CN108256364A - 一种ic卡热插拔检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及IC卡热插拔技术领域，主要涉及一种IC卡热插拔检测电路。包括：IC卡插入检测端，电连接设置在IC卡座中的IC卡插入检测引脚；IC卡检测端，电连接IC卡座的电源引脚；检测输出端，包括第一检测输出端和第二检测输出端；IC卡检测模块，设置在IC卡插入检测端、IC卡检测端、检测输出端之间，并且使得：IC卡座中没有IC卡插入时，第一检测输出端和第二检测输出端的电平为第一组合状态；IC卡座中的IC卡插反时，第一检测输出端和第二检测输出端的电平为第二组合状态；IC卡座中插入短路的IC卡时，第一检测输出端和第二检测输出端的电平为第三组合状态；IC卡座中的IC卡插正并且没有短路时，第一检测输出端和第二检测输出端的电平为第四组合状态。

Description

一种IC卡热插拔检测电路
技术领域
本发明涉及IC卡热插拔技术领域，主要涉及一种IC卡热插拔检测电路。
背景技术
两客一危，是指从事旅游的包车、三类以上班线客车和运输危险化学品、烟花爆竹、民用爆炸物品的道路专用车辆。根据道路运输车辆动态监督管理办法5号令，“两客一危”车辆必须满足交通部109056标准中关于驾驶人IC卡身份识别的要求。
因此，越来越多的车载行车记录仪为每个驾驶员配置IC卡，驾驶员将IC卡插入对应的车载行车记录仪中就可以识别出驾驶人的身份。
但是，现有技术中IC卡插座采用IIC轮询不断读取IC卡接口的方式判断是否有IC卡插入。在判断出有IC卡插入以后，再由主控单元主动读取IC卡中的信息。但是，现有技术中无法检测出插入IC卡插座的IC卡安装是否正确，或者IC卡是否损坏短路。当IC卡没有正确安装在车载行驶记录仪中或者插入车载行驶记录仪中的IC短路损坏时，使得车载行车记录仪长期处于无法识别并记录驾驶人员身份的状态。
发明内容
本发明提出了一种IC卡热插拔检测电路，采用纯硬件电路实现IC卡物理上是否完全插入、IC卡的安装是否正确、以及IC卡是否损坏短路的检测。该IC卡热插拔检测电路包括：
IC卡插入检测端，电连接设置在IC卡座中的IC卡插入检测引脚；
IC卡检测端，电连接所述IC卡座的电源引脚；
检测输出端，包括第一检测输出端和第二检测输出端；
IC卡检测模块，设置在所述IC卡插入检测端、所述IC卡检测端、所述检测输出端之间，并且使得：
所述IC卡座中没有IC卡插入时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第一组合状态；
所述IC卡座中的IC卡插反时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第二组合状态；
所述IC卡座中插入短路的IC卡时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第三组合状态；
所述IC卡座中的IC卡插正并且没有短路时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第四组合状态。
上述技术方案中，通过所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平的不同组合状态即可以判断出IC卡座中是否插入IC卡，并且进一步判断插入IC卡座中的IC卡是否安装正确以及是否短路损坏。
作为优选，所述IC卡检测模块包括第一检测电阻、第二检测电阻、第二开关单元、第五检测电阻；
所述第五检测电阻的一端连接至所述IC卡检测模块的电源输入端，所述第五检测电阻的另一端连接至所述IC卡检测端；
所述第一检测输出端通过所述第一检测电阻连接至所述IC卡检测端，所述第二检测输出端通过所述第二检测电阻连接至地；
所述第二开关单元的一端连接至所述第一检测输出端，所述第二开关单元的另一端通过所述第二检测电阻连接至所述第二检测输出端；
使得：
所述IC卡座中没有IC卡插入时，所述第一检测输出端为高阻态、所述第二检测输出端为高阻态；
所述IC卡座中的IC卡插反时，所述第一检测输出端输出高电平、所述第二检测输出端输出高电平；
所述IC卡座中插入短路的IC卡时，所述第一检测输出端输出低电平、所述第二检测输出端的低电平；
