CN111091173A - 一种具备大容量存储功能的sim卡及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了一种具备大容量存储功能的SIM卡及其控制方法,所述SIM卡包括:二合一控制芯片,用于电信业务命令处理,与外部终端进行SIM接口通讯,以及控制与管理闪存芯片,将外部终端SD接口获得的待存储的数据传输给闪存芯片,以及与外部终端进行SD接口通讯;SIM触点,用于连接外部终端的SIM接口,处理电信业务交互通讯;SD触点,用于连接外部终端的SD接口,使外部终端与二合一控制芯片之间产生存储数据的交互通讯;闪存芯片,用于存储二合一控制芯片传输的待存储的数据;基板,用于承载二合一控制芯片、SIM触点、SD触点以及闪存芯片,并使其之间产生电连接。与现有技术相比,本方案能提升大容量SIM卡的生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及到智能设备领域,特别是涉及到一种具备大容量存储功能的SIM卡及其控制方法。
背景技术
智能设备如手机,作为人们的生产生活工具,已深入人们的生活中。市面上的手机分为两种,一种是支持Micro SD卡拓展,另一种是不支持Micro SD卡拓展。在支持Micro SD卡拓展的手机中,一般采用Micro SD卡/SIM卡二合一卡槽,一个卡槽用于放置SIM卡,另一卡槽用于放置Micro SD卡,从而满足手机通信和内存拓展的需求。上述设计导致手机用户要么使用双SIM卡待机功能,无法进行内存拓展,要么单一SIM卡待机,另一卡槽用于内存拓展。因此,在单一卡槽内同时实现SIM卡的通信功能和Micro SD卡的内存拓展能显著提升用户体验。
在现有技术中,专利号为CN200620064756.3,专利名称为《大容量SIM卡》的专利公开了一种大容量SIM卡,其设计原理为在现有SIM卡的结构上引入高集成度的MMC存储卡结构,此存储卡结构包括MMC控制器、NANDFLASH控制器以及NAND FLASH存储单元。正如专利文件图2所示,在SIM卡1的基础上,连接MMC存储卡结构,形成SIM卡2(即SIM卡系统),对比文件中的MMC卡存储结构将存储芯片与控制模块集成在一起,NAND FLASH存储单元要用特殊的生产工艺(如eflash),如果跟其他模块集成在一个芯片里会降低芯片的生产良率,而且目前1GB以上容量的存储单元无法集成到芯片里。
因此,如何改善现有大容量SIM卡的结构,便于大容量SIM卡的量产,显得十分重要。
发明内容
本发明的主要目的为提供一种具备大容量存储功能的SIM卡,旨在解决改善现有大容量SIM卡的结构,便于大容量SIM卡的量产的技术问题。
本发明提出一种具备大容量存储功能的SIM卡,包括:
二合一控制芯片,用于电信业务命令处理,与外部终端进行SIM接口通讯,以及控制与管理闪存芯片,将外部终端SD接口获得的待存储的数据传输给闪存芯片,以及与外部终端进行SD接口通讯;
SIM触点,用于连接外部终端的SIM接口,处理电信业务交互通讯;
SD触点,用于连接外部终端的SD接口,使外部终端与二合一控制芯片之间产生存储数据的交互通讯;
闪存芯片,用于存储二合一控制芯片传输的待存储的数据;
基板,用于承载二合一控制芯片、SIM触点、SD触点以及闪存芯片,并使其之间产生电连接。
