CN107808685B - 用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路及自检测方法 - Google Patents

Abstract

一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路及自检测方法，EEPROM电压检测模块实时检测EEPROM编程工作电压，当EEPROM编程工作电压低于设定的EEPROM工作电压阈值时，产生低压中断信号，编程数据比较模块对编程前数据和编程后数据进行比较，如果有任何一位数据的值不相等，则产生数据错误中断信号，载波调制模块若接收到低压中断信号或/和数据错误中断信号，则代表编程失败，调制产生错误载波信号。本发明在非接触卡类芯片内部集成了错误自检电路，在电路实现单元面积代价较小的情况下，提高了EEPROM编程数据的可靠性，提高了非接触通信数据传输的准确性及效率，同时减小了校正数据所用的时间开销。

Description

用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路及自检测方法

技术领域

本发明涉及非接触卡类芯片领域，尤其涉及一种内部非易失性存储介质为EEPROM（电可擦只读存储器，Electrically Erasable Programmable Read - Only Memory）介质的NFC（近场通讯，Near Field Communication）智能卡的编程失败自检测电路及自检测方法。

背景技术

在非接触卡类芯片中，使用非易失性存储单元对数据进行长期保存，在需要对存储单元中的信号进行改写时，控制电路将在一定时间内确保产生高电压，在高电压下完成特定存储单元内的电子的迁移动作，由此实现数据的更新。上述这种在普通工作电压下数据保持不变，而在较高电压下可以完成数据更新的电路器件，称为电可擦除只读存储器，即EEPROM。由于存在非易失性存储器件的高压编程问题，所以数字控制电路的工作电源与EEPROM的编程电源是不同源的，为了保证EEPROM编程在整个过程中始终处于受控的状态，EEPROM编程工作电压阈值总是设置得比芯片逻辑电路的工作电压略高。EEPROM存储记忆体随着编程次数的增加，存在与编程次数相应的损坏概率。另一方面，由于NFC卡类芯片依靠电磁场供电，使得供电电压容易处于一个相对临界的状态，当供电电压过低时，EEPROM会发生编程失败。在逻辑卡类EEPROM的应用场合中，一般不会内置HEC之类的纠错算法。对于编程数据正确性的校验一般依靠上位机的回读命令。这种对于每一个编程命令，都需要一个回读命令进行数据校验的机制使得编程效率下降。

发明内容

本发明提供一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路及自检测方法，在非接触卡类芯片内部集成了错误自检电路，在电路实现单元面积代价较小的情况下，提高了EEPROM编程数据的可靠性，提高了非接触通信数据传输的准确性及效率，同时减小了校正数据所用的时间开销。

为了达到上述目的，本发明提供一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路，包含：

EEPROM电压检测模块，其输入端连接EEPROM编程电源，该EEPROM电压检测模块持续检测EEPROM编程工作电压，当EEPROM编程工作电压低于EEPROM的工作电压阈值时，产生低压中断信号输出给载波调制模块；

数据寄存器模块，其输入端输入待编程数据，用于对待编程数据进行数据锁存；

高压数据缓存器模块，其输入端连接数据寄存器模块的输出端，用于缓存数据；

EEPROM编程模块，其用于产生EEPROM编程操作所需的编程时序控制信号；

EEPROM存储模块，其输入端连接高压数据缓存器模块的输出端和EEPROM编程模块的输出端，用于根据编程时序控制信号对待编程数据进行编程，并存储编程数据；

数据回读模块，其输出端连接EEPROM存储模块的输入端，用于产生数据回读控制信号，控制读取EEPROM存储模块中存储的数据；

数据比较模块，其输入端连接数据寄存器模块的输出端和EEPROM存储模块的输出端，用于比较数据寄存器模块输出的数据与EEPROM存储模块输出的数据，如果数据比较结果不一致则产生数据错误中断信号输出给载波调制模块；

载波调制模块，其输入端连接EEPROM电压检测模块的输出端和数据比较模块的输出端，用于根据接收信号调制产生载波信号，若接收到低压中断信号或/和数据错误中断信号，则代表编程失败，产生错误载波信号，若未接收到低压中断信号和数据错误中断信号，则代表编程成功，产生正常载波信号。

所述的EEPROM存储模块包含256×4 字节个非易失性数据存储单元，存储单元分为256页，每页存储4 字节数据。

所述的数据寄存器模块包含4个寄存单元，每个寄存单元寄存8个数据位。

本发明还提供一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法，包含以下步骤：

步骤S1、EEPROM电压检测模块实时检测EEPROM编程工作电压，当EEPROM编程工作电压低于设定的EEPROM工作电压阈值时，产生低压中断信号输出给载波调制模块；

