接口。

2）全卡从接口获取测试指令，执行测试流程，获取测试结果。

3）全卡将测试结果返回给测试基台。

4）测试软件平台从测试测试基台获取测试结果。

5）测试软件平台根据返回的测试结果对当前测试卡片指标分级以及判断卡片测试是否合格。

在上述使用方法中，所述测试指令包括测试天线离散元件焊接问题、NFC射频功能收发问题以及利用NFC芯片中自动测试辅助单元进行测试的相关功能和指标。

本发明由于采用了上述结构和方法，对全卡在进行协议规范测试之前，先进行射频功能和元件虚焊问题测试，筛选出其中射频失效的全卡卡片。本发明作为初步筛选方式，保证进入协议规范测试流程的卡片不存在射频功能问题。本发明能有效减少全卡批量测试的测试时间，从而达到降低卡片封装测试成本的目的，是一种低成本、短时间、相对简易的测试方式。

   下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

附图说明

图 1 为现有技术中全卡的结构示意图；

图 2 为本发明自测装置的结构示意图；

图3为本发明自测装置中NFC芯片的结构示意图；

图 4 为本发明NFC芯片中自动测试辅助单元的结构示意图。

具体实施方式

参看图2至图4，本发明自测装置包括依次相互连接的支持自测功能的全卡50、测试基台51和测试软件平台52。全卡50包括天线网络B、NFC芯片A和CPU智能卡C。NFC芯片A包括接收单元1、发射单元3、天线单元4、电源单元9、锁相环单元2、控制单元6、存储单元7、接口单元8和自动测试辅助单元5。接收单元1、锁相环单元2、发射单元3和天线单元4依次连接形成环路组成射频单元10，射频单元10发送和接收信号符合ISO 14443/FeliCa协议规范。控制单元6分别与接收单元1、锁相环单元2、发射单元3、自动测试辅助单元5、存储单元7、接口单元8和电源单元9相互连接。自动测试辅助单元5包括激励模块5.1、信号采集模块5.2和其它辅助模块5.3，用于NFC芯片A内部节点和芯片功能检测。激励模块5.1采用锁相环、信号发生器、电压振荡器或者序列发生器。信号采集模块5.2采用ADC数模转换器或者比较器的完成模拟信号到数字信号转换的单元模块。其他辅助模块5.3采用buffer缓冲器、amplifer放大器或者逻辑功能模块。接口单元8采用SPI接口、I²C接口、7816接口或者USB接口，用于对NFC芯片A进行控制和数据交换。存储单元7，用于存储NFC芯片A的模式配置、流程和状态控制，以及与NFC芯片A外部进行交换的各种数据。锁相环单元2，用于产生片上13.56MHz信号用作发射信号载波，也是NFC芯片A工作时钟来源。电源单元9，为NFC芯片A内部电源整形，为接收单元1、发射单元3、锁相环单元2、控制单元6、存储单元7、接口单元8和自动测试辅助单元5提供稳定电压源。天线单元4，采用线圈与调谐电容阵列并联结构，天线单元4将外部场信号耦合到线圈上，作为接收单元1输入信号；天线单元1将发射单元3发射信号通过线圈辐射出去，使得外部读卡器能接收到该发射信号。发射单元3，用于将控制单元6送出的数字信号转换为符合ISO 14443/FeliCa协议规范的射频信号，并驱动天线单元4将射频信号发射出去。接收单元1，用于将天线单元4感应到的射频信号转换为数字信号并传递给控制单元6。控制单元6，用于控制NFC芯片A内部状态转换，执行NFC芯片A功能相关的各种流程，以及数字信号处理。

本发明自测装置的测试分析和判决过程由NFC芯片A中的控制单元6执行，通过配置存储单元7内的测试模式寄存器来启动指定测试模式，通过对存储单元7内的测试状态寄存器对应标志位置高来表明存在测试问题。

