CN111428227B - 一种支持读卡的智能密钥设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种支持读卡的智能密钥设备，包括：智能密钥设备本体以及转接头，智能密钥设备本体包括：MCU、电池、第一开关、蓝牙模块以及USB插口；转接头包括：USB插头、第二开关、NFC模块以及音码模块；通过本发明实施例提供的支持读卡的智能密钥设备，可以在不改变原有智能密钥设备的形态、结构和功能的前提下，增加了读卡功能，扩展了智能密钥设备的功能。

Description

一种支持读卡的智能密钥设备

技术领域

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种支持读卡的智能密钥设备。

背景技术

智能密钥设备又叫做USB-Key，是一种支持网上银行安全性操作的设备，可以提供电子签名等功能，其在工商银行可以被叫做U盾，在农业银行被叫做K宝。

现有的智能密钥设备一般包括设备本体和转接头，参见图1，设备本体内置MCU(Microcontroller Unit，微控制单元)，可以执行认证，电子签名等功能，智能密钥设备上一般设置USB(Universal Serial Bus，通用串行总线)插口，转接头一般包括与智能密钥设备本体匹配的USB插头，以及匹配电脑USB接口的USB插头和/或匹配手机耳机插口的音码接口(即耳机接头)，可以通过该转接头将智能密钥设备与电脑的USB接口或者手机的耳机接口连接，用于保证网上银行或者手机银行app相关操作的安全性，此时，转接头可以将数据通过与智能密钥设备本体连接的USB接口传输至智能密钥设备本体完成相应操作。

但是，由于银行越来越多需要读卡业务，例如读取身份证或者读取银行卡信息，因此，如何在现有智能密钥设备上扩展读卡业务，且不改变现有智能密钥设备的形态和功能成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明旨在解决上述问题/之一。

本发明的主要目的在于提供一种支持读卡的智能密钥设备。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面提供了一种支持读卡的智能密钥设备，包括：智能密钥设备本体以及转接头，其中：智能密钥设备本体包括：MCU、电池、第一开关、蓝牙模块以及USB插口；MCU的第一IO引脚连接USB插口的第一数据线D+引脚，MCU的第三IO引脚连接USB插口的第二数据线D-引脚，MCU的第二IO引脚连接USB插口的状态ID引脚；第一开关的第一端连接电池的正极，第一开关的第二端连接USB插口的VCC管脚，第一开关的控制端连接MCU的第四IO引脚，第一开关通过第一开关的控制端接收的第一控制信号连通或断开第一开关的第一端与第一开关的第二端之间的连接；蓝牙模块与MCU电连接；转接头包括：USB插头、第二开关、NFC模块以及音码模块；第二开关第一端的第一引脚连接USB插头的第一数据线D+引脚，第二开关第一端的第二引脚连接USB插头的第二数据线D-引脚，第二开关第二端的第一引脚连接NFC模块的SCL引脚，第二开关模块第二端的第二引脚连接NFC模块的SDA引脚，第二开关第三端的第一引脚连接音码模块的IN引脚，第二开关第三端的第二引脚连接音码模块的OUT引脚，第二开关的控制端连接USB插头的状态ID引脚，第二开关通过第二开关的控制端接收的第二控制信号连通第二开关第一端与第二开关第二端之间的连接，或者连通第二开关一端与第二开关第三端之间的连接；MCU，用于通过蓝牙模块建立与终端的蓝牙连接，通过蓝牙模块获取进入读卡指令，通过第四IO引脚发送连通指令，控制第一开关的第一端和第一开关的第二端连通，通过电池为NFC模块供电，通过第二IO引脚发送控制指令，控制第二开关的第一端与第二开关的第二端连通，通过NFC模块执行读卡流程，通过第一IO引脚和第三IO引脚利用I2C通讯协议从NFC模块的寄存器读取数据，得到读卡信息，通过蓝牙模块将读卡信息发送至终端。