所述IC卡座中的IC卡插正并且没有短路时，所述第一检测输出端输出高电平、所述第二检测输出端低电平。
作为优选，所述第二开关单元包括PNP三极管、NPN三极管、第三检测电阻、第四检测电阻、第六检测电阻；所述PNP三极管的发射极通过第三检测电阻连接至所述IC卡检测模块的电源输入端，所述PNP三极管的集电极通过所述第四检测电阻连接至地，所述PNP三极管的基极连接所述PNP三极管的集电极；所述NPN三极管的基极连接所述PNP三极管的基极，所述NPN三极管的发射极连接至所述IC卡检测端，所述NPN三极管的集电极通过所述第六检测电阻连接至地。
作为优选，所述第一检测输出端连接至主控单元的GPIO口，所述第二检测输出端连接至主控单元的另一个GPIO口。
作为优选，所述主控单元根据所述第一检测输出端和所述第二检测输出端输出的电平判断所述IC卡座是否插入IC卡；所述主控单元在所述IC卡座中插有IC卡时，根据所述第一检测输出端和所述第二检测输出端输出的电平判断所述IC卡座中插入的IC卡安装是否正确。
作为优选，其中一个所述IC卡插入检测引脚为触点形式，另一个所述IC卡插入检测引脚为拱形弹片形式。
作为优选，所述供电模块的电源输出端电连接所述IC卡检测模块的电源输入端，所述供电模块的电源输出端电连接所述IC卡座的电源引脚。
作为优选，其中一个所述IC卡插入检测引脚接地，另一个所述IC卡插入检测引脚连接至所述供电模块；所述供电模块根据与其电连接的IC卡插入检测引脚的输出电平，在所述IC卡座有IC卡插入时为所述IC卡座的电源引脚和所述IC卡检测模块的电源输入端供电。
作为优选，所述供电模块包括第一开关单元，所述第一开关单元的一端连接电源、所述第一开关单元的另一端连接所述供电模块的电源输出端、所述第一开关单元的控制端电连接所述IC卡插入检测引脚；
所述第一开关单元在所述IC卡插入检测件检测到所述IC卡座有IC卡插入时连通所述供电模块的电源输出端和所述电源，所述第一开关单元在所述IC卡插入检测件检测到所述IC卡座没有IC卡插入时断开所述供电模块的电源输出端和所述电源。
作为优选，所述供电模块还包括设置在所述电源和所述供电模块的控制端之间的延时单元。
附图说明
图1示出了本发明实施例的IC卡座的电路图。
图2示出了本发明实施例的供电模块电路图。
图3示出了本发明实施例的IC卡检测模块的电路图。
图4示出了本发明实施例的IC卡热插拔检测模块的工作过程示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施方式进行详细描述。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都收到专利法的保护。
实施例一
一种IC卡热插拔检测电路，包括IC卡插入检测端、IC卡检测端、检测输出端、IC卡检测模块。IC卡插入检测端电连接设置在IC卡座中的IC卡插入检测引脚；IC卡检测端电连接IC卡座的电源引脚；检测输出端包括第一检测输出端和第二检测输出端。IC卡检测模块设置在IC卡插入检测端、IC卡检测端以及检测输出端之间，用于检测IC卡是否安装在IC卡座中，以及安装在IC卡座中的IC卡是否安装正确和是否被损坏。
如图1，IC卡座用于电连接IC卡。其包括用于电连接IC卡的IC卡座接插件1以及用于检测IC卡是否物理插入的IC卡插入检测引脚。IC卡插入检测引脚有两个，其中一个IC卡插入检测引脚接地。两个IC卡插入检测引脚在IC卡座中插入IC卡时导通，两个IC卡插入检测引脚在IC卡座中没有插入IC卡时不导通。例如，IC卡插入检测引脚可以是IC卡座接插件上的两个引脚：引脚110和引脚109，引脚109接地。引脚109为触点形式，引脚110为拱形弹片形式。当没有IC卡插入I时，引脚109和引脚110不接触；当有IC卡插入时，IC卡挤压拱形弹片形式的引脚110去接触触点形式的引脚109，导致引脚110和引脚109接触导通。根据IC卡插入检测引脚110的输出电平可以判断IC卡座是否有IC卡插入：IC卡座中没有IC卡插入时，IC卡插入检测引脚110输出高电平时；IC卡座中有IC卡插入时，IC卡插入检测引脚110与IC卡插入检测引脚109导通而接地，在IC卡插入检测引脚110被拉低而输出低电平。IC卡座接插件1还包括用于电连接IC卡芯片的VCC触点为IC卡供电的电源引脚101、用于电连接IC卡芯片的Gnd触点的引脚105（引脚105接地）、以及电连接IC卡芯片的其他触点的引脚。例如，引脚102用于电连接IC卡芯片的RST触点，引脚103用于电连接IC卡芯片的SCL触点，引脚107用于电连接IC卡芯片的I/O触点等。
