CN106156828B - 一种支持同时处理数据的双界面卡 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支持同时处理数据的双界面卡，包括：接触界面接口、非接触界面接口、第一锁存缓冲区、第二锁存缓冲区、第一与门、第二与门、第一连接电路、第二连接电路、时钟电路、处理器和存储单元；接触界面接口的读写控制信号端与第一与门的第一输入端相连，第一与门的输出端与第一锁存缓冲区的控制端相连；非接触界面接口的读写控制信号端与第二与门的第一输入端相连，第二与门的输出端与第二锁存缓冲区的控制端相连；第一连接电路与第二连接电路输出相反的电平。该双界面卡可以控制两个锁存缓冲区分时缓冲数据，从而达到同时接收、异步处理的效果，确保两界面接口的数据不丢失。

Description

一种支持同时处理数据的双界面卡

技术领域

本发明涉及芯片技术领域，具体地，涉及一种支持同时处理数据的双界面卡。

背景技术

双界面卡是智能卡的一种，是结合了非接触式IC卡接口和接触式IC卡接口的一种双接口IC卡，它兼有接触式卡(以下简称7816界面)和非接触式卡(以下简称RF界面)的优点，即具有非接触式IC卡的耐用性和方便性，又具有接触式IC卡的安全性。目前，双界面卡被广泛应用于智能气表、智能水表、智能电表等智能表的购电/水/气和智能表的本地充值，为用户和主管服务部门带来了很大方便。

当前市场上出现的双界面卡有三种：

1.接触式系统与非接触式系统仅仅是物理的组合到一张卡片中，两套系统互相独立。

2.接触式系统与非接触式系统彼此操作独立，但只是共享卡存储空间(内部分或全部)。

3.接触式系统与非接触式系统完全融合，一个CPU管理，一个存储单元完全共享，接触式与非接触式操作运行结果相同。

以上三种双界面智能卡中，第三种双界面智能卡才是真正意义上的非接触式双界面CPU卡。图1为上述第三种双界面卡的结构图，主要由CPU系统、操作界面接口和存储单元MMO三个主要部分组成。CPU系统负责数据的运算和总线控制，界面接口即7816界面(接触界面)和RF界面(非接触界面)，负责和外界进行命令和资料传输，其中RF界面满足ISO/IEC14443系列标准，7816界面满足ISO/IEC 7816标准。MMO存储器包括ROM/flash、RAM、EEPROM。图中各部分之间连接的粗箭头线为数据线，细箭头线为控制信号线，当两个界面其中之一有读写数据读写请求时，CPU处理界面接口数据并对EEPOM进行读写操作。

日常使用的双界面卡，一般是客户携带双界面卡在售电/水/汽处从服务商处通过非接触界面即RF界面充值，然后通过接触界面即7816界面将费用输入智能表，两个界面分时操作完成，不存在冲突问题，也不会带来数据丢失或异常。

然而，随着水表、气表、电表等智能表的集中采集和远程通信(物联网技术)不断发展，大量已安装且支持双界面卡的智能表，需满足可通过双界面卡与智能表进行本地通信和远程通信并交换数据，如：抄表人员或工程人员通过RF掌机读取或设置智能表，或者远程主站通过本地RF通信桥接装置读取或设置智能表，这样就会出现智能表与掌机或远程主站同时操作双界面卡的现象，即由掌机或主站通过RF射频口读写双界面卡的同时，智能表也通过接触接口对双界面卡进行读写，从而带来数据异常或数据丢失，给用户和服务商带来安全隐患或纠纷。图2和图3，同时出现操作双界面卡的两种方式。方式一、通过RF掌机操作智能燃气表(图2)，方式二、通过主站和RF桥接装置远程操作智能表(图3)，两种方式均会出现与智能表同时操作双界面卡的情况。