优选的,二合一控制芯片包括:
CPU,用于运行固件程序,根据固件程序的要求协调其他各个功能模块的运行;
ROM,用于存储固件程序;
数据存储器,用于存储SIM卡密钥、PUK码、存储用户电话号码、短信、存储SD卡所用关键参数、程序代码以及SD卡所用密钥,其中,数据存储器包括EEPROM或MTP;
SIM接口控制器,用于负责SIM接口通讯和处理电信业务命令;
SD协议控制器,用于负责SD接口通信协议的解析,处理命令,接收主机发过来的数据或把主机所要数据返回;
闪存控制器,用于负责闪存芯片接口的通讯,实现闪存芯片读取,编程和擦除命令,接收或发送闪存芯片接口的数据;
DMA数据通路控制器,用于协调SD接口和闪存芯片接口的数据传输,优化内部数据流;
专用算法模块,用于实现SIM卡所用加密算法,SD卡所用ECC数据纠错算法,闪存芯片管理加速算法及加密SD卡所用加密算法;
SIM接口,用于连接SIM触点,与外部终端进行SIM接口通讯;
SD接口,用于连接SD触点,与外部终端进行SD接口通讯;
超时计时器,用于确保CPU能及时相应SD接口通信的命令;
RAM,用于存储程序所用变量、缓冲用户数据和存储数据。
优选的,闪存控制器、DMA数据控制器、SD协议控制器、RAM、专用算法模块,ROM、SIM接口控制器、超时计时器均与CPU电连接;
SD协议控制器与SD接口电连接;
SIM接口控制器与SIM接口电连接;
SIM接口控制器与数据存储器电连接;
SD接口与SD触点电连接,SIM接口与SIM触点电连接。
优选的,专用算法模块包括A3、A8加密算法和国密算法,其中,加密算法用于SIM卡,国密算法用于对SIM卡和SD卡所用数据加密。
优选的,SD接口版本包括SD1.0、SD2.0、SD3.0、SD4.0、SD5.0、SD6.0和SD7.0;
SIM接口遵循合ISO/IEC7816协议。
优选的,二合一控制芯片设置有SIM接口铝垫和SD接口铝垫;
SIM接口铝垫与SIM触点电连接;
SD接口铝垫与SD触点电连接。
优选的,二合一控制芯片还包括:电源管理模块,时钟生成模块和电压检测模块。
优选的,CPU、RAM、ROM、数据存储器模块、电源管理模块和时钟生成模块均为SIM卡和SD卡功能复用模块。
本发明还提供一种具备大容量存储功能的SIM卡的控制方法,包括:
判断CPU是否在处理SD接口命令;
若是,则判断CPU是否接收到SIM接口命令;
若是,则CPU中断处理需要数据传输的SD接口命令,优先处理SIM接口命令。
优选的,若是,则CPU中断处理需要数据传输的SD接口命令,优先处理SIM接口命令的步骤之后,包括:
对于被打断的SD接口命令,调取RAM用于SD接口数据缓冲;
SD接口数据缓冲完毕,启动超时计时器,以超时计时器的启动时刻为第一时刻,超时计时器开始计时;
实时判断当前时刻与第一时刻的时间差是否大于预设时间阈值;
若是,则CPU暂停处理SIM接口命令,开始处理SD接口命令,待CPU处理完SD接口命令再继续处理SIM接口的命令。
本发明的有益效果在于:由于SIM卡和SD卡二合一控制芯片的功能模块为既能满足SIM卡需求,又能满足SD卡需求的复用模块,节省芯片面积,从而降低了成本。二合一控制芯片在SIM卡有限的物理空间内占用的空间更小,更易实现封装和打线,方便大容量SIM卡的量产!