步骤S2、进行EEPROM编程，编程数据比较模块对编程前数据和编程后数据进行比较，如果有任何一位数据的值不相等，则产生数据错误中断信号输出给载波调制模块；

步骤S3、载波调制模块若接收到低压中断信号或/和数据错误中断信号，则代表编程失败，调制产生错误载波信号，若未接收到低压中断信号和数据错误中断信号，则代表编程成功，调制产生正常载波信号。

所述的EEPROM工作电压阈值高于数字电路工作电压。

所述的步骤S2具体包含以下步骤：

步骤S2.1、数据寄存器模块将写入的待编程数据进行锁存；

步骤S2.2、数据寄存器模块将锁存的数据写入EEPROM高压数据缓存模块；

步骤S2.3、EEPROM编程模块产生编程时序控制信号输出给EEPROM存储模块；

步骤S2.4、EEPROM高压数据缓存模块将缓存的数据写入EEPROM存储模块，根据编程时序控制信号对数据进行编程；

步骤S2.5、数据回读模块产生数据回读控制信号输出给EEPROM存储模块，逐比特获得EEPROM存储模块输出的编程后回读数据信号；

步骤S2.6、数据比较模块通过寄存数据信号获得数据寄存器模块输出的编程前数据，并通过回读数据信号获得EEPROM存储模块输出的编程后数据，数据比较模块逐比特对编程前数据和编程后数据进行比较，如果有任何一位数据的值不相等，则产生数据错误中断信号输出给载波调制模块，如果所有数据比较结束，未发生数据值不相等的情况，则不产生数据错误中断信号。

所述的步骤S2.3中，所述的编程时序控制信号满足EEPROM编程协议要求；

所述的步骤S2.5中，所述的数据回读控制信号包含：时钟信号、读使能信号和读地址信号，所述的数据回读模块在时钟信号的上升沿产生读使能信号和读地址信号，并在时钟信号的下降沿逐比特获得EEPROM存储模块中与读地址对应的地址所存储的数据值。

本发明在非接触卡类芯片内部集成了错误自检电路，在电路实现单元面积代价较小的情况下，提高了EEPROM编程数据的可靠性，提高了非接触通信数据传输的准确性及效率，同时减小了校正数据所用的时间开销。

附图说明

图1是本发明提供的一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路的结构框图。

图2是本发明提供的一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法的流程图。

具体实施方式

以下根据图1和图2，具体说明本发明的较佳实施例。

如图1所示，本发明提供一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路，包含：

EEPROM电压检测模块220，其输入端连接EEPROM编程电源，该EEPROM电压检测模块220持续检测EEPROM编程工作电压，当EEPROM编程工作电压低于EEPROM的工作电压阈值（EEPROM的工作电压阈值高于数字电路工作电压）时，产生低压中断信号101输出给载波调制模块710；

数据寄存器模块310，其输入端输入待编程数据111，用于对待编程数据进行数据锁存；

高压数据缓存器模块230，其输入端连接数据寄存器模块310的输出端，用于缓存数据；

EEPROM编程模块410，其用于产生EEPROM编程操作所需的编程时序控制信号108；该编程时序控制信号108满足EEPROM编程协议要求；

EEPROM存储模块210，其输入端连接高压数据缓存器模块230的输出端和EEPROM编程模块410的输出端，用于根据编程时序控制信号108对待编程数据111进行编程，并存储编程数据；

数据回读模块510，其输出端连接EEPROM存储模块210的输入端，用于产生数据回读控制信号110，控制读取EEPROM存储模块210中存储的数据；

数据比较模块610，其输入端连接数据寄存器模块310的输出端和EEPROM存储模块210的输出端，用于比较数据寄存器模块310输出的数据与EEPROM存储模块210输出的数据，如果数据比较结果不一致则产生数据错误中断信号103输出给载波调制模块710；

载波调制模块710，其输入端连接EEPROM电压检测模块220的输出端和数据比较模块610的输出端，用于根据接收信号调制产生载波信号，若接收到低压中断信号101或/和数据错误中断信号103，则代表编程失败，产生错误载波信号105，若未接收到低压中断信号101和数据错误中断信号103，则代表编程成功，产生正常载波信号104。

