CN107493595A - 一种低功耗安全认证装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种低功耗安全认证装置及控制方法,低功耗安全认证装置包括低功耗蓝牙(BLE)模块、安全处理(SE)模块、按键模块、显示模块及存储模块、充电模块、一键开关机模块、SE/按键/显示/存储模块供电开关、电压转换模块、电池、USB接口;基于所述安全认证装置的低功耗控制方法,设计了休眠状态、激活空闲状态、激活工作状态、关机状态,且在一定应用条件下状态之间可以相互转换。本发明实际应用中可根据不同的工作状态灵活的配置功耗等级,在快速响应任务事件的前提下,使整机功耗降到最低。

Description

一种低功耗安全认证装置及控制方法
技术领域
本发明涉及安全认证与通信技术领域,尤其涉及一种低功耗安全认证装置及控制方法,其典型应用形态为蓝牙Key。
背景技术
随着移动互联网技术的发展,电子银行的应用场景也逐步扩展到了手机、iPad等移动设备的终端,为保证移动设备的安全性,蓝牙Key应运而生。蓝牙Key通过在现有二代Key的基础上增加蓝牙模块,通过蓝牙接口与手机配对连接进行通信,从而保证移动终端的安全支付。由于蓝牙Key为移动终端脱机使用而设计,通常采用锂电池供电,因此对功耗非常敏感,有着较高的要求。
尽管随着低功耗蓝牙(BLE)的出现较之前的经典蓝牙有了明显的功耗降低,并且手机端Android 4.4版本、iphone4S以上解决了与BLE的兼容性问题,但现有的蓝牙Key整机由于硬件设计与控制方法各异,其功耗指标参差不齐,不能根据不同的业务应用场景,灵活切换功耗状态或使其功耗最小化,影响电池的使用寿命周期,从而直接影响用户的体验。
因此,需要一种低功耗安全认证装置及控制方法解决上述问题,从而提升用户体验,以便推广。
发明内容
本发明为解决现有技术的不足,提供了一种低功耗安全认证装置及控制方法。
所述低功耗安全认证装置包括低功耗蓝牙(BLE)模块、安全处理(SE)模块、按键/显示及存储模块、充电模块、一键开关机模块、SE/按键/显示/存储模块供电开关、电压转换模块、电池、USB接口;基于所述安全认证装置的低功耗控制方法,设计了休眠状态、激活空闲状态、激活工作状态、关机状态,且在一定应用条件下状态之间可以相互转换。本发明实际应用中可根据不同的工作状态灵活的配置功耗等级,在快速响应任务事件的前提下,使整机功耗降到最低。
所述充电模块与USB接口及电池相连,当USB接口接入时为电池充电。
所述的一键开关机电路模块与低功耗蓝牙(BLE)模块的GPIO、USB接口的5V输入、电压转换模块、按键模块的开关机按键相连,用于控制整机的电池供电。若有USB接口接入,则自动打开一键开关机模块供电通路Vbat,为整机供电。若无USB接口接入,则通过按键开机,打开一键开关机模块供电通路Vbat,低功耗蓝牙(BLE)模块上电后检测到开/关机按键输入,通过GPIO维持信号保持开关机电路导通,从而实现按键抬起后的开机功能。关机时,低功耗蓝牙(BLE)模块通过检测开/关机按键输入,撤销GPIO维持信号,从而实现按键抬起时的关机功能。
所述电压转换模块,与一键开关机电路模块、低功耗蓝牙(BLE)模块和SE/按键/显示/存储模块供电开关相连。用于将电池电压进行降压、稳压转换,并向低功耗蓝牙(BLE)模块提供电源,向SE/按键/显示/存储模块供电开关提供输入。
所述SE/按键/显示/存储模块供电开关,与电压转换模块、低功耗蓝牙(BLE)模块的GPIO、安全处理(SE)模块、显示模块及存储模块相连,低功耗蓝牙(BLE)模块控制SE/按键/显示/存储模块的供电。
所述低功耗蓝牙(BLE)模块,与所述安全处理(SE)模块相连,用于通过蓝牙连接手机等移动终端设备,接收来自手机等移动终端设备的命令数据,并发送给所述的安全处理(SE)模块,将安全处理(SE)模块的命令响应发送给手机等移动终端。此外所述低功耗蓝牙(BLE)模块还与按键模块、一键开关机模块、SE/按键/显示/存储模块供电开关相连,用于整机开关机控制、检测按键唤醒、控制SE/按键/显示/存储模块的上下电。
