CN107330500B - 一种用于处理接口冲突的电路及方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种用于处理接口冲突的电路及方法，该用于处理接口冲突的电路包括安全芯片、接口金属触点和内部7816接口电路。其中，接口金属触点一端与安全芯片电连接，另一端用于与外部读写电路电连接，外部读写电路通过接口金属触点读写安全芯片；内部7816接口电路的一端通过电阻与安全芯片电连接，另一端与内部读写电路电连接；内部7816接口电路在与安全芯片通信时，一旦检测到外部读写电路与安全芯片通信，则断开与安全芯片的通信。本发明中，当外部读写电路与安全芯片通信时，内部7816接口电路则断开与安全芯片的通信，从而避免冲突。本申请采用的电路结构简单，所使用的电子器件数量少，从而降低了生产成本。

Description

一种用于处理接口冲突的电路及方法

技术领域

本发明涉及电路设计技术领域，尤其涉及一种用于处理接口冲突的电路及方法。

背景技术

ISO IEC 7816是智能卡接触界面的标准，智能卡内部的安全芯片(SE)通过与智能卡表面条带上的金属触点直接相连，实现接触读写智能卡的功能。新型智能卡除了能实现传统智能卡的这种接触读卡功能以外，卡片内部还嵌入了实现其它功能的电路，如蓝牙、WIFI、指纹、屏幕显示等，这些功能电路工作时也需要读写智能卡内部的金融安全芯片(SE)，这就要求SE芯片既要能通过卡表面的接触界面被外部其它的读卡设备读写，也能被内部电路读写。这两种读写都采用SE芯片唯一的7816接口作为数据读写接口，当内部电路和外部读卡设备同时读写SE时，必然会产生冲突。因此当外部读卡设备与内部电路共用同一个7816接触界面读写SE时，需要采用必要的电路和冲突处理机制，避免可能的冲突。

现有接口电路一般给金融芯片(SE)设计一组“二选一”电子开关，实现内部和外部读写功能的切换；或是给内部读写电路设计一组单路电子开关，当外部读写时，可以切断内部电路的读写操作。由于7816接口规定了A类、B类、C类三种规格的电气标准(对应操作电压为5V、3V、1.8V)，且读写操作为双向，电子开关电路难以简化。受限于标准智能卡外形尺寸(尤其是卡片厚度)，过于复杂的电路对实现新型智能卡整体电路功能是不利的，且过于复杂的电路中，电子器件使用的数量必然会较多，如此，就提高了智能卡片的制造成本。

发明内容

本发明提供一种用于处理接口冲突的电路及方法，以解决上述问题，简化现有的处理接口冲突的电路结构，从而减少电子器件的使用，降低制造成本。

本发明提供的用于处理接口冲突的电路及方法，包括：

安全芯片；

接口金属触点，所述接口金属触点一端与所述安全芯片电连接，另一端用于与外部读写电路电连接，所述外部读写电路通过所述接口金属触点读写所述安全芯片；

内部7816接口电路，所述内部7816接口电路的一端通过电阻与所述安全芯片电连接，另一端与内部读写电路电连接；

所述内部7816接口电路在与所述安全芯片通信时，一旦检测到所述外部读写电路通过所述接口金属触点与所述安全芯片通信，则断开与所述安全芯片的通信。

如上所述的用于处理接口冲突的电路，其中，优选的是，所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚分别通过串联电阻R1、R2和R3与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接。

如上所述的用于处理接口冲突的电路，其中，优选的是，所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚的状态通过内部读写电路改变，所述PCLK引脚对应的有高阻输入和输出两种状态，所述PI/O引脚对应的有高阻输入和输入/输出两种状态，所述PRST引脚对应的有高阻输入、电阻上拉输入和输出三种状态，且所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚均默认处于高阻输入状态。

如上所述的用于处理接口冲突的电路，其中，优选的是，当所述内部读写电路通过所述内部7816接口电路读写所述安全芯片时，对所述安全芯片执行内部复位操作，且所述安全芯片完成内部复位后，所述内部7816接口电路的PRST引脚设置成电阻上拉输入状态，用于检测所述安全芯片的RST引脚的电平变化。

如上所述的用于处理接口冲突的电路，其中，优选的是，当所述外部读写电路通过所述接口金属触点读写所述安全芯片时，对所述安全芯片执行外部复位操作。

如上所述的用于处理接口冲突的电路，其中，优选的是，所述安全芯片执行外部复位操作过程中，安全芯片的RST引脚的电平变化会被已经设置为电阻上拉输入状态的内部7816接口电路的PRST引脚捕捉到，且当所述内部7816接口电路的PRST引脚捕捉到安全芯片的RST引脚电平变化时，断开内部读写电路与安全芯片之间的通信。