供电模块电连接IC卡插入检测引脚110。为了节省功耗，供电模块根据IC卡插入检测引脚110的输出电平：在IC卡座有IC卡插入时为IC卡和IC卡检测模块供电，在IC卡座没有IC卡插入时不为IC卡和IC卡检测模块供电。如图2所示，供电模块包括第一开关单元21和延时单元22。本实施例中，第一开关单元21采用MOS管实现（例如，型号为IRLML6402的P通道MOSFET管），MOS管的源极（S端）连接至3.3V电源，MOS管的栅极（G端）作为第一开关单元的控制端IC_DETECT连接至IC卡插入检测引脚110，MOS管的漏极（D端）连接至供电单元的电源输出端3.3V_IC。电源输出端3.3V_IC与IC卡座接插件1的电源引脚101电连接，电源输出端3.3V_IC与IC卡检测模块的电源输入端电连接。MOS管在IC卡插入检测引脚110输出低电平时导通，使得连接MOS管漏极的电源输出端3.3V_IC和连接MOS管源极的3.3V电源被连通；MOS管在IC卡插入检测引脚110输出高电平时截止，断开电源输出端3.3V_IC和3.3V电源之间的电连接。延时单元22为设置在3.3V电源和控制端IC_DETECT之间的RC延时电路。延时设计保证了供电单元在IC卡插入检测引脚110与IC卡插入检测引脚109完全接触后再供电，错开IC卡插入检测引脚110与IC卡插入检测引脚109从开始接触到完全接触的时间窗。
IC卡检测模块通过IC卡座接插件1电连接IC卡座中插入的IC卡，用于检测IC卡座中插入的IC卡安装是否正确，以及用于检测IC卡座中插入的IC卡是否短路。IC卡检测模块的电源输入端3.3V_IC连接至供电模块的电源输出端3.3V_IC， IC卡检测端3.3V_IC_DETECT连接至IC卡座接插件1的电源引脚101，第一检测输出端GPIO0连接至IC卡检测端3.3V_IC_DETECT，第二检测输出端GPIO1连接至地。IC卡检测模块包括第五检测电阻R5和第二开关单元，第五检测电阻R5的一端连接至IC卡检测模块的电源输入端3.3V_IC，第五检测电阻R5的另一端连接至IC卡检测端3.3V_IC_DETECT。第二开关单元的一端通过第一检测电阻R1连接至第一检测输出端GPIO0，第二开关单元的另一端通过第二检测电阻R2连接至第二检测输出端GPIO1。第二开关单元在IC卡座中插入的IC卡安装正确时不导通：如果IC卡没有损坏，那么通过IC卡检测端连接至电源引脚101（电源输出端3.3V_IC）的第一检测输出端GPIO0输出高电平，连接至地的第二检测输出端GPIO1输出低电平；第二开关单元在IC卡安装错误时导通：此时第二检测输出端GPIO1被第一检测输出端GPIO0拉高，两者均输出高电平。如果IC卡损坏短路（此时IC卡的VCC触点通过与其电连接的引脚101短路到地），无论第二开关单元是否导通，通过IC卡检测端连接至电源引脚101的第一检测输出端GPIO0输出低电平，连接至第二检测输出端GPIO1也输出低电平。本实施例的IC卡检测模块电路如图3所示，第二开关单元包括PNP三极管Q1、NPN三极管Q2、第三检测电阻R3、第四检测电阻R4、第六检测电阻R6。PNP三极管Q1的发射极通过第三检测电阻R3连接至IC卡检测模块的电源输入端，PNP三极管Q1的集电极通过第四检测电阻R4连接至地，PNP三极管Q1的基极连接PNP三极管的集电极；NPN三极管Q2的基极连接PNP三极管Q1的基极，NPN三极管Q2的发射极连接至IC卡检测端3.3V_IC_DETECT，NPN三极管Q2的集电极通过第六检测电阻R6连接至地。
基于本实施例的IC卡热插拔检测电路，当IC 卡插入正确时的工作过程：