本发明中可自动测试的NFC芯片A结构内部包含自动测试辅助模块5，可按测试需求检测NFC芯片A内部多个节点信号。也可根据测试需求定制控制单元6，使NFC芯片A支持多种测试模式。这种NFC芯片A的测试模式具有可配置和可扩展特性，可结合全卡50设计，生产和封装过程实现进行测试简化或测试细化，实现不同的测试目的。

本发明自测装置以两种全卡自动测试模式为例：

1）天线离散元件虚焊问题测试：

自动测试辅助单元5同时与天线单元4两端和接收单元1输入/内部射频节点连接。

若元件出现焊接问题，虚焊会导致收发通路在天线连接处断开，接收单元1输入端无信号或者信号微弱导致在接收单元1输入端/内部射频节点无法监测到信号。但发射单元3输出端口能检测到发射信号，因此控制单元6依据对这两个节点的信号检测结果判断是否存在元件虚焊问题：若发射单元3输出端检测到发射信号，接收单元1输入/内部射频节点检测到对应的射频信号且强度满足要求，则判定该卡不存在天线离散元件虚焊问题，控制单元6将对应的状态标志位置高作为测试结果。若发射单元3输出端检测到发射信号，接收单元1输入/内部射频节点检测不到射频信号/强度不满足要求，认为全卡可能存在虚焊问题，保持状态标志位值不变。

2）全卡射频收发功能测试：

若已经判断出NFC芯片A外围天线离散元件不存在虚焊问题，可以进行NFC芯片A射频收发功能测试。自动测试辅助单元5与发射单元3连接检测发射信号。控制单元6将存储在存储单元7的固定数字序列作为发射数据，通过发射单元3，经天线单元4发送给接收单元1；控制单元6对接收单元1接收到的信号进行处理获取接收数据。将接收数据与发射数据比对，若两组数据相同，认为收发通路功能正常，保持对应状态标志位不变；若不符，认为该NFC芯片A收发功能存在问题，将对应状态标志位置高。

上述举例仅为说明本发明中可自动测试的NFC芯片A如何进行射频功能测试。事实上，这种可自动测试的NFC芯片A结构，其包含的自动测试辅助单元5还支持采集多个节点信号，支持由此扩展的多种NFC芯片A功能/指标测试。

例如，集成了自动测试辅助单元5的NFC芯片A还可进行基本单元的功能测试。只需要将单元内部节点与自动测试辅助单元5连接，同时在存储单元7内增设相应的测试模式，控制单元6内增加相应的测试流程。例如，要测试锁相环单元2是否正常工作，想配置控制单元CE6内设置锁相环测试模式，再将锁相环单元2输出信号作为观测点接至自动测试辅助单元5，由控制单元6判断锁相环单元2是否正常工作。

本发明自动测试辅助单元5中其他辅助模块5.3包含模拟比较器、数字比较器或者模数转换器ADC等可实现模拟到数字转换的功能模块。待观测节点的信号幅度/类型不一定符合信号采集模块的输入要求，还需要其他辅助模块5.3包括模拟缓冲器、模拟放大器、模拟整形器和数字缓冲器等。

本发明自测装置的使用方法步骤为：

1）测试软件平台52通过测试基台51的接口将测试指令和数据传递到全卡50的接口；测试指令包括测试天线离散元件焊接问题、NFC射频功能收发问题以及利用NFC芯片A中自动测试辅助单元5进行测试的相关功能和指标。