附图说明
图1为本发明的一种具备大容量存储功能的SIM卡的第一结构示意图;
图2为图1中一种具备大容量存储功能的SIM卡的二合一控制芯片的第一结构示意图;
图3为图1中一种具备大容量存储功能的SIM卡的二合一控制芯片的第二结构示意图;
图4为一种具备大容量存储功能的SIM卡的控制方法的第一实施例的流程图;
图5为一种具备大容量存储功能的SIM卡的控制方法的第二实施例的流程图。
标号说明:
1、二合一控制芯片;2、闪存芯片;3、SD触点;4、SIM触点;5、基板;
101、CPU;102、ROM;103、数据存储器;104、SIM接口控制器;105、SD协议控制器;106、闪存控制器;107、DMA数据通路控制器;108、专用算法模块;109、SIM接口;110、SD接口;111、超时计时器;112、RAM;
113、SIM接口铝垫;114、SD接口铝垫。
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
具体实施方式
应当理解,此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明,并不用于限定本发明。
参照图1,本发明提供一种具备大容量存储功能的SIM卡,包括:
二合一控制芯片1,用于电信业务命令处理,与外部终端进行SIM接口通讯,以及控制与管理闪存芯片2,将外部终端SD接口获得的待存储的数据传输给闪存芯片2,以及与外部终端进行SD接口通讯;
SIM触点4,用于连接外部终端的SIM接口,处理电信业务交互通讯;
SD触点3,用于连接外部终端的SD接口,使外部终端与二合一控制芯片1之间产生存储数据的交互通讯;
闪存芯片2,用于存储所述二合一控制芯片1传输的待存储的数据;
基板5,用于承载二合一控制芯片1、SIM触点4、SD触点3以及闪存芯片2,并使其之间产生电连接。
在本发明实施例中,P1至P8均为SD触点3,S1至S6均为SIM触点4。SIM触点4和SD触点3均封装在基板5的表面,SD触点3、SIM触点4和闪存芯片2均与二合一控制芯片1电连接,其中,SD接口版本包括SD1.0、SD2.0、SD3.0、SD4.0、SD5.0、SD6.0和SD7.0,SIM接口遵循ISO/IEC7816协议。二合一控制芯片1不仅用于电信业务命令处理,与外部终端进行SIM接口通讯,还可控制与管理闪存芯片2,将外部终端SD接口获得的待存储的数据传输给闪存芯片2,以及与外部终端进行SD接口通讯。闪存芯片2是主要的存储数据的介质,其所存储的数据均由二合一控制芯片1管理,包括向闪存芯片2写入数据、从闪存芯片2内读取数据,对闪存芯片2进行数据格式化等。闪存芯片2的存储容量可按照客户的需求定制,存储容量从128M到128G等。闪存芯片2的种类包括SLC(Single-Level Cell,单层单元)、MLC(Multi-LevelCell,多层单元)和TLC(Trinary-Level Cell,三层单元)。二合一控制芯片1、SIM触点4、SD触点3以及闪存芯片2均封装在基板5上,基板5经过打线后,使其之间产生电连接。当外部终端与具备大容量存储功能的SIM卡(如下简称大容量SIM卡)进行通信时,外部数据从SIM触点4进入二合一控制芯片1,SIM接口控制器104解析命令,响应电信业务命令,在CPU101的配合下启动专用算法模块108对数据存储器103里的数据进行处理,并将处理后的结果反馈回外部终端,从而实现外部终端的通信功能。当外部终端与大容量SIM卡进行数据交互时,待存储的数据从SD触点3进二合一控制芯片1,SD协议控制器105解析命令,直接响应不需要数据传输的命令,对于需要数据传输的命令,则在CPU101配合下启动超时计时器111进行计时,启动DMA数据通路控制器107将获得的待存储的数据缓冲到RAM112,再启动闪存控制器106和专用算法模块108向闪存芯片2发送操作命令,将数据传输至闪存芯片2,从而实现外部终端的数据存储至大容量SIM卡。如果闪存芯片2里存放的是加密数据,则还需要由专用算法模块108对数据进行加解密处理。外部终端从大容量SIM卡调取数据的过程与上述过程相反,故不再赘述。通过上述设置,SIM卡和SD卡的控制模块合二为一,缩短了SIM卡和SD卡的控制模块的总线,提升了两者数据交互的响应速度,从而提升大容量SIM卡的性能。由于二合一控制芯片1的功能模块为既能满足SIM卡需求,又能满足SD卡需求的复用模块,节省芯片面积,从而降低了成本。二合一控制芯片在SIM卡有限的物理空间内占用的空间更小,更易实现封装和打线,方便大容量SIM卡的量产!此外,通过上述设置,使得一张智能卡即具备SIM卡的通信功能和Micro SD卡的内存拓展功能,从而使得外部终端的单一卡槽内插入大容量SIM卡后,能同时实现SIM卡的通信功能和Micro SD卡的内存拓展功能,正常使用SIM卡的同时还拓展了手机外置存储容量。以此类推,对于双卡双待的手机卡槽,本方案在满足用户双卡双待的前提下,还拓展了手机外置存储容量,提升用户使用体验。