IC卡插入IC卡座，导致两个IC卡插入检测引脚（即引脚110和引脚109）接触导通，引脚110接地；供电模块的第一开关单元的控制端IC_DETECT由于与引脚110电连接而被拉低，导致第一开关单元导通，电源输出端3.3V_IC输出+3.3V；IC卡检测模块的PNP三极管Q1的发射极为3.3V，基极和集电极为2.6V（三极管0.7V导通压降）；因为IC卡正常插入并且被供电，一般IC卡的工作电流为5mA左右，导致第五检测电阻R5（阻值为100欧姆）上有0.5V的压降；NPN三极管Q2的发射极为2.8V（即电源输入端输入的3.3V电压减去0.5V压降），NPN三极管Q2的基极为2.6V（等于PNP三极管Q1的基极），此时NPN三极管Q2无法导通。此时，第一检测输出端GPIO0输出2.8V的高电平，第二检测输出端GPIO1输出0V的低电平。
基于本实施例的IC卡热插拔检测电路，当IC 卡插反（插入错误）时的工作过程：
因IC卡物理结构是完全对称的，IC卡反向插入IC卡座同样导致两个IC卡插入检测引脚（即引脚110和引脚109）接触导通，引脚110接地；供电模块的第一开关单元的控制端IC_DETECT由于与引脚110电连接而被拉低，导致第一开关单元导通，电源输出端3.3V_IC输出+3.3V；IC卡检测模块的PNP三极管Q1的发射极为3.3V，基极和集电极为2.6V（三极管0.7V导通压降）；因为IC卡插反无法被供电，导致第五检测电阻R5上无电流无压降；NPN三极管Q2的发射极为3.3V，NPN三极管Q2的基极为2.6V，NPN三极管Q2导通并且处于饱和状态，NPN三极管Q2的集电极电压为2.6V；此时，第一检测输出端GPIO0输出2.8V的高电平，第二检测输出端GPIO1输出2.8V的高电平。
基于本实施例的IC卡热插拔检测电路，当IC 卡损坏时（VCC触点通过与其电连接的引脚101被短接到地）的工作过程：
IC卡插入IC卡座，导致两个IC卡插入检测引脚（即引脚110和引脚109）接触导通，引脚110接地；供电模块的第一开关单元的控制端IC_DETECT由于与引脚110连接被拉低，导致第一开关单元导通，电源输出端3.3V_IC输出+3.3V；此时，由于IC卡的VCC触点（即与其电连接的引脚101，也即IC卡检测模块的检测输入端3.3V_IC_DETECT）短接至地，第一检测输出端GPIO0被拉到地，因此输出低电平。NPN三极管Q2的发射极为0V， NPN三极管Q2无法导通，其集电极为0V，因此第二检测输出端GPIO1输出0V的低电平。
如图4所示，基于本IC卡热插拔检测电路，能够保证IC卡在物理上完全插入以后供电单元才对IC卡供电并通知主控单元。将第一检测输出端和第二检测输出端分别连接至主控单元的GPIO口，主控单元能够通过纯硬件电路依靠这两个GPIO口识别出IC卡插反和IC卡损坏短路这两种异常情况。主控单元根据两个GPIO口的输出电平决定正常读取IC卡信息或者报警。避免了在IC卡损坏的时候主控单元仍进行数据读取造成其他电路组成部分的损坏。采用纯硬件电路的方式检测IC卡的插入，可以节省CPU资源和开销，提高主控单元的利用率。将该电路应用于车载行车记录仪时，可以避免由于当IC卡没有正确安装在车载行驶记录仪中或者插入车载行驶记录仪中的IC短路损坏时，车载行车记录仪无法识别并记录驾驶人员的身份出现的监管盲区。
虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内做出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于，包括：
IC卡插入检测端，电连接设置在IC卡座中的IC卡插入检测引脚；
IC卡检测端，电连接所述IC卡座的电源引脚；
检测输出端，包括第一检测输出端和第二检测输出端；
IC卡检测模块，设置在所述IC卡插入检测端、所述IC卡检测端、所述检测输出端之间，并且使得：
所述IC卡座中没有IC卡插入时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第一组合状态；
所述IC卡座中的IC卡插反时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第二组合状态；
所述IC卡座中插入短路的IC卡时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第三组合状态；
所述IC卡座中的IC卡插正并且没有短路时，所述第一检测输出端和所述第二检测输出端的电平为第四组合状态。