造成同时操作数据异常或丢失问题分析：

1)现有双界面卡不支持两界面同时操作卡内的EEPOM，即当两界面的读/写指令同时到达时，单核CPU不具备并行处理能力即判为冲突，两界面数据同时丢弃或异常；

2)当其中一个界面数据操作未完成，另一界面有数据到达时，CPU视为另一界面数据无效或两界面数据均丢弃；

3)CPU的COS程序和硬件电路没有考虑到出现冲突时的两界面数据异常处理措施。

附图4，为当两个界面同时操作时，数据出现异常的时序图。情况1：T0时刻出现两界面数据同时到达，两界面数据均丢弃；情况2：T1时刻非接触界面有数据，在数据没完成接收时，T2时刻接触界有数据，数据丢弃。

发明内容

本发明是为了克服现有技术中双界面卡同时操作时容易造成数据异常或丢失的缺陷，根据本发明的一个方面，提出一种支持同时处理数据的双界面卡。

本发明实施例提供的一种支持同时处理数据的双界面卡，包括：接触界面接口、非接触界面接口、第一锁存缓冲区、第二锁存缓冲区、第一与门、第二与门、第一连接电路、第二连接电路、时钟电路、处理器和存储单元；接触界面接口通过数据线与第一锁存缓冲区相连，非接触界面接口通过数据线与第二锁存缓冲区相连；接触界面接口的读写控制信号端与第一与门的第一输入端相连，第一与门的输出端与第一锁存缓冲区的控制端相连；非接触界面接口的读写控制信号端与第二与门的第一输入端相连，第二与门的输出端与第二锁存缓冲区的控制端相连；时钟电路为处理器提供时钟，且处理器与存储单元相连；时钟电路通过第一连接电路与第一与门的第二输入端相连，时钟电路通过第二连接电路与第二与门的第二输入端相连；第一连接电路与第二连接电路输出相反的电平。

在上述技术方案中，当接触界面接口执行写操作时，接触界面接口的读写控制信号端输出高电平；当非接触界面接口执行写操作时，非接触界面接口的读写控制信号端输出高电平。

在上述技术方案中，第一连接电路与第二连接电路输出相反的电平，具体包括：第一连接电路的输出电平的高低状态与时钟电路输出电平的高低状态相同；或者

第二连接电路的输出电平的高低状态与时钟电路输出电平的高低状态相同。

在上述技术方案中，第一连接电路为导线，第二连接电路为非门；或者第一连接电路为非门，第二连接电路为导线。

在上述技术方案中，当第一连接电路的输出电平的高低状态与时钟电路输出电平的高低状态相同时，第一锁存缓冲区用于在时钟上升沿进行数据缓冲，第二锁存缓冲区用于在时钟下降沿进行数据缓冲；

当第二连接电路的输出电平的高低状态与时钟电路输出电平的高低状态相同，第一锁存缓冲区用于在时钟下降沿进行数据缓冲，第二锁存缓冲区用于在时钟上升沿进行数据缓冲。

在上述技术方案中，当接触界面接口和非接触界面接口同时执行操作，且其中一个界面接口执行写操作，另外一个界面接口执行读操作时，处理器先处理写操作、后处理读操作。

在上述技术方案中，存储单元包括随机存储器、只读存储器和带电可擦可编程只读存储器。

在上述技术，该双界面卡还包括：复位单元；复位单元用于复位处理器。

本发明实施例提供的一种支持同时处理数据的双界面卡，通过分别为两个界面接口增加锁存缓冲区，同时利用与门和两个输出不同电平的连接电路，控制两个锁存缓冲区可以按时钟上下沿分时缓冲数据，进而处理器可以对两界面接口的缓冲数据进行分时处理，从而达到同时接收、异步处理的效果，确保两界面接口的数据不丢失。本发明实施例提供的一种支持同时处理数据的双界面卡，具有接触界面和非接触界面的数据转发功能，可用于RF掌机对智能表的本地抄表维护，亦可通过RF桥接模块实现远程通信抄表维护；同时，可以进一步提高双界面卡的数据存取的可靠性，特别是在智能表的现场维护过程中，避免数据存取异常和丢失，并减少通信失败和重发次数；并可以拓展其应用范围，可广泛应用于智能表通信。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为现有技术中的双界面卡的结构示意图；