一种用于处理接口冲突的方法，包括如下步骤：

内部读写电路通过内部7816接口电路读写安全芯片；

内部7816接口电路检测是否有外部读写电路请求读写安全芯片；

当检测到有外部读写电路请求读写安全芯片时，内部7816接口电路关闭，外部读写电路读写安全芯片。

如上所述的用于处理接口冲突的方法，其中，优选的是，

所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚分别通过串联电阻R1、R2和R3与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接，所述接口金属触点的C1、C2和C3引脚分别与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接；

内部读写电路通过内部7816接口电路读写安全芯片时，当内部7816电路的PRST管脚对安全芯片的RST管脚完成冷复位或热复位操作之后，内部7816电路的PRST引脚由输出状态改设为电阻上拉输入状态，用于检测安全芯片RST引脚的电平变化。

如上所述的的用于处理接口冲突的方法，其中，优选的是，当外部读写电路请求读写安全芯片时，外部读写电路必须首先通过接口金属触点的C2引脚对安全芯片的RST引脚，执行符合7816标准的冷复位操作。

如上所述的用于处理接口冲突的方法，其中，优选的是，内部7816接口电路的PRST引脚的电阻上拉输入状态检测到安全芯片的RST引脚置为低电平后，断开内部读写电路对安全芯片的读写。

本发明中，内部7816接口电路在与安全芯片进行通信的同时，还负责检测接口金属触点是否与安全芯片通信，当内部7816接口电路检测到接口金属触点与安全芯片通信时，内部7816接口电路则断开与安全芯片之间的连接，此时由接口金属触点与安全芯片通信，如此就避免了接口金属触点与内部接口7816电路同时读写安全芯片时出现的冲突。与传统的冲突电路相比较，本发明中处理接口冲突的电路结构简单，减少了电子器件的使用，降低了制造成本。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的用于处理接口冲突的电路的电路图；

图2为本发明实施例提供的用于处理接口冲突的电路的内部读写电路对安全芯片进行热复位时的时序图；

图3为本发明实施例提供的用于处理接口冲突的电路的内部读写电路对安全芯片进行冷复位时的时序图；

图4为本发明实施例提供的用于处理接口冲突的电路的外部读写电路对安全芯片进行冷复位时的时序图。

具体实施方式

下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，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。

实施例一：

如图1所示，本实施例提供的用于处理接口冲突的电路，包括安全芯片、接口金属触点和内部7816接口电路。

其中，接口金属触点一端与安全芯片电连接，另一端与外部读写电路电连接；内部7816接口电路的一端通过电阻与安全芯片电连接，另一端与内部读写电路电连接；内部7816接口电路在与安全芯片通信时，一旦检测到接口金属触点与安全芯片通信，则断开与安全芯片的通信。本实施例中，由内部7816接口电路串联电阻与安全芯片电连接，由内部7816接口电路自身的电气特性，通过串联电阻，使得内部7816接口电路在读写安全芯片的同时还具有检测接口金属触点是否读写安全芯片的功能，并在检测到接口金属触点读写安全芯片时，内部7816接口电路停止读写安全芯片，如此，外部电路就能通过接口金属触点顺利的读写安全芯片，避免内部电路和外部电路同时读写安全芯片时出现冲突。本实施例与传统的解决冲突的电路相比较，大大的简化了电路的结构，从而更有利于智能卡结构的小型化。本领域技术人员可以理解的是，外部读写电路可以是读卡器、ATM机或POS机等外部读卡设备通过接口金属触点读写安全芯片的电路。

进一步地，接口金属触点的C3、C7和C2引脚分别与安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接；内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚分别通过串联电阻R1、R2和R3与安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接。本实施例中，在内部读写电路读写安全芯片的过程中，内部7816接口电路中设置为电阻上拉输入状态的PRST引脚，通过电阻R3检测安全芯片的RST引脚的电平变化。此时，若外部读写电路读写安全芯片，由于接口金属触点与安全芯片直接电连接的，因此当外部读写电路改变接口金属触点的C2引脚的电平时，安全芯片的RST引脚的电平也会随之改变，而安全芯片RST引脚的电平变化会被设置成电阻上拉输入状态的内部7816接口电路的PRST引脚检测到，从而内部7816接口电路通过将PRST、PI/O和PCLK设置为高阻输入状态的方式，终止对安全芯片的读写操作。如此，外部读写电路就能顺利的读写安全芯片，从而解决了内部访读写电路和外部读写电路同时读写安全芯片时的冲突问题。