本实施例中，所述的EEPROM存储模块210包含256×4 字节（bytes）个非易失性数据存储单元，存储单元可以分为256页，每页存储4 字节数据。

所述的数据寄存器模块310包含4个寄存单元，每个寄存单元可以寄存8个数据位。该数据寄存器模块310是在现有EEPROM芯片中的功能模块中进行的复用，在本发明中，该数据寄存器模块310提供了数据寄存功能，当出现加密算法时，该数据寄存器模块310将参与算法运算并记录临时数据。

所述的EEPROM的回读模块510复用芯片内置的EEPROM读电路。

相比于常规的非接触式卡类芯片，非接触卡类芯片置于读卡器的电磁场中，会感应获得一个频率为13.56MHz的时钟，通过计数器对这个时钟计数，可以获得一个足够精确的时间窗口，一般EEPROM写数据需要的时间是4毫秒，而协议给出时间窗口有几十毫秒。考虑到EEPROM编程结束后依然有足够的时间窗口，可以利用这个时间窗口进行数据校验。

如图2所示，本发明提供一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法，包含以下步骤：

步骤S1、EEPROM电压检测模块220实时检测EEPROM编程工作电压，当EEPROM编程工作电压低于设定的EEPROM工作电压阈值时，产生低压中断信号101输出给载波调制模块710；

所述的EEPROM工作电压阈值高于数字电路工作电压；

步骤S2、进行EEPROM编程，编程数据比较模块610对编程前数据和编程后数据进行比较，如果有任何一位数据的值不相等，则产生数据错误中断信号103输出给载波调制模块710；

步骤S3、载波调制模块710若接收到低压中断信号101或/和数据错误中断信号103，则代表编程失败，调制产生错误载波信号105（二进制编码为0101），若未接收到低压中断信号101和数据错误中断信号103，则代表编程成功，调制产生正常载波信号104（二进制编码为1010）。

进一步，所述的步骤S2具体包含以下步骤：

步骤S2.1、数据寄存器模块310将写入的待编程数据111进行锁存；

锁存至整个编程过程结束，下一次新的写数据过程，才会更新数据寄存器模块310的数据；

步骤S2.2、数据寄存器模块310将锁存的数据写入EEPROM高压数据缓存模块230；写缓存器数据信号106是信号流；

步骤S2.3、EEPROM编程模块410产生编程时序控制信号108输出给EEPROM存储模块210；

步骤S2.4、EEPROM高压数据缓存模块230将缓存的数据写入EEPROM存储模块210，根据编程时序控制信号108对数据进行编程；编程数据信号107是信号流；

步骤S2.5、数据回读模块510产生数据回读控制信号110输出给EEPROM存储模块210，逐比特获得EEPROM存储模块210输出的编程后回读数据信号102；这里的编程是不改变数据的数值的，仅仅指电荷经过高电压的持续加压，而固化进这个半导体器件从而使得即使断电也不会丢失数据的过程；

步骤S2.6、数据比较模块610通过寄存数据信号109获得数据寄存器模块310输出的编程前数据，并通过回读数据信号102获得EEPROM存储模块210输出的编程后数据，数据比较模块610逐比特对编程前数据和编程后数据进行比较，如果有任何一位数据的值不相等，则产生数据错误中断信号103输出给载波调制模块710，如果所有数据比较结束，未发生数据值不相等的情况，则不产生数据错误中断信号103。

所述的步骤S2.5中，所述的数据回读控制信号110包含：时钟信号、读使能信号和读地址信号，数据回读模块510在时钟信号的上升沿产生读使能信号和读地址信号，并在时钟信号的下降沿逐比特获得EEPROM存储模块210中与读地址对应的地址所存储的数据值，数据流的位宽为单比特。

本发明在非接触卡类芯片内部集成了错误自检电路，在电路实现单元面积代价较小的情况下，提高了EEPROM编程数据的可靠性，提高了非接触通信数据传输的准确性及效率，同时减小了校正数据所用的时间开销。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (8)

1.一种用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路，其特征在于，包含：

EEPROM电压检测模块（220），其输入端连接EEPROM编程电源，该EEPROM电压检测模块（220）持续检测EEPROM编程工作电压，当EEPROM编程工作电压低于EEPROM的工作电压阈值时，产生低压中断信号（101）输出给载波调制模块（710）；