图2为现有技术中的第一种同时操作双界面卡的示意图；

图3为现有技术中的第二种同时操作双界面卡的示意图；

图4为现有技术中的双界面卡数据处理的时序图；

图5为本发明实施例中支持同时处理数据的双界面卡的结构示意图；

图6为实施例一中支持同时处理数据的双界面卡的结构示意图；

图7为实施例一中双界面卡同时处理数据的时序图；

图8为实施例一中双界面卡的功能流程图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

根据本发明实施例，提供了一种支持同时处理数据的双界面卡，图5为该双界面卡的结构图，具体包括：接触界面接口10、非接触界面接口20、第一锁存缓冲区BUF1、第二锁存缓冲区BUF2、第一与门A1、第二与门A2、第一连接电路30、第二连接电路40、时钟电路50、处理器60和存储单元70。

在本发明实施例中，图中各部分之间连接的粗箭头线为数据线，细箭头线为控制信号线。具体的，接触界面接口10通过数据线与第一锁存缓冲区BUF1相连，非接触界面接口20通过数据线与第二锁存缓冲区BUF2相连。

接触界面接口10的读写控制信号端R/W1与第一与门A1的第一输入端相连，第一与门A1的输出端与第一锁存缓冲区BUF1的控制端相连；非接触界面接口20的读写控制信号端R/W2与第二与门A2的第一输入端相连，第二与门A2的输出端与第二锁存缓冲区BUF2的控制端相连。

时钟电路50为处理器60提供时钟，且处理器60与存储单元70相连；处理器60用于对两个锁存缓冲区内的数据进行处理，存储单元70具体用于存储数据。优选的，存储单元70包括随机存储器RAM、只读存储器ROM和带电可擦可编程只读存储器EEPOM，其中只读存储器ROM用于存放操作系统(COS)程序，随机存储器RAM为变量存储器，带电可擦可编程只读存储器EEPOM主要存放智能表业务、运行操作等参数。

时钟电路50通过第一连接电路30与第一与门A1的第二输入端相连，时钟电路50通过第二连接电路40与第二与门A2的第二输入端相连；且第一连接电路30与第二连接电路40输出相反的电平。具体的，第一连接电路30和第二连接电路40均输入时钟电路的时钟信号，即二者的输入电平是相同，而二者的输出电平是相反的，为一个输出高电平、另外一个输出低电平。

本发明实施例提供的一种支持同时处理数据的双界面卡，通过分别为两个界面接口增加锁存缓冲区，同时利用与门和两个输出不同电平的连接电路，控制两个锁存缓冲区可以分时缓冲数据，进而处理器可以对两界面接口的缓冲数据进行分时处理，从而达到同时接收、异步处理的效果，确保两界面接口的数据不丢失。

优选的，在本发明实施例中，第一连接电路和第二连接电路的输出电平具体分为两种情况：

情况一：第一连接电路30的输出电平的高低状态与时钟电路50输出电平的高低状态相同。即，当时钟电路50输出为高电平时，第一连接电路30输出高电平，第二连接电路40输出低电平。

情况二：第二连接电路40的输出电平的高低状态与时钟电路50输出电平的高低状态相同。即，当时钟电路50输出为高电平时，第一连接电路30输出低电平，第二连接电路40输出高电平。

其中，当采用情况一时，第一连接电路30可以为导线，第二连接电路40为非门；当采用情况二时，第一连接电路30可以为非门，第二连接电路40为导线。本领域技术人员可以理解，上述将连接电路分为导线和非门是一种优选的实施例，其也可以采用其他输出电平相反的两组电路，本文不一一列举。

