CN111641427B - 一种多功能sim卡、卡的运行方法及终端 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多功能SIM卡、卡的运行方法及终端，所述多功能安全SIM卡通过在ISO7816协议定义的6针接口上复用第二协议管脚以及新增2个扩展第二协议管脚的方式实现SIM卡或第二协议卡的功能；在外部加电后，当检测到的时钟频率为5MHZ以下时，启动低速协议接口，进入SIM卡工作模式，否则启动高速协议接口，进入SD卡工作模式；所述终端设置SIM卡读取模块、7816协议接口和第二协议接口模块，所述SIM卡读取模块至少包括8个触点贴片，所述8个触点贴片读取所述多功能安全SIM卡8个触点所传输的信号。本发明可应用在物联网、移动金融、移动办公等各领域。
Description
技术领域
本发明涉及计算机及移动通信技术领域，具体涉及一种多功能安全SIM卡、卡的运行方法及终端。
背景技术
传统的手机SIM卡遵循智能卡工业标准ISO7816协议，其存储容量一般会分为8KB、16KB、32KB、64KB、128KB和512KB几种版本，NFC业务的高规格SIM卡，容量最大也只能达到兆级。这种存储能力无法很好地支持电信运营商的业务发展和最终客户的应用需求，目前一种过渡的做法是采用SIM卡以外的扩展卡（如Micro-SD卡，亦称之为TF卡）来增加存储容量，这种方式带来的问题在CN100474868C、CN100487728C、CN101566980A等现有文献中已进行了充分的阐述，在此不再赘述，因此需要开发一种新的SIM卡，使其既能支持基本的电信运营业务，又能满足客户应用需求所需的存储能力，同时又能适应当前物联网、移动金融、移动支付、行业移动办公安全的快速发展需要。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足，提供一种多功能安全SIM卡、卡的运行方法及终端。
为达到上述目的，本发明第一方面提供了一种多功能安全SIM卡，所述多功能安全SIM卡的外形为标准Nano-SIM卡，所述多功能安全SIM卡上设置第一扩展触点、第二扩展触点以及标准Nano-SIM卡的6个触点；所述第一扩展触点、第二扩展触点和所述标准Nano-SIM卡的6个触点位于所述多功能安全SIM卡同一表面，所述第一扩展触点和第二扩展触点位于所述标准Nano-SIM卡的6个触点的合围区域之内；
所述多功能安全SIM卡包括控制单元MCU、ISO7816协议接口模块及第二协议接口模块，所述ISO7816协议接口模块和所述第二协议接口模块分别与所述控制单元MCU电连接；
所述ISO7816协议接口模块还与标准Nano-SIM卡的6个触点电连接，以实现标准Nano-SIM卡的功能；
所述第二协议接口模块还与所述第一扩展触点、第二扩展触点以及标准Nano-SIM卡的6个触点电连接，所述标准Nano-SIM卡6个触点复用为第二协议的管脚，并与第一扩展触点、第二扩展触点共同实现第二协议卡的功能。
基于上述，所述标准Nano-SIM卡的6个触点复用为第二协议的管脚，其中，ISO7816协议定义的VCC复用为第二协议定义的VCC，ISO7816协议定义的CLK复用为第二协议定义的CLK，ISO7816协议定义的GND复用为第二协议定义的GND，ISO7816协议定义的RST复用为第二协议定义的CMD； ISO7816协议定义的VPP复用为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，ISO7816协议定义的I/O复用为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复。
基于上述，所述第一扩展触点为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复；所述第二扩展触点为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复。
基于上述，所述第二协议为SD协议。