其中，音码模块的检测端还连接USB插头的状态ID引脚，通过USB插头的状态ID引脚向MCU发送检测音频接口接入指令；MCU，还用于通过第二IO引脚发送音频连接指令，控制第二开关的第一端与第二开关的第三端连通，通过音码模块执行数据通信流程。

由上述本发明提供的技术方案可以看出，通过本发明实施例提供的支持读卡的智能密钥设备，可以在不改变原有智能密钥设备的形态、结构和功能的前提下，增加了读卡功能，扩展了智能密钥设备的功能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为现有的智能密钥设备的示意图；

图2为本发明实施例提供的支持读卡的智能密钥设备的原理图。

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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，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，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或数量或位置。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将结合附图对本发明实施例作进一步地详细描述。

本发明的核心在于：在智能密钥设备的转接头中设置NFC模块以实现读卡功能，通过USB接口实现I2C(Inter－Integrated Circuit)数据的传输，从而在现有的智能密钥设备上实现读卡功能，且无需改变现有智能密钥设备的形态和功能。

图2示出了本发明实施例提供的支持读卡的智能密钥设备的原理图，参见图2，本发明实施例提供的支持读卡的智能密钥设备，包括：智能密钥设备本体以及转接头，其中：

智能密钥设备本体包括：MCU、电池、第一开关、蓝牙模块以及USB插口；

MCU的第一IO引脚连接USB插口的第一数据线D+引脚，MCU的第三IO引脚连接USB插口的第二数据线D-引脚，MCU的第二IO引脚连接USB插口的状态ID引脚；

第一开关的第一端连接电池的正极，第一开关的第二端连接USB插口的VCC管脚，第一开关的控制端连接MCU的第四IO引脚，第一开关通过第一开关的控制端接收的第一控制信号连通或断开第一开关的第一端与第一开关的第二端之间的连接；

蓝牙模块与MCU电连接；

转接头包括：USB插头、第二开关、NFC模块以及音码模块；

第二开关第一端的第一引脚连接USB插头的第一数据线D+引脚，第二开关第一端的第二引脚连接USB插头的第二数据线D-引脚，第二开关第二端的第一引脚连接NFC模块的SCL引脚，第二开关模块第二端的第二引脚连接NFC模块的SDA引脚，第二开关第三端的第一引脚连接音码模块的IN引脚，第二开关第三端的第二引脚连接音码模块的OUT引脚，第二开关的控制端连接USB插头的状态ID引脚，第二开关通过第二开关的控制端接收的第二控制信号连通第二开关第一端与第二开关第二端之间的连接，或者连通第二开关一端与第二开关第三端之间的连接；

MCU，用于通过蓝牙模块建立与终端的蓝牙连接，通过蓝牙模块获取进入读卡指令，通过第四IO引脚发送连通指令，控制第一开关的第一端和第一开关的第二端连通，通过电池为NFC模块供电，通过第二IO引脚发送控制指令，控制第二开关的第一端与第二开关的第二端连通，通过NFC模块执行读卡流程，通过第一IO引脚和第三IO引脚利用I2C通讯协议从NFC模块的寄存器读取数据，得到读卡信息，通过蓝牙模块将读卡信息发送至终端。

具体地，本发明实施例中的智能密钥设备本体具有USB插口，该USB插口一般采用B-5pin类型的USB接口，可以减小智能密钥设备的体积，在需要与电脑或者手机进行连接时，智能密钥设备本体通过转接头进行连接，转接头上具有与智能密钥设备本体的USB插口匹配的USB插头，且有与电脑上的USB插口匹配的USB插头，有与手机耳机插口匹配的耳机插头，同时，本发明实施例中的智能密钥设备本体中还设置蓝牙模块，该蓝牙模块可以与MCU集成在一个芯片中，也可以单独设置，这在本发明中并不做具体限制。智能密钥设备本体还可以通过蓝牙模块连接手机银行app，实现其功能。