进一步地，内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚的状态通过内部读写电路改变，PCLK引脚对应的有高阻输入和输出两种状态，PI/O引脚对应的有高阻输入和输入/输出两种状态，PRST引脚对应的有高阻输入、电阻上拉输入和输出三种状态，且内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚均默认处于高阻输入状态。本领域技术人员可以理解的是，内部7816电路的PCLK、PI/O和PRST引脚均默认为高阻输入状态，而处于高阻输入状态的引脚不再输出电平，相当于断开状态，因此，当外部读写电路通过接口金属触点读写安全芯片时，虽然内部7816接口电路仍与安全芯片连通，但由于内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚均默认处于高阻输入状态，不再影响安全芯片的电平状态，相当于断开状态，而根据ISO IEC 7816-3中的规定，并不会影响外部读写电路对安全芯片的读写。本实施例中，巧妙的借助了数字电路中高阻态这一电学特性，让复杂的电路简单化，以节省电子器件的使用，从而降低了生产成本。本领域技术人员可以理解的是，内部读写电路中可以有多种芯片配置内部7816接口电路的引脚的输入/输出模式，例如意法电子(ST)公司的STM32系列芯片，赛普拉斯公司(Cypress)公司的PSoc、PRoc系列芯片，恩智普公司(NXP)公司的LPC系列芯片等。

进一步地，当内部读写电路通过内部7816接口电路读写安全芯片时，对安全芯片执行内部复位操作，该操作符合ISO IEC 7816标准的规定。具体地，内部7816接口电路的PRST引脚首先设置为输出状态，并输出低电平，延时后再将内部7816接口电路的PRST引脚设置为电阻上拉输入状态，通过上拉电阻将安全芯片的RST引脚拉高并保持为高电平，从而完成复位，即内部7816接口电路的PRST引脚在完成对安全芯片的复位操作后，PRST引脚重新设置为电阻上拉出入状态，用来检测安全芯片的RST引脚的电平变化。

在这一过程中，内部7816接口电路的PRST引脚仅在安全芯片复位操作过程中处于输出状态，其余时间均被设为电阻上拉输入状态，这种状态用于检测安全芯片的RST引脚的电平变化。本领域技术人员可以理解的是，将内部7816接口电路的PRST引脚设置为电阻上拉输入状态用于检测安全芯片的RST引脚的电平变化的方式有多种，例如，可以采用下降沿中断或电平查询等方式检测安全芯片的RST引脚的电平变化。

进一步地，当外部读写电路通过接口金属触点读写安全芯片时，对安全芯片执行外部复位操作。具体的，由于接口金属触点的C3、C7和C2引脚与安全芯片的CLK、I/O和RST引脚直接电连接。因此，当外部读写电路读写安全芯片时，必须首先对安全芯片进行冷复位操作(如图4所示)，外部读写电路向安全芯片的CLK引脚输出时钟信号、I/O引脚输出数据信号，并将RST引脚置为低电平，延时后再置为高电平，该操作符合ISO IEC 7816标准的规定。在这一复位过程中，若内部7816接口电路的PCLK和PI/O引脚的电平与外部读写电路输入安全芯片的相应的信号的电平不一致，但根据ISO IEC 7816-3标准，并不影响外部读写电路对安全芯片执行外部复位操作，而且即使出现电平冲突的现象，电阻R1和R2起到限流保护作用，可以避免内部7816接口电路的损坏。同时，安全芯片执行外部复位操作过程中，安全芯片的RST引脚置为低电平的过程会被已经设置为电阻上拉输入状态的内部7816接口电路的PRST引脚捕捉到，且内部7816接口的电路会在外部读写电路将安全芯片的RST引脚置为高电平之前断开内部读写电路与安全芯片之间的通信，从而使得内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚均处于默认的高阻输入状态，此后，由外部读写电路对安全芯片进行读写，从而避免冲突。