参照图2,二合一控制芯片1包括:
CPU101,用于运行固件程序,根据固件程序的要求协调其他各个功能模块的运行;
ROM102,用于存储固件程序;
数据存储器103,用于存储SIM卡密钥、PUK码、存储用户电话号码、短信、存储SD卡所用关键参数、程序代码以及SD卡所用密钥,其中,数据存储器103包括EEPROM或MTP;
SIM接口控制器104,用于负责SIM接口109通讯和处理电信业务命令;
SD协议控制器105,用于负责SD接口110通信协议的解析,处理命令,接收主机发过来的数据或把主机所要数据返回;
闪存控制器106,用于负责闪存芯片接口的通讯,实现闪存芯片2读取,编程和擦除命令,接收或发送闪存芯片接口的数据;
DMA数据通路控制器107,用于协调SD接口110和闪存芯片接口的数据传输,优化内部数据流;
专用算法模块108,用于实现SIM卡所用加密算法,SD卡所用ECC数据纠错算法,闪存芯片管理加速算法及加密SD卡所用加密算法;
SIM接口109,用于连接所述SIM触点,与外部终端进行SIM接口109通讯;
SD接口110,用于连接所述SD触点,与外部终端进行SD接口110通讯;
超时计时器111,用于确保CPU101能及时相应SD接口110通信的命令;
RAM112,用于存储程序所用变量、缓冲用户数据和存储数据。
在本发明实施例中,闪存控制器106、DMA数据控制器107、SD协议控制器105、RAM112、专用算法模块108,ROM102、SIM接口控制器104、超时计时器111均与CPU101电连接。SD协议控制器105与SD接口110电连接;SIM接口控制器104与SIM接口109电连接。SIM接口控制器104与数据存储器103电连接。SD接口110与SD触点3电连接,SIM接口109与SIM触点4电连接。
在本发明实施例中,数据存储器103包括EEPROM或MTP,用于存储SIM卡密钥,PUK码等,存储用户电话号码,短信等,为保证安全性,SIM卡所用数据一般都存储在芯片内部EEPROM或MTP,不保存在外部的闪存存储器。EEPROM或MTP也可以用来存储SD卡所用关键参数、程序代码等,提高SD存储卡的稳定性和使用寿命,也可以用来存储SD卡所用密钥等加密相关数据,从而制作成加密SD卡。EEPROM或MTP原本是为SIM卡所用,但是也可以为大容量SIM卡的SD卡扩充功能使用。
在本发明实施例中,DMA数据通路控制器107为减轻大容量数据传输时CPU101的负担,大容量数据传输的数据通路由DMA数据通路控制器107实现,数据传输过程不需要CPU101参与。为提高大容量SIM卡的读写性能,DMA数据通路控制器107协调SD接口110和闪存芯片2接口的数据传输,优化内部数据流。在本发明实施例中,专用算法模块108包括A3和A8加密算法,该加密算法用于SIM卡。专用算法模块108包括A3、A8加密算法和国密算法,其中,加密算法用于SIM卡,国密算法用于对SIM卡和SD卡所用数据加密,国密算法包括SM1、SM2、SM3和SM4。
参照图3,二合一控制芯片1设置有SIM接口铝垫113和SD接口铝垫114;
各SIM接口铝垫113分别与外界的SIM触点4电连接;
SD接口铝垫114包括第一垫片和第二垫片,第一垫片与外界的SD触点3电连接,第二垫片与闪存芯片2电连接。
在本发明实施例中,SIM接口铝垫113呈阵列分布。SD接口铝垫114包括第一垫片和第二垫片,第一垫片与SD触点3电连接,用于向外部终端接收或传输数据,第二垫片与闪存芯片2电连接,用于将待存储数据传输至闪存芯片2,或从闪存芯片2调取存储数据。在本发明实施例中,SIM接口铝垫113和SD接口铝垫114先打线到基板5上,再分别与SIM触点4和SD触点3连接。