所述安全处理(SE)模块,与所述低功耗蓝牙(BLE)模块连接,用于处理收到的BLE模块的命令,并将命令响应发送给低功耗蓝牙(BLE)模块。所述安全处理(SE)模块,还与按键模块、显示模块及存储模块连接,用于读取存储模块存储的字库,控制UI显示。所述安全处理(SE)模块还与USB接口连接,用于通过USB接口接收PC发送的命令,并将命令响应发送给PC。
所述按键模块与所述安全处理(SE)模块连接,用于显示模块显示的交易信息的确认、取消、翻页浏览。所述按键模块,还与所述的低功耗蓝牙(BLE)模块连接,用于整机休眠状态下的按键唤醒、开/关机功能。
所述显示模块与所述安全处理(SE)模块连接,用于显示交易信息、整机状态等UI提示。
所述存储模块与所述安全处理(SE)模块连接,用于存储字库、USB启动文件等信息。
所述关机状态为一键开关机模块关闭供电Vbat输出,即所述低功耗蓝牙(BLE)模块、SE/按键/显示/存储等模块均下电。
所述休眠状态为低功耗蓝牙(BLE)模块自身带电处于广播或连接状态,广播或连接交互数据唤醒时启动高速时钟发送/接收超高频信号,间歇期间切换到内部低速时钟进入深睡眠状态,广播或连接间隔设置较大以降低BLE的工作功耗;低功耗蓝牙(BLE)模块控制所述SE/按键/显示/存储等模块下电,以使整机功耗降至最低。
所述激活空闲态为低功耗蓝牙(BLE)模块、SE/按键/显示/存储等模块均带电,但未与手机等移动终端进行应用层命令交互,安全处理(SE)模块进入standby的待机低功耗状态。
所述激活工作状态为,低功耗蓝牙(BLE)模块、SE/按键/显示/存储等模块均带电,且安全处理(SE)模块正在与低功耗蓝牙(BLE)模块进行数据传输或命令处理。
本发明的有益效果在于提供了一种低功耗安全认证装置及控制方法,可以根据不同的应用场景,灵活分级进入低功耗状态,并将每个状态下的功耗在满足应用任务响应时间的条件下,使其降到最低,大幅度降低了整机功耗,延长了电池使用寿命,提升了用户体验,便于推广。
附图说明
图1为本发明安全认证装置结构示意图
图2为本发明整机状态转换示意图
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整的描述。
本发明提供了一种低功耗安全认证装置及控制方法,低功耗安全认证装置包括低功耗蓝牙(BLE)模块、安全处理(SE)模块、按键模块、显示模块及存储模块、充电模块、一键开关机模块、SE/按键/显示/存储模块供电开关、电压转换模块、电池、USB接口;基于所述安全认证装置的低功耗控制方法,设计了休眠状态、激活空闲状态、激活工作状态、关机状态,且在一定应用条件下状态之间可以相互转换。
如图1所示,充电模块与USB接口及电池相连,当USB接口接入时为电池充电。一键开关机电路与BLE的GPIO、USB接口5V输入、开关机按键相连,用于控制蓝牙Key整机的电池供电。若有USB接口接入,则自动打开一键开关机模块供电通路Vbat,为整机供电。若无USB接口接入,则通过按键开机,打开一键开/关机模块供电通路Vbat,BLE模块上电后检测到开/关机按键输入,通过置高GPIO维持信号保持开关机电路导通,从而实现按键抬起后的开机功能。关机时,BLE模块通过检测开/关机按键输入,置低GPIO,撤销维持信号,从而实现按键抬起时的关机功能。
电压装换模块,用于将电池电压进行降压、稳压转换,以便向BLE模块提供电源,向SE/按键/显示/存储模块的开关提供输入。SE/按键/显示/存储模块的开关,与BLE的GPIO相连,用于控制SE/按键/显示/存储模块的供电。
BLE模块与SE模块相连,用于通过蓝牙连接手机等移动终端设备,接收来自手机等移动终端设备的命令数据,并发送给所述的SE模块,将SE模块的命令响应发送给手机等移动终端。此外BLE模块还与按键、一键开关机模块、SE/按键/显示/存储模块的开关相连,用于整机开关机控制、检测按键唤醒、控制SE/按键/显示/存储模块的上下电。