2）全卡50从接口获取测试指令，执行测试流程，获取测试结果。

3）全卡50将测试结果返回给测试基台51。

4）测试软件平台52从测试测试基台51获取测试结果。

5）测试软件平台52根据返回的测试结果对当前测试卡片指标分级以及判断卡片测试是否合格。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，凡属于技术领域的普通技术人员在本发明公开的技术范围内，显而易见得到的变换或者替换，都应该属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种支持全卡射频测试的自测装置，它包括依次相互连接的支持自测功能的全卡（50）、测试基台（51）和测试软件平台（52），所述全卡（50）包括天线网络（B）、NFC芯片（A）和CPU智能卡（C），其特征在于，所述NFC芯片（A）包括接收单元（1）、发射单元（3）、天线单元（4）、电源单元（9）、锁相环单元（2）、控制单元（6）、存储单元（7）、接口单元（8）和自动测试辅助单元（5）；接收单元（1）、锁相环单元（2）、发射单元（3）和天线单元（4）依次连接形成环路组成射频单元（10），射频单元（10）发送和接收信号符合ISO 14443/FeliCa协议规范；所述控制单元（6）分别与接收单元（1）、锁相环单元（2）、发射单元（3）、自动测试辅助单元（5）、存储单元（7）、接口单元（8）和电源单元（9）相互连接；

所述自动测试辅助单元（5），用于NFC芯片（A）内部节点和芯片功能检测；

所述接口单元（8），用于对NFC芯片（A）进行控制和数据交换；

所述存储单元（7），用于存储NFC芯片（A）的模式配置、流程和状态控制，以及与NFC芯片（A）外部进行交换的各种数据；

所述锁相环单元（2），用于产生片上13.56MHz信号用作发射信号载波，也是NFC芯片（A）工作时钟来源；

所述电源单元（9），为NFC芯片（A）内部电源整形，为接收单元（1）、发射单元（3）、锁相环单元（2）、控制单元（6）、存储单元（7）、接口单元（8）和自动测试辅助单元（5）提供稳定电压源；

所述天线单元（4），采用线圈与调谐电容阵列并联结构；天线单元（4）将外部场信号耦合到线圈上，作为接收单元（1）输入信号；天线单元（4）将发射单元（3）发射信号通过线圈辐射出去，使得外部读卡器能接收到该发射信号；

所述发射单元（3），用于将控制单元（6）送出的数字信号转换为符合ISO 14443/FeliCa协议规范的射频信号，并驱动天线单元（4）将射频信号发射出去；

所述接收单元（1），用于将天线单元（4）感应到的射频信号转换为数字信号并传递给控制单元（6）；

所述控制单元（6），用于控制NFC芯片（A）内部状态转换，执行NFC芯片（A）功能相关的各种流程，以及数字信号处理。

2.根据权利要求1所述的支持全卡射频测试的自测装置，其特征在于，所述接口单元（8）采用SPI接口、I²C接口、7816接口或者USB接口。

3.根据权利要求1或2所述的支持全卡射频测试的自测装置，其特征在于，所述自动测试辅助单元（5）包括激励模块（5.1）、信号采集模块（5.2）和其它辅助模块（5.3）。

4.根据权利要求3所述的支持全卡射频测试的自测装置，其特征在于，所述激励模块（5.1）采用锁相环、信号发生器、电压振荡器或者序列发生器；所述信号采集模块（5.2）采用ADC数模转换器或者比较器的完成模拟信号到数字信号转换的单元模块；所述其他辅助模块（5.3）采用buffer缓冲器、amplifer放大器或者逻辑功能模块。

5.如权利要求1所述支持全卡射频测试的自测装置的使用方法，它使用包括支持自动测试功能的全卡（50）、测试基台（51）和测试软件平台（52）；其步骤为：

1）测试软件平台（52）通过测试基台（51）的接口将测试指令和数据传递到全卡（50）的接口；

2）全卡（50）从接口获取测试指令，执行测试流程，获取测试结果；

3）全卡（50）将测试结果返回给测试基台（51）；

4）测试软件平台（52）从测试测试基台（51）获取测试结果；

5）测试软件平台（52）根据返回的测试结果对当前测试卡片指标分级以及判断卡片测试是否合格。

6.根据权利要求5所述支持全卡射频测试的自测装置的使用方法，其特征在于，所述测试指令包括测试天线离散元件焊接问题、NFC射频功能收发问题以及利用NFC芯片（A）中自动测试辅助单元（5）进行测试的相关功能和指标。