在本发明实施例中，当接触界面接口10执行写操作时，接触界面接口10的读写控制信号端R/W输出高电平；当非接触界面接口20执行写操作时，非接触界面接口20的读写控制信号端R/W输出高电平。而且，当锁存缓冲区的控制端接收到上升沿的控制信号时，锁存缓冲区进行缓冲数据。

具体的，当第一连接电路30的输出电平的高低状态与时钟电路50输出电平的高低状态相同，第一锁存缓冲区BUF1用于在时钟上升沿进行数据缓冲，第二锁存缓冲区BUF2用于在时钟下降沿进行数据缓冲。当第二连接电路40的输出电平的高低状态与时钟电路50输出电平的高低状态相同时，第一锁存缓冲区BUF1用于在时钟下降沿进行数据缓冲，第二锁存缓冲区BUF2用于在时钟上升沿进行数据缓冲。

在本发明实施例中，当接触界面接口10和非接触界面接口20同时执行操作(每个界面接口所执行的操作包括读操作或写操作)，且其中一个界面接口执行写操作，另外一个界面接口执行读操作时，处理器60先处理写操作、后处理读操作。当两个操作界面接口同时执行写操作时，由于本发明实施例提供的双界面卡可以分时缓冲数据，从而处理器可以分时处理数据。

具体的，两界面数据控制信号到来时，启动缓冲区锁存功能，并由时钟信号的上升沿和下降沿分别实现两界面数据缓存，若干时钟CLK后处理器分时完成两缓冲区BUF1、BUF2的数据处理过程。处理器处理数据的过程具体包括：处理器首先读取两缓冲区数据，判断是否为空，并判定数据内容的读写形式。若两数据为两界面转发数据则完成两界面数据交互；若同时读则先分时处理；若同时写则按数据是否相同采用分时处理或舍弃其一，若同时读、写则先写后读；若数据不同时读/写则按顺序正常处理。

下面通过一个实施例详细介绍该双界面卡的结构和功能。

实施例一

参见图6所示，在实施例一中，第一连接电路30可以为导线，第二连接电路40为非门，且该双界面卡还包括：复位单元80；复位单元80用于复位处理器60。此时，第一锁存缓冲区BUF1用于在时钟上升沿进行数据缓冲，第二锁存缓冲区BUF2用于在时钟下降沿进行数据缓冲。

实施例一提供的双界面卡在两个界面接口同时操作数据时，其处理数据的时序图参见图7所示，非接触界面接口操作数据Data1，接触界面接口操作数据Data2，且二者均在T0时刻同时操作数据，此时在时钟的第一个上升沿将Data1锁存到BUF1中，在时钟的第一个下降沿将Data2锁存到BUF2中。在经过若干个时钟CLK之后，处理器在时钟的上升沿处理BUF1中的数据，在时钟的下降沿处理BUF2中的数据。

在实施例一中，处理器处理两个界面接口数据的流程具体参见图8所示。处理器先判断两个锁存缓冲区是否为空，当不为空的时候，判断两界面接口的数据是否为互相的转发数据；若是，则在两个界面接口之间互相转发数据，若不是，则判断两个界面接口的通道数据是否为同时读操作；若是，则处理器CPU分时处理数据，若不是，则判断两个界面接口的通道数据是否为同时写操作；若是，则按数据是否相同采用分时处理或舍弃其一，若不是，则判断两个界面接口的通道数据是否为同时读操作和写操作；若是，则分时处理，先处理读操作后处理写操作，若不是，则说明两个界面接口并没有同时接收到数据，因此按照正常的时间顺序处理数据即可。

本发明实施例提供的一种支持同时处理数据的双界面卡，通过分别为两个界面接口增加锁存缓冲区，同时利用与门和两个输出不同电平的连接电路，控制两个锁存缓冲区可以按时钟上下沿分时缓冲数据，进而处理器可以对两界面接口的缓冲数据进行分时处理，从而达到同时接收、异步处理的效果，确保两界面接口的数据不丢失。本发明实施例提供的一种支持同时处理数据的双界面卡，具有接触界面和非接触界面的数据转发功能，可用于RF掌机对智能表的本地抄表维护，亦可通过RF桥接模块实现远程通信抄表维护；同时，可以进一步提高双界面卡的数据存取的可靠性，特别是在智能表的现场维护过程中，避免数据存取异常和丢失，并减少通信失败和重发次数；并可以拓展其应用范围，可广泛应用于智能表通信。