基于上述，所述多功能安全SIM卡的ISO7816协议接口模块内置eUICC国际标准协议，所述多功能安全SIM卡的第二协议接口模块支持基于高速大容量存储的国产密码运算模块。
本发明第二方面提供了一种基于所述多功能安全SIM卡的运行方法，上电后，所述控制单元MCU实时监测接入该多功能安全SIM卡的信号的时钟频率，当检测到时钟频率为5MHZ及以下时，启动所述ISO7816协议接口模块进入工作状态，当检测到时钟频率为5MHZ以上时，启动所述第二协议接口模块进入工作状态。
基于上述，所述ISO7816协议接口模块与所述第二协议接口模块同一时间只有一种接口处于工作状态。
本发明第三方面提供了一种终端，应用所述的多功能安全SIM卡，所述终端至少包括主控处理器、SIM卡读取模块、7816协议接口和第二协议接口，所述SIM卡读取模块、7816协议接口和第二协议接口分别与主控处理器连接，所述SIM卡读取模块至少包括8个触点贴片，所述8个触点贴片读取所述多功能安全SIM卡8个触点所传输的信号。
基于上述，所述终端还包括软件驱动模块，所述软件驱动模块用于在所述SIM卡读取模块读取具有6个触点的标准Nano-SIM卡时，通过控制单元MCU关闭所述多功能安全SIM卡的第二协议接口模块。
基于上述，所述终端还包括安全集成服务模块，所述安全集成服务模块用于提供基于硬件加密的安全服务。
本发明的有益效果如下：
（1） 本发明将所述第一扩展触点、第二扩展触点和所述标准Nano-SIM卡的6个触点位于所述多功能安全SIM卡同一表面，再通过复用SIM卡的管脚实现SIM和Micro-SD卡之间的有效转换，实现SIM卡和Micro-SD卡（TF卡）兼容，通过扩展和复用实现TF卡4线传输协议，实现了SIM卡和SD卡的二合一，方便手机数据迁移、备份，实现快速换机服务，同时为厂商增加其他硬件拓展了物理空间。
（2） 本发明产品规格尺寸与Nano SIM卡完全一致，物理引脚方式兼容普通Nano-SIM卡，读卡器通过引脚扩展，可兼容多功能安全SIM卡和普通Nano SIM卡两种型态。
（3） 本发明内置eUICC国际标准协议及国密算法，具备安全接入物联网并延伸到移动金融、移动支付、行业移动办公安全领域的能力。
附图说明
图1为多功能安全SIM卡的管脚布局图。
图2为多功能安全SIM卡的协议识别流程。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
| 管脚 | ISO7816协议 | 第二协议（SD协议） |
| C1 | CLK: 时钟信号 | CLK: 时钟信号 |
| C2 | RST:复位 | CMD：双向命令/响应信号 |
| C3 | VCC：供电电压 | VCC：供电电压 |
| C4 | IO：输入输出 | DATA0/ DATA1 /DATA2/ DATA3 |
| C5 | VPP：编程供电 | DATA0/ DATA1 /DATA2/ DATA3 |
| C6 | GND：地 | GND：地 |
| C7 | 空 | DATA0/ DATA1 /DATA2/ DATA3 |
| C8 | 空 | DATA0/ DATA1 /DATA2/ DATA3 |
表1 管脚定义
如表1所示，ISO7816通信标准协议定义了C1至C8共8个管脚，分别是CLK时钟信号、RST复位、VCC供电电压、IO输入输出、VPP编程供电、GND地6个管脚，以及2个预留管脚；为了减小卡片体积，标准Nano-SIM卡使用了C1至C6共6个管脚。为了使得标准Nano-SIM卡可以实现高速存储，例如SD卡的功能，需要采用一套高速存储协议。以SD协议为例，该协议定义了8个管脚，因此需要在标准Nano-SIM卡上增加2个触点以满足所述SD协议。
需要指出的是，本发明也完全可以根据ISO协议定义8针接口，这在技术原理上是一致并易于实现的，为了说明的方便，本实施例中采用的是6针接口的方案。
本发明采用标准Nano-SIM卡的卡片格式作为多功能安全SIM卡，如图1所示，所述多功能安全SIM卡的触点包括第一扩展触点C7、第二扩展触点C8，以及标准Nano-SIM卡的6个触点C1至C6，所述第一扩展触点C7和第二扩展触点C8位于与所述标准Nano-SIM卡的6个触点合围区域之内；这样做的目的是为了不影响标准Nano-SIM卡的布局，以便于不影响既有Nano-SIM卡的兼容性和减少终端升级改造的成本。