为了扩展智能密钥设备的功能，本发明中，在转接头中内置NFC(Near FieldCommunication，近场通信)模块，其中NFC模块可以包括线圈和芯片，芯片可以采用读头芯片NZ3801实现，这在本发明中并不做具体限制，只要可以实现读卡功能的芯片及其配件均应属于本发明的保护范围，由此可以利用NFC模块实现读卡功能。

此外，由于智能密钥设备本体仅具有USB插口，因此，转接头上提供的各类功能的数据通信均应通过USB接口实现，即，无论是音频数据还是USB数据或者读卡数据，均通过USB接口进行传输，即USB接口可以传输音频协议的数据，也可以传输I2C协议的数据，还可以传输USB协议的数据。

在智能密钥设备本体内设置第一开关，MCU通过控制第一开关的连通和断开，可以控制电池通过USB接口为转接头进行供电。正常使用时，音码模块和NFC模块的使用均需要利用电池供电，此时，可以通过MCU进行控制。其中，该第一开关可以通过LDO(low dropoutregulator，低压差线性稳压器)实现，MCU通过第四IO引脚发送控制信号至第一开关的控制端，可以控制第一开关的连通和断开。

另外，MCU通过第一IO引脚和第二IO引脚分别连接USB插口的第一数据线D+引脚和第二数据线D-引脚，从而利用第一IO引脚和第二IO引脚进行数据发送和接收。

MCU通过第二IO引脚连接USB插口的状态ID引脚，可以对转接头第二开关的控制，MCU通过向USB插口的状态ID引脚发送控制信号以控制第二开关连接至NFC模块或者连接至音码模块。在第二开关连接至NFC模块时，NFC模块通过SCL引脚连接第一数据线D+引脚，NFC模块通过SDA引脚连接第二数据线D-引脚，在第二开关连接至音码模块时，音码模块通过IN引脚连接第一数据线D+引脚，音码模块通过OUT引脚连接第二数据线D-引脚，从而进行数据发送和接收。第二开关可以采用开关芯片实现，开关芯片通过MCU通过USB插口的状态ID引脚发送高电平信号或者低电平信号实现对第二开关模块的控制，值得说明的是，根据开关芯片的类型不同，可以设计不同的外围电路实现对第二开关模块的控制，这在本发明中并不作具体限制。

作为本发明实施例的一个可选实施方式，图中未示出，音码模块的检测端还连接USB插头的状态ID引脚，通过USB插头的状态ID引脚向MCU发送检测音频接口接入指令；MCU，还用于通过第二IO引脚发送音频连接指令，控制第二开关的第一端与第二开关的第三端连通，通过音码模块执行数据通信流程。通过音码模块的检测端可以发送检测信号至USB插头的状态ID引脚，从而令MCU获知音频插头被插入手机中，从而可以控制第二开关连通第一端与第三端，使转接头使用音码功能。

具体在进行读卡时，本发明可以通过如下方式实现读卡信息的获取：

1、MCU通过蓝牙模块建立与终端的蓝牙连接，通过蓝牙模块获取进入读卡指令；

具体地，可以通过手机APP蓝牙连接本发明中的智能密钥设备本体，此时，智能密钥设备本体中MCU通过蓝牙模块获取手机APP发送的读卡指令，由此可以进入读卡模式；

2、MCU控制第一开关的第一端和第一开关的第二端连通，通过电池为NFC模块供电；

具体地，在MCU进入读卡模式后，通过第四IO引脚发送连通指令，控制第一开关的第一端和第一开关的第二端连通，从而智能密钥设备本体可以通过电池为转接头中的NFC模块供电。

3、MCU通过第二IO引脚发送控制指令，控制第二开关的第一端与第二开关的第二端连通，通过NFC模块执行读卡流程；

具体地，MCU通过第二IO引脚发送控制指令，控制第二开关的第一端与第二开关的第二端连通，即将第一数据线D+引脚和第二数据线D-引脚分别连接至NFC模块的SCL引脚和SDA引脚，NFC模块可以进行读卡操作，例如CAN4E读头芯片开场读卡，从而可以获取到读卡信息，存储在读头芯片的寄存器中。