实施例二：

本实施例中将具体介绍实施例一中用于处理接口冲突的电路的工作方法，如图1至图4所示，该方法包括如下步骤：

内部读写电路通过内部7816接口电路读写安全芯片。在这一过程中，内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚分别通过串联电阻R1、R2和R3与安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接，进而对安全芯片进行读写，这一过程中，虽然内部接口电路与安全芯片之间串联有电阻，但内部读写电路仍能按照ISO IEC 7816-3标准规范，对安全芯片进行复位、读写操作。同时，在这一过程中，内部读写电路需要通过内部7816接口电路的PRST引脚对安全芯片进行冷复位(Cold reset，如图2所示)或热复位(Warm reset，如图3所示)操作，根据ISOIEC 7816-3中规定，安全芯片在进行复位操作时，安全芯片的RST引脚需要先置为低电平，延时规定的时间后，再置为高电平。本实施例中，内部读写电路在对安全芯片进行复位操作时，内部读写电路通过对内部7816接口电路的引脚的操作，将内部7816接口电路的PRST引脚设置为输出状态，按照ISO IEC 7816标准的规定，对安全芯片进行完成复位操作后，将PRST引脚设置为电阻上拉输入状态。在这一过程中，虽然内部接口电路与安全芯片之间连接有电阻，降低了两者之间的电学特性，使得安全芯片的I/O口的输入/输出特性变差，但仍然可以满足ISO IEC 7816标准规定的电气特性要求。同时，内部7816接口电路的PRST引脚设置为电阻上拉输入状态还可以用来检测安全芯片RST引脚的电平变化。本领域技术人员可以理解的是，安全芯片在复位操作过程中，必须符合ISO IEC 7816标准的规定，相应在复位操作完成后，内部7816接口电路的PRST引脚被设为电阻上拉输入状态。

由于外部读写电路通过接口金属触点读写安全芯片时，需要首先对安全芯片进行冷复位操作，且接口金属触点的C3、C7和C2引脚分别与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚直接电连接，而内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚是分别通过串联电阻R1、R2和R3与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接的，根据电学特性，外部读写电路能够通过改变接口金属触点的C3、C7和C2引脚的电平直接改变安全芯片的CLK、I/O和RST引脚的电平。因此，当内部读写电路读写安全芯片的过程中，遇到外部读写电路读写安全芯片时，外部读写电路通过接口金属触点的C3、C7和C2引脚分别向安全芯片的CLK、I/O和RST引脚输出钟信号、数据信号和复位信号，在这一过程中，如果内部7816接口电路输出的PCLK和PI/O电平与外部读写电路输入的CLK、I/O电平不同，安全芯片上的CLK引脚和I/O引脚的信号可能处于不确定状态，但根据ISO IEC 7816-3标准，并不影响外部读写电路对安全芯片的冷复位操作(Cold reset)，而且电平冲突时，电阻R1和R2起限流保护作用，避免了内部7816接口电路的损坏。在外部读写电路对安全芯片进行复位操作的过程中，外部读写电路按照IEC 7816标准规定对安全芯片进行冷复位操作，首先将接口金属触点的C3引脚置为低电平，由于接口金属触点与安全芯片之间是直接电连接的，因此安全芯片的RST引脚也会从高电平被置为低电平并延时一端时间，而此时内部7816接口电路的PRST引脚为电阻上拉输入状态，这种输入状态可以检测到安全芯片的RST引脚的电平变化，当检测到RST引脚被置为低电平时，断开内部读写电路对安全芯片的读写，即内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚恢复到默认的高阻输入状态。因此，在外部读写电路，按照ISO IEC 7816标准规定的要求，将安全芯片RST引脚置低电平时，内部7816接口电路已经断开了连接，随后当安全芯片的RST引脚恢复高电平时，外部读写电路就可以开始有效的读写操作了。虽然在外部读写电路读写安全芯片的过程中，由于内部7816接口电路的PCLK、PI/O、PRST引脚的存在，使金融安全芯片的输入/输出特性变差，但仍能符合ISO IEC 7816-3的读写要求，即外部读写电路仍能准确的读写安全芯片。如此就避免了外部读写电路和内部读写电路同时读写安全芯片造成的冲突，且解决该冲突的电路仅仅是在内部7816接口电路与安全芯片之间串联了电阻，因此，与传统的解决读写冲突的电路相比较，本实施例电路结构简单，使用的电子器件少，从而可以降低生产成本。

在另一个实施例中，当内部7816接口电路的PRST引脚被设置为电阻上拉输入状态检测到安全芯片的RST引脚的电平变化后，断开内部读写电路与安全芯片之间的通信，并将内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚置为默认的高阻输入状态，由于内部7816接口电路的PCLK引脚用于传输时钟信号，因此被置成高阻输入状态的PCLK引脚可以用来对外部读写电路向安全芯片输出的时钟信号进行计数，若计数值为符合ISO IEC 7816-3标准的有效时钟信号，则可以进一步判断为外部读写电路正在读写安全芯片，从而可以用来剔除由于干扰信号意外将安全芯片的RST引脚置低，导致的误判断。