所述多功能安全SIM卡还包括控制单元MCU、ISO7816协议接口模块及第二协议接口模块，所述ISO7816协议接口模块和所述第二协议接口模块分别与所述控制单元MCU电连接；所述ISO7816协议接口模块还与标准Nano-SIM卡的6个触点C1至C6电连接，以实现标准Nano-SIM卡的功能；所述第二协议接口模块还与所述第一扩展触点C7、第二扩展触点C8，以及标准Nano-SIM卡的6个触点C1至C6电连接，此时，所述标准Nano-SIM卡的6个触点C1至C6复用为第二协议的管脚，并与第一扩展触点、第二扩展触点共同实现第二协议卡的功能。
如表1所示，所述标准Nano-SIM卡的6个触点可以复用为第二协议的管脚，具体包括管脚C1复用为ISO7816协议定义的CLK和第二协议定义的CLK，管脚C2复用为ISO7816协议定义的RST和第二协议定义的CMD，管脚C3复用为ISO7816协议定义的VCC和第二协议定义的VCC，管脚C5复用为ISO7816协议定义的GND和第二协议定义的GND，管脚C4复用为ISO7816协议定义的I/O和第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，管脚C5复用为ISO7816协议定义的VPP和第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复。所述第一扩展触点C7为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复；所述第二扩展触点C8为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复。这样就保证了所述多功能安全SIM卡在ISO7816协议模式下C1至C6共6个触点工作，在第二协议模式下C1至C8共8个触点工作。
本发明还提供了一种基于所述多功能安全SIM卡的运行方法，上电后，所述控制单元MCU实时监测接入该多功能安全SIM卡的信号的时钟频率，当检测到时钟频率为5MHZ及以下时，启动所述ISO7816协议接口模块进入工作状态，当检测到时钟频率为5MHZ以上时，启动所述第二协议接口模块进入工作状态。所述ISO7816协议接口模块为低速协议接口，所述第二协议接口模块为高速协议接口，亦即SD协议接口。本发明采用检测时钟信号频率的方式实现协议识别和管脚控制，进而启动低速协议接口或高速协议接口。具体地说，在外部加电后，当检测到的时钟频率为5MHZ以下时，启动低速协议接口，进入SIM卡工作模式，否则启动高速协议接口，进入SD卡工作模式。具体流程见图2。
由于所述多功能安全SIM卡中ISO7816协议定义的CLK和第二协议定义的CLK复用管脚C1，所以，在同一时刻，该多功能安全SIM卡只能接收一种协议对应的时钟信号，因此所述ISO7816协议接口模块与所述第二协议接口模块在同一时间只有一种接口处于工作状态。
进一步地，所述多功能安全SIM卡的SIM协议接口内置eUICC国际标准协议，所述多功能安全SIM卡的第二协议接口模块内置国密算法，支持基于高速大容量存储的国产密码运算模块。基于嵌入式Java技术开发，可兼容国际、国内运营商空中发证规范及安全技术标准。eUICC也可称为eSIM，是一种可由多个通信运营商远程管理签约用户的安全元件，eUICC卡可通过插拔式和焊接式两种方式放入到终端中。用户可以任意下载用于连接运营商所需要的Profile，使用eUICC卡中的Profile接入选定的运营商网络，eUICC通过ISO协议和IC卡相关的7816接口协议与终端交互。
基于以上所述的一种多功能安全SIM卡，本发明还提供了一种终端，所述终端至少包括主控处理器、SIM卡读取模块、7816协议接口和第二协议接口，所述SIM卡读取模块、7816协议接口和第二协议接口分别与主控处理器连接，所述SIM卡读取模块至少包括8个触点贴片，所述8个触点贴片可读取所述多功能安全SIM卡8个触点所传输的信号。