2.根据权利要求1所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：所述IC卡检测模块包括第一检测电阻、第二检测电阻、第二开关单元、第五检测电阻；
所述第五检测电阻的一端连接至所述IC卡检测模块的电源输入端，所述第五检测电阻的另一端连接至所述IC卡检测端；
所述第一检测输出端通过所述第一检测电阻连接至所述IC卡检测端，所述第二检测输出端通过所述第二检测电阻连接至地；
所述第二开关单元的一端连接至所述第一检测输出端，所述第二开关单元的另一端通过所述第二检测电阻连接至所述第二检测输出端；
使得：
所述IC卡座中没有IC卡插入时，所述第一检测输出端为高阻态、所述第二检测输出端为高阻态；
所述IC卡座中的IC卡插反时，所述第一检测输出端输出高电平、所述第二检测输出端输出高电平；
所述IC卡座中插入短路的IC卡时，所述第一检测输出端输出低电平、所述第二检测输出端的低电平；
所述IC卡座中的IC卡插正并且没有短路时，所述第一检测输出端输出高电平、所述第二检测输出端低电平。
3.根据权利要求2所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：所述第二开关单元包括PNP三极管、NPN三极管、第三检测电阻、第四检测电阻、第六检测电阻；所述PNP三极管的发射极通过第三检测电阻连接至所述IC卡检测模块的电源输入端，所述PNP三极管的集电极通过所述第四检测电阻连接至地，所述PNP三极管的基极连接所述PNP三极管的集电极；所述NPN三极管的基极连接所述PNP三极管的基极，所述NPN三极管的发射极连接至所述IC卡检测端，所述NPN三极管的集电极通过所述第六检测电阻连接至地。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：所述第一检测输出端连接至主控单元的GPIO口，所述第二检测输出端连接至主控单元的另一个GPIO口。
5.根据权利要求4所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：所述主控单元根据所述第一检测输出端和所述第二检测输出端输出的电平判断所述IC卡座是否插入IC卡；所述主控单元在所述IC卡座中插有IC卡时，根据所述第一检测输出端和所述第二检测输出端输出的电平判断所述IC卡座中插入的IC卡安装是否正确。
6.根据权利要求4所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：其中一个所述IC卡插入检测引脚为触点形式，另一个所述IC卡插入检测引脚为拱形弹片形式。
7.根据权利要求4所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：所述供电模块的电源输出端电连接所述IC卡检测模块的电源输入端，所述供电模块的电源输出端电连接所述IC卡座的电源引脚。
8.根据权利要求7所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：其中一个所述IC卡插入检测引脚接地，另一个所述IC卡插入检测引脚连接至所述供电模块；所述供电模块根据与其电连接的IC卡插入检测引脚的输出电平，在所述IC卡座有IC卡插入时为所述IC卡座的电源引脚和所述IC卡检测模块的电源输入端供电。
9.根据权利要求8所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：
所述供电模块包括第一开关单元，所述第一开关单元的一端连接电源、所述第一开关单元的另一端连接所述供电模块的电源输出端、所述第一开关单元的控制端电连接所述IC卡插入检测引脚；
所述第一开关单元在所述IC卡插入检测件检测到所述IC卡座有IC卡插入时连通所述供电模块的电源输出端和所述电源，所述第一开关单元在所述IC卡插入检测件检测到所述IC卡座没有IC卡插入时断开所述供电模块的电源输出端和所述电源。
10.根据权利要求9所述的一种IC卡热插拔检测电路，其特征在于：所述供电模块还包括设置在所述电源和所述供电模块的控制端之间的延时单元。
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