SE模块用于处理收到的BLE模块的命令,并将命令响应发送给BLE模块。此外,SE模块与按键、液晶显示及存储模块连接,用于读取存储模块存储的字库,控制UI显示。SE模块还与USB接口连接,用于通过USB接口接收PC发送的命令,并将命令响应发送给PC。
按键模块一方面用于显示模块显示的交易信息的确认、取消、翻页浏览。另一方面还与BLE模块连接,用于整机休眠状态下的按键唤醒、开/关机功能。显示模块用于显示交易信息、整机状态等UI提示。
存储模块与SE模块连接,用于存储字库、USB启动文件等信息。
如图2所示,关机状态为一键开关机模块关闭供电Vbat输出,BLE模块、SE/按键/液晶/存储等模块均下电,仅存在开关管的漏电,整机功耗小于1uA。当按键开机时或USB接口插入自动开机后,整机由关机状态转换为激活空闲状态,BLE模块上电置高开机维持信号,然后控制SE/按键/显示/存储模块的开关模块给SE模块、按键模块、显示模块、存储模块上电。SE模块控制显示/存储模块进行UI显示后,进入standby的待机低功耗状态。当BLE收到来自手机等移动终端的应用命令后,首先唤醒SE模块退出standby低功耗状态,然后向其发送命令。SE模块被唤醒后整机转换为激活工作状态,直至SE模块完成接收到的命令处理并发送响应,SE模块重新进入standby低功耗状态,整机重新恢复为激活空闲状态。
整机在激活空闲状态下连续计时达预设的上限后,BLE模块控制SE/按键/显示/存储模块的开关给SE模块、按键模块、显示模块、存储模块下电,同时将自身的广播或连接间隔周期在满足唤醒应用的条件下设置为较长间隔。发送广播包或连接包交互数据时运行到高速时钟,间歇时间切换到RTC低速时钟,并进入深睡眠状态,以通过调整间歇时间降低BLE模块自身功耗。综上使得休眠状态在满足唤醒应用条件及响应时间的要求下,功耗降到了最低。当整机收到来自手机等移动终端的连接或应用数据传输命令时,BLE模块控制SE模块、按键模块、显示模块、存储模块重新上电,恢复激活状态下的连接间隔,重新使整机进入激活空闲态。
整机在休眠状态下连续计时达预设的上限或检测到开/关机按键关机后,BLE模块通过与一键开关机模块相连的控制IO关闭一键开关机模块的电源Vbat输出,从而关断整机电源,实现关机功耗,该状态下仅存在开关管的漏电流,功耗小于1uA。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换及改进等,均应包含在本发明的保护范围内。

Claims (16)

1.一种低功耗安全认证装置,其特征在于,包括低功耗蓝牙(BLE)模块、安全处理(SE)模块、按键模块、显示模块、存储模块、充电模块、一键开关机模块、SE/按键/显示/存储模块供电开关、电压转换模块、电池、USB接口,其中,低功耗蓝牙(BLE)模块作为主控单元控制整机的开关机及其他模块的供电,并将收到的数据传输给安全处理(SE)模块,安全处理(SE)模块控制显示模块及存储模块进行相应的显示。
2.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述充电模块与USB接口及电池相连,当USB接口接入时为电池充电;
如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述一键开关机模块与低功耗蓝牙(BLE)模块的GPIO、USB接口的5V输入、相连,用于控制整机的电池供电。
3.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,
若有USB接口接入,则自动打开一键开关机模块供电通路Vbat,为整机供电;
若无USB接口接入,则通过按键开机,打开一键开关机模块供电通路Vbat,低功耗蓝牙(BLE)模块上电后检测到开关机按键输入,通过GPIO维持信号保持开关机电路导通,从而实现按键抬起后的开机功能,关机时,低功耗蓝牙(BLE)模块通过检测开/关机按键输入,撤销GPIO维持信号,从而实现按键抬起时的关机功能。