4、MCU通过第一IO引脚和第三IO引脚利用I2C通讯协议从NFC模块的寄存器读取数据，得到读卡信息；

具体地，MCU通过第一IO引脚和第三IO引脚利用I2C通讯协议从NFC模块的寄存器读取数据，得到读卡信息。由于读卡芯片的通讯协议为I2C通讯协议，因此，本发明中智能密钥设备本体与转接头之间通过USB接口传输I2C协议的读卡数据。

5、MCU通过蓝牙模块将读卡信息发送至终端；

具体地，MCU通过蓝牙模块将读卡信息发送至手机APP端进行显示。

其中，以上的读卡信息可以为读取身份证的身份证信息，也可以为读取银行卡的卡片信息，或者其他卡片的信息，这在本发明中并不做具体限制。

由此可见，通过本发明实施例提供的支持读卡的智能密钥设备，可以在不改变原有智能密钥设备的形态、结构和功能的前提下，增加了读卡功能，扩展了智能密钥设备的功能。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。本发明的范围由所附权利要求及其等同限定。

Claims (2)

1.一种支持读卡的智能密钥设备，其特征在于，包括：智能密钥设备本体以及转接头，其中：

所述智能密钥设备本体包括：MCU、电池、第一开关、蓝牙模块以及USB插口；

所述MCU的第一IO引脚连接所述USB插口的第一数据线D+引脚，所述MCU的第三IO引脚连接所述USB插口的第二数据线D-引脚，所述MCU的第二IO引脚连接所述USB插口的状态ID引脚；

所述第一开关的第一端连接所述电池的正极，所述第一开关的第二端连接所述USB插口的VCC管脚，所述第一开关的控制端连接所述MCU的第四IO引脚，所述第一开关通过所述第一开关的控制端接收的第一控制信号连通或断开所述第一开关的第一端与所述第一开关的第二端之间的连接；

所述蓝牙模块与所述MCU电连接；

所述转接头包括：USB插头、第二开关、NFC模块以及音码模块；

所述第二开关第一端的第一引脚连接所述USB插头的第一数据线D+引脚，所述第二开关第一端的第二引脚连接所述USB插头的第二数据线D-引脚，所述第二开关第二端的第一引脚连接所述NFC模块的SCL引脚，所述第二开关模块第二端的第二引脚连接所述NFC模块的SDA引脚，所述第二开关第三端的第一引脚连接所述音码模块的IN引脚，所述第二开关第三端的第二引脚连接所述音码模块的OUT引脚，所述第二开关的控制端连接所述USB插头的状态ID引脚，所述第二开关通过所述第二开关的控制端接收的第二控制信号连通所述第二开关第一端与所述第二开关第二端之间的连接，或者连通所述第二开关一端与所述第二开关第三端之间的连接；

所述MCU，用于通过蓝牙模块建立与终端的蓝牙连接，通过蓝牙模块获取进入读卡指令，通过第四IO引脚发送连通指令，控制所述第一开关的第一端和所述第一开关的第二端连通，通过所述电池为所述NFC模块供电，通过第二IO引脚发送控制指令，控制所述第二开关的第一端与所述第二开关的第二端连通，通过所述NFC模块执行读卡流程，通过所述第一IO引脚和所述第三IO引脚利用I2C通讯协议从所述NFC模块的寄存器读取数据，得到读卡信息，通过所述蓝牙模块将所述读卡信息发送至终端。

2.根据权利要求1所述的智能密钥设备，其特征在于，

所述音码模块的检测端还连接所述USB插头的状态ID引脚，通过所述USB插头的状态ID引脚向所述MCU发送检测音频接口接入指令；

所述MCU，还用于通过第二IO引脚发送音频连接指令，控制所述第二开关的第一端与所述第二开关的第三端连通，通过所述音码模块执行数据通信流程。

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