本发明能有多种不同形式的具体实施方式，上面以图5-图8为例结合附图对本发明的技术方案作举例说明，这并不意味着本发明所应用的具体实例只能局限在特定的流程或实施例结构中，本领域的普通技术人员应当了解，上文所提供的具体实施方案只是多种优选用法中的一些示例，任何体现本发明权利要求的实施方式均应在本发明技术方案所要求保护的范围之内。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种支持同时处理数据的双界面卡，其特征在于，包括：接触界面接口、非接触界面接口、第一锁存缓冲区、第二锁存缓冲区、第一与门、第二与门、第一连接电路、第二连接电路、时钟电路、处理器和存储单元；

所述接触界面接口通过数据线与所述第一锁存缓冲区相连，所述非接触界面接口通过数据线与所述第二锁存缓冲区相连；

所述接触界面接口的读写控制信号端与所述第一与门的第一输入端相连，所述第一与门的输出端与所述第一锁存缓冲区的控制端相连；所述非接触界面接口的读写控制信号端与所述第二与门的第一输入端相连，所述第二与门的输出端与所述第二锁存缓冲区的控制端相连；

所述时钟电路为所述处理器提供时钟，且所述处理器与所述存储单元相连；

所述时钟电路通过所述第一连接电路与所述第一与门的第二输入端相连，所述时钟电路通过所述第二连接电路与所述第二与门的第二输入端相连；所述第一连接电路与所述第二连接电路输出相反的电平。

2.根据权利要求1所述的双界面卡，其特征在于，

当所述接触界面接口执行写操作时，所述接触界面接口的读写控制信号端输出高电平；

当所述非接触界面接口执行写操作时，所述非接触界面接口的读写控制信号端输出高电平。

3.根据权利要求1或2所述的双界面卡，其特征在于，所述第一连接电路与所述第二连接电路输出相反的电平，具体包括：

所述第一连接电路的输出电平的高低状态与所述时钟电路输出电平的高低状态相同；或者

所述第二连接电路的输出电平的高低状态与所述时钟电路输出电平的高低状态相同。

4.根据权利要求3所述的双界面卡，其特征在于，

当所述第一连接电路的输出电平的高低状态与所述时钟电路输出电平的高低状态相同时，所述第一连接电路为导线，所述第二连接电路为非门；

当所述第二连接电路的输出电平的高低状态与所述时钟电路输出电平的高低状态相同时，所述第一连接电路为非门，所述第二连接电路为导线。

5.根据权利要求3所述的双界面卡，其特征在于，

当所述第一连接电路的输出电平的高低状态与所述时钟电路输出电平的高低状态相同时，所述第一锁存缓冲区用于在时钟上升沿进行数据缓冲，所述第二锁存缓冲区用于在时钟下降沿进行数据缓冲；

当所述第二连接电路的输出电平的高低状态与所述时钟电路输出电平的高低状态相同，所述第一锁存缓冲区用于在时钟下降沿进行数据缓冲，所述第二锁存缓冲区用于在时钟上升沿进行数据缓冲。

6.根据权利要求1或2所述的双界面卡，其特征在于，当所述接触界面接口和非接触界面接口同时执行操作，且其中一个界面接口执行写操作，另外一个界面接口执行读操作时，所述处理器先处理写操作、后处理读操作。

7.根据权利要求1或2所述的双界面卡，其特征在于，所述存储单元包括随机存储器、只读存储器和带电可擦可编程只读存储器。

8.根据权利要求1或2所述的双界面卡，其特征在于，还包括：复位单元；所述复位单元用于复位处理器。