4.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述电压转换模块用于将电池电压进行降压、稳压转换,并向低功耗蓝牙(BLE)模块提供电源,向SE/按键/显示/存储模块供电开关提供输入。
5.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述SE/按键/显示/存储模块的开关,与低功耗蓝牙(BLE)模块的GPIO相连,用于低功耗蓝牙(BLE)模块控制SE/按键/显示/存储模块的供电。
6.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述低功耗蓝牙(BLE)模块,与所述安全处理(SE)模块相连,用于通过蓝牙连接手机等移动终端设备,接收来自手机等移动终端设备的命令数据,并发送给所述的安全处理(SE)模块,将安全处理(SE)模块的命令响应发送给手机等移动终端;此外所述低功耗蓝牙(BLE)模块还与按键、一键开关机模块、SE/按键/显示/存储模块供电开关相连,用于整机开关机控制、检测按键唤醒、控制SE/按键/显示/存储模块的上下电。
7.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述安全处理(SE)模块与所述低功耗蓝牙(BLE)模块连接,用于处理收到的低功耗蓝牙(BLE)模块的命令,并将命令响应发送给低功耗蓝牙(BLE)模块。
8.如权利要求7所述的安全认证装置,其特征在于,所述安全处理(SE)模块还与按键、显示及存储模块连接,用于读取存储模块存储的字库,控制UI显示。
9.如权利要求8所述的全认证装置,其特征在于,所述安全处理(SE)模块还与USB接口连接,用于通过USB接口接收PC发送的命令,并将命令响应发送给PC。
10.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述按键模块与所述安全处理(SE)模块连接,用于显示模块显示的交易信息的确认、取消、翻页浏览;所述按键模块,还与所述的低功耗蓝牙(BLE)模块连接,用于整机休眠状态下的按键唤醒、开/关机功能。
11.如权利要求1所述的安全认证装置,其特征在于,所述显示模块与所述安全处理(SE)模块连接,用于显示交易信息、整机状态等UI提示;所述的存储模块与所述的安全处理(SE)模块连接,用于存储字库、USB启动文件等信息。
12.一种根据权利要求1至11中任一项所述的安全认证装置的低功耗控制方法,其特征在于,包含休眠状态、激活空闲状态、激活工作状态、关机状态,且在一定应用条件下状态之间可以相互转换。
13.如权利要求12所述的低功耗控制方法,所述休眠状态为低功耗蓝牙(BLE)模块自身带电处于广播或连接状态,广播或连接交互数据唤醒时启动高速时钟发送/接收超高频信号,间歇期间切换到内部低速时钟进入深睡眠状态,广播或连接间隔设置较大以降低BLE的工作功耗;低功耗蓝牙(BLE)模块控制所述SE/按键/显示/存储等模块下电,以使整机功耗降至最低。
14.如权利要求12所述的低功耗控制方法,所述激活空闲态为低功耗蓝牙(BLE)模块、SE/按键/显示/存储等模块均带电,但未与手机等移动终端进行应用层命令交互,安全处理(SE)模块进入standby的待机低功耗状态。
15.如权利要求12所述的低功耗控制方法,所述激活工作状态为低功耗蓝牙(BLE)模块、SE/按键/显示/存储等模块均带电,且安全处理(SE)模块正在与低功耗蓝牙(BLE)模块进行数据传输或命令处理。
16.如权利要求12所述的低功耗控制方法,所述关机状态为一键开关机模块关闭供电Vbat输出,即所述低功耗蓝牙(BLE)模块、SE/按键/液晶/存储等模块均下电。
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