数据寄存器模块（310），其输入端输入待编程数据（111），用于对待编程数据进行数据锁存；

高压数据缓存器模块（230），其输入端连接数据寄存器模块（310）的输出端，用于缓存数据；

EEPROM编程模块（410），其用于产生EEPROM编程操作所需的编程时序控制信号（108）；

EEPROM存储模块（210），其输入端连接高压数据缓存器模块（230）的输出端和EEPROM编程模块（410）的输出端，用于根据编程时序控制信号（108）对待编程数据（111）进行编程，并存储编程数据；

数据回读模块（510），其输出端连接EEPROM存储模块（210）的输入端，用于产生数据回读控制信号（110），控制读取EEPROM存储模块（210）中存储的数据；

数据比较模块（610），其输入端连接数据寄存器模块（310）的输出端和EEPROM存储模块（210）的输出端，用于比较数据寄存器模块（310）输出的数据与EEPROM存储模块（210）输出的数据，如果数据比较结果不一致则产生数据错误中断信号（103）输出给载波调制模块（710）；

载波调制模块（710），其输入端连接EEPROM电压检测模块（220）的输出端和数据比较模块（610）的输出端，用于根据接收信号调制产生载波信号，若接收到低压中断信号（101）或/和数据错误中断信号（103），则代表编程失败，产生错误载波信号（105），若未接收到低压中断信号（101）和数据错误中断信号（103），则代表编程成功，产生正常载波信号（104）。

2.如权利要求1所述的用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路，其特征在于，所述的EEPROM存储模块（210）包含256×4 字节个非易失性数据存储单元，存储单元分为256页，每页存储4 字节数据。

3.如权利要求1所述的用于非接触卡类芯片的编程失败自检测电路，其特征在于，所述的数据寄存器模块（310）包含4个寄存单元，每个寄存单元寄存8个数据位。

4.一种基于权利要求1-3中任意一项所述的编程失败自检测电路进行用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤S1、EEPROM电压检测模块（220）实时检测EEPROM编程工作电压，当EEPROM编程工作电压低于设定的EEPROM工作电压阈值时，产生低压中断信号（101）输出给载波调制模块（710）；

步骤S2、进行EEPROM编程，编程数据比较模块（610）对编程前数据和编程后数据进行比较，如果有任何一位数据的值不相等，则产生数据错误中断信号（103）输出给载波调制模块（710）；

步骤S3、载波调制模块（710）若接收到低压中断信号（101）或/和数据错误中断信号（103），则代表编程失败，调制产生错误载波信号（105），若未接收到低压中断信号（101）和数据错误中断信号（103），则代表编程成功，调制产生正常载波信号（104）。

5.如权利要求4所述的用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法，其特征在于，所述的EEPROM工作电压阈值高于数字电路工作电压。

6.如权利要求4所述的用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法，其特征在于，所述的步骤S2具体包含以下步骤：

步骤S2.1、数据寄存器模块（310）将写入的待编程数据（111）进行锁存；

步骤S2.2、数据寄存器模块（310）将锁存的数据写入EEPROM高压数据缓存模块（230）；

步骤S2.3、EEPROM编程模块（410）产生编程时序控制信号（108）输出给EEPROM存储模块（210）；

步骤S2.4、EEPROM高压数据缓存模块（230）将缓存的数据写入EEPROM存储模块（210），根据编程时序控制信号（108）对数据进行编程；

步骤S2.5、数据回读模块（510）产生数据回读控制信号（110）输出给EEPROM存储模块（210），逐比特获得EEPROM存储模块（210）输出的编程后回读数据信号（102）；

步骤S2.6、数据比较模块（610）通过寄存数据信号（109）获得数据寄存器模块（310）输出的编程前数据，并通过回读数据信号（102）获得EEPROM存储模块（210）输出的编程后数据，数据比较模块（610）逐比特对编程前数据和编程后数据进行比较，如果有任何一位数据的值不相等，则产生数据错误中断信号（103）输出给载波调制模块（710），如果所有数据比较结束，未发生数据值不相等的情况，则不产生数据错误中断信号（103）。

7.如权利要求6所述的用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法，其特征在于，所述的步骤S2.3中，所述的编程时序控制信号（108）满足EEPROM编程协议要求。

8.如权利要求6所述的用于非接触卡类芯片的编程失败自检测方法，其特征在于，所述的步骤S2.5中，所述的数据回读控制信号（110）包含：时钟信号、读使能信号和读地址信号，所述的数据回读模块（510）在时钟信号的上升沿产生读使能信号和读地址信号，并在时钟信号的下降沿逐比特获得EEPROM存储模块（210）中与读地址对应的地址所存储的数据值。

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