在另一个实施例中，当内部接口电路读写安全芯片时，可以先通过被置为高阻状态的内部7816接口电路的PCLK引脚检测安全芯片的CLK引脚上是否有符合ISO IEC 7816-3标准的有效时钟信号，当检测到有符合ISO IEC 7816-3标准的有效时钟信号时，表明外部读写电路正在对安全芯片进行读写，内部读写电路断开对安全芯片的读写，从而进一步避免出现读写冲突。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种用于处理接口冲突的电路，其特征在于，包括：

安全芯片；

接口金属触点，所述接口金属触点一端与所述安全芯片电连接，另一端用于与外部读写电路电连接，所述外部读写电路通过所述接口金属触点读写所述安全芯片；

内部7816接口电路，所述内部7816接口电路的一端通过电阻与所述安全芯片电连接，另一端与内部读写电路电连接；

所述内部7816接口电路在与所述安全芯片通信时，一旦检测到所述外部读写电路通过所述接口金属触点与所述安全芯片通信，则断开与所述安全芯片的通信；

所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚分别通过串联电阻R1、R2和R3与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接；

所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚的状态通过内部读写电路改变，所述PCLK引脚对应的有高阻输入和输出两种状态，所述PI/O引脚对应的有高阻输入和输入/输出两种状态，所述PRST引脚对应的有高阻输入、电阻上拉输入和输出三种状态，且所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚均默认处于高阻输入状态；当外部读写电路通过接口金属触点读写安全芯片时，内部7816接口电路与安全芯片连通，内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚处于高阻输入状态，断开与所述安全芯片的通信。

2.根据权利要求1所述的用于处理接口冲突的电路，其特征在于，当所述内部读写电路通过所述内部7816接口电路读写所述安全芯片时，对所述安全芯片执行内部复位操作，且所述安全芯片完成内部复位后，所述内部7816接口电路的PRST引脚设置成电阻上拉输入状态，用于检测所述安全芯片的RST引脚的电平变化。

3.根据权利要求2所述的用于处理接口冲突的电路，其特征在于，当所述外部读写电路通过所述接口金属触点读写所述安全芯片时，对所述安全芯片执行外部复位操作。

4.根据权利要求3所述的用于处理接口冲突的电路，其特征在于，所述安全芯片执行外部复位操作过程中，安全芯片的RST引脚的电平变化会被已经设置为电阻上拉输入状态的内部7816接口电路的PRST引脚捕捉到，且当所述内部7816接口电路的PRST引脚捕捉到安全芯片的RST引脚电平变化时，断开内部读写电路与安全芯片之间的通信。

5.一种用于处理接口冲突的方法，其特征在于，包括如下步骤：

内部读写电路通过内部7816接口电路读写安全芯片；

内部7816接口电路检测是否有外部读写电路请求读写安全芯片；

当检测到有外部读写电路请求读写安全芯片时，内部7816接口电路关闭，外部读写电路读写安全芯片；

所述内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚分别通过串联电阻R1、R2和R3与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接，接口金属触点的C3、C7和C2引脚分别与所述安全芯片的CLK、I/O和RST引脚电连接；当外部读写电路通过接口金属触点读写安全芯片时，内部7816接口电路与安全芯片连通，内部7816接口电路的PCLK、PI/O和PRST引脚处于高阻输入状态，断开与所述安全芯片的通信。

6.根据权利要求5所述的用于处理接口冲突的方法，其特征在于，内部读写电路通过内部7816接口电路读写安全芯片时，当内部7816电路的PRST管脚对安全芯片的RST管脚完成冷复位或热复位操作之后，内部7816电路的PRST引脚由输出状态改设为电阻上拉输入状态，用于检测安全芯片RST引脚的电平变化。

7.根据权利要求6所述的用于处理接口冲突的方法，其特征在于，当外部读写电路请求读写安全芯片时，外部读写电路首先通过接口金属触点的C2引脚对安全芯片的RST引脚，执行符合7816标准的冷复位操作。

8.根据权利要求7所述的用于处理接口冲突的方法，其特征在于，内部7816接口电路的PRST引脚的电阻上拉输入状态检测到安全芯片的RST引脚置为低电平后，断开内部读写电路对安全芯片的读写。