在本发明实施例中,二合一控制芯片1还包括电源管理模块、时钟生成模块和电压检测模块。其中,电源管理模块负责生成二合一控制芯片1内核,I/O所用的不同电压,实现低功耗管理等。时钟生成模块负责给二合一控制芯片1提供运行时钟。电压检测模块负责检测二合一控制芯片1上电和掉电的过程。
在本发明实施例中,SIM卡芯片和Micro SD卡控制芯片可共用的模块包括CPU101、RAM112、ROM102、数据存储器103、电源管理模块和时钟生成模块等。通过上述设置,将SIM卡芯片所有电路集成到Micro SD卡控制芯片里面做成二合一控制芯片1,不仅二合一控制芯片1因为共用了一些功能模块,节省芯片面积,从而降低了成本,跟SIM卡芯片和Micro SD卡控制芯片分开的方案相比,二合一控制芯片1在本来就很狭小的封装空间里占用的空间更小,更易于实现大容量SIM卡的封装和打线。
参照图4,本发明还提供一种具备大容量存储功能的SIM卡的控制方法,包括:
S1:判断CPU101是否在处理SD接口命令;
S2:若是,则判断CPU101是否接收到SIM接口命令;
S3:若是,则CPU101中断处理需要数据传输的SD接口命令,优先处理SIM接口命令。
在本发明实施例中,二合一控制芯片1判断CPU101是否在处理SD接口命令。若是,则判断CPU101是否接收到SIM接口命令。若是,则CPU101中断处理需要数据传输的SD接口命令,优先处理SIM接口命令。因为SIM卡控制模块和Micro SD卡控制模块共用CPU101,共用一套固件程序,因为SD接口数据通信允许一定的超时时间,所以程序要确保优先响应SIM接口命令通信的命令。对于需要CPU101参与的SIM接口命令,处理优先级比SD接口命令的高,如果CPU101正在处理SD接口命令,同时来了SIM接口命令需要CPU101处理,这时CPU101先暂停处理SD接口命令,处理完SIM接口命令中断后再继续处理SD接口命令。通过上述设置,确保大容量SIM卡优先响应SIM接口命令,避免大容量SIM卡进行数据存储时,影响SIM卡的正常使用。在本发明其它实施例中,对于不需要CPU101处理的SD接口命令,由SD协议控制器105进行处理。其中,对于不需要数据传输的SD接口命令,如CMD7,CMD8,CMD13,CMD16,ACMD6,ACMD22等,由SD协议控制器105进行处理,不需要CPU101参与。需要数据传输的SD接口命令如CMD17,CMD18,CMD24,CMD25等需要CPU101参与处理。通过上述设置,减少CPU101的负荷,提高二合一控制芯片1与外部终端数据交互的响应速度。
参照图5,若是,则CPU101中断处理需要数据传输的SD接口命令,优先处理SIM接口命令的步骤S3之后,包括:
S4:对于被打断的SD接口命令,调取RAM112用于SD接口数据缓冲;
S5:SD接口数据缓冲完毕,启动超时计时器111,以超时计时器111的启动时刻为第一时刻,超时计时器111开始计时;
S6:超时计时器实时判断当前时刻与第一时刻的时间差是否大于预设时间阈值;
S7:若是,则CPU101暂停处理SIM接口命令,开始处理SD接口命令,待CPU101处理完SD接口命令再继续处理SIM接口的命令。
在本发明实施例中,二合一控制芯片1增加一个超时计时器111确保被打断的SD接口命令在超时之前得到响应。通过上述设置,使得SIM卡芯片和Micro SD卡芯片能集成在一起,且不影响SIM卡和Micro SD卡的原有功能,实现二者的兼容。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,包括:
二合一控制芯片,用于电信业务命令处理,与外部终端进行SIM接口通讯,以及控制与管理闪存芯片,将外部终端SD接口获得的待存储的数据传输给所述闪存芯片,以及与外部终端进行SD接口通讯;
SIM触点,用于连接外部终端的SIM接口,处理电信业务交互通讯;
SD触点,用于连接外部终端的SD接口,使外部终端与所述二合一控制芯片之间产生存储数据的交互通讯;
所述闪存芯片,用于存储所述二合一控制芯片传输的待存储的数据;
基板,用于承载所述二合一控制芯片、所述SIM触点、所述SD触点以及所述闪存芯片,并使其之间产生电连接。
2.根据权利要求1所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,所述二合一控制芯片包括:
CPU,用于运行固件程序,根据固件程序的要求协调所述二合一控制芯片中各个功能模块的运行;
ROM,用于存储固件程序;
数据存储器,用于存储SIM卡密钥、PUK码、存储用户电话号码、短信、存储SD卡所用关键参数、程序代码以及SD卡所用密钥,其中,所述数据存储器包括EEPROM或MTP;
SIM接口控制器,用于负责SIM接口通讯和处理电信业务命令;
SD协议控制器,用于负责SD接口通信协议的解析,处理命令,接收主机发过来的数据或把主机所要数据返回;
闪存控制器,用于负责闪存芯片接口的通讯,实现闪存芯片读取,编程和擦除命令,接收或发送闪存芯片接口的数据;
DMA数据通路控制器,用于协调SD接口和闪存芯片接口的数据传输,优化内部数据流;
专用算法模块,用于实现SIM卡所用加密算法,SD卡所用ECC数据纠错算法,闪存芯片管理加速算法及加密SD卡所用加密算法;
SIM接口,用于连接SIM触点4,与外部终端进行SIM接口通讯;
SD接口,用于连接SD触点3,与外部终端进行SD接口通讯;
超时计时器,用于确保所述CPU能及时相应SD接口通信的命令;
RAM,用于存储程序所用变量、缓冲用户数据和存储数据。
3.根据权利要求2所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,
所述闪存控制器、所述DMA数据控制器、所述SD协议控制器、所述RAM、所述专用算法模块,所述ROM、所述SIM接口控制器、所述超时计时器均与所述CPU电连接;
所述SD协议控制器与所述SD接口电连接;
所述SIM接口控制器与所述SIM接口电连接;
所述SIM接口控制器与所述数据存储器电连接;
所述SD接口与所述SD触点电连接,所述SIM接口与所述SIM触点电连接。
4.根据权利要求2所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,所述专用算法模块包括A3、A8加密算法和国密算法,其中,所述加密算法用于SIM卡,所述国密算法用于对SIM卡和SD卡所用数据加密。
5.根据权利要求2所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,
所述SD接口版本包括SD1.0、SD2.0、SD3.0、SD4.0、SD5.0、SD6.0和SD7.0;
所述SIM接口遵循合ISO/IEC 7816协议。
6.根据权利要求2所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,
所述二合一控制芯片设置有SIM接口铝垫和SD接口铝垫;
所述SIM接口铝垫与所述SIM触点电连接;
所述SD接口铝垫与所述SD触点电连接。
7.根据权利要求2所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,所述二合一控制芯片还包括:电源管理模块,时钟生成模块和电压检测模块。
8.根据权利要求7所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡,其特征在于,所述CPU、所述RAM、所述ROM、所述数据存储器模块、所述电源管理模块和时钟生成模块均为SIM卡和SD卡功能复用模块。
9.一种具备大容量存储功能的SIM卡的控制方法,其特征在于,包括:
判断所述CPU是否在处理SD接口命令;
若是,则判断所述CPU是否接收到SIM接口命令;
若是,则所述CPU中断处理需要数据传输的SD接口命令,优先处理所述SIM接口命令。
10.根据权利要求9所述的一种具备大容量存储功能的SIM卡的控制方法,其特征在于,所述若是,则所述CPU中断处理需要数据传输的SD接口命令,优先处理所述SIM接口命令的步骤之后,包括:
对于被打断的所述SD接口命令,调取所述RAM用于SD接口数据缓冲;
所述SD接口数据缓冲完毕,启动超时计时器,以所述超时计时器的启动时刻为第一时刻,所述超时计时器开始计时;
实时判断当前时刻与所述第一时刻的时间差是否大于预设时间阈值;
若是,则所述CPU暂停处理所述SIM接口命令,开始处理所述SD接口命令,待所述CPU处理完所述SD接口命令再继续处理所述SIM接口的命令。
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