进一步地，所述终端还包括软件驱动模块，所述软件驱动模块在所述SIM卡读取模块读取具有6个触点的标准Nano-SIM卡时，通过控制单元MCU关闭所述多功能安全SIM卡的第二协议接口模块。
进一步地，所述终端还包括安全集成服务模块，所述安全集成服务模块用于提供基于硬件加密的安全服务，集成有安全组件、安全服务，提供多功能安全SIM卡管理、数据加/解密、数字签名/验签、密钥管理等功能，支撑手机实现安全移动支付、“硬”件钱包、安全移动办公、移动执法等服务。
最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员在不脱离本发明技术方案的精神下，对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
Claims (10)
1.一种多功能安全SIM卡，其特征在于：
所述多功能安全SIM卡的外形为标准Nano-SIM卡，所述多功能安全SIM卡上设置第一扩展触点、第二扩展触点以及标准Nano-SIM卡的6个触点；所述第一扩展触点、第二扩展触点和所述标准Nano-SIM卡的6个触点位于所述多功能安全SIM卡同一表面，所述第一扩展触点和第二扩展触点位于所述标准Nano-SIM卡的6个触点的合围区域之内；
所述多功能安全SIM卡包括控制单元MCU、ISO7816协议接口模块及第二协议接口模块，所述ISO7816协议接口模块和所述第二协议接口模块分别与所述控制单元MCU电连接；
所述ISO7816协议接口模块还与标准Nano-SIM卡的6个触点电连接，以实现标准Nano-SIM卡的功能；
所述第二协议接口模块还与所述第一扩展触点、第二扩展触点以及标准Nano-SIM卡的6个触点电连接，所述标准Nano-SIM卡6个触点复用为第二协议的管脚，并与第一扩展触点、第二扩展触点共同实现第二协议卡的功能。
2.如权利要求1所述的多功能安全SIM卡，其特征在于，所述标准Nano-SIM卡的6个触点复用为第二协议的管脚，其中，ISO7816协议定义的VCC复用为第二协议定义的VCC，ISO7816协议定义的CLK复用为第二协议定义的CLK，ISO7816协议定义的GND复用为第二协议定义的GND，ISO7816协议定义的RST复用为第二协议定义的CMD； ISO7816协议定义的VPP复用为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，ISO7816协议定义的I/O复用为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复。
3.如权利要求1所述的多功能安全SIM卡，其特征在于，所述第一扩展触点为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复；所述第二扩展触点为第二协议定义的DATA0或DATA1或DATA2或DATA3，且与第二协议定义的其他任何管脚不重复。
4.如权利要求1所述的一种多功能安全SIM卡，其特征在于，所述第二协议为SD协议。
5.如权利要求1所述的多功能安全SIM卡，其特征在于，所述多功能安全SIM卡的ISO7816协议接口模块内置eUICC国际标准协议，所述多功能安全SIM卡的第二协议接口模块支持基于高速大容量存储的国产密码运算模块。
6.一种基于权利要求1-5任一项所述多功能安全SIM卡的运行方法，其特征在于：
上电后，所述控制单元MCU实时监测接入该多功能安全SIM卡的信号的时钟频率，当检测到时钟频率为5MHZ及以下时，启动所述ISO7816协议接口模块进入工作状态，当检测到时钟频率为5MHZ以上时，启动所述第二协议接口模块进入工作状态。
7.如权利要求6所述的运行方法，其特征在于：所述ISO7816协议接口模块与所述第二协议接口模块同一时间只有一种接口处于工作状态。
8.一种终端，应用权利要求1-5任一项所述的多功能安全SIM卡，其特征在于，所述终端至少包括主控处理器、SIM卡读取模块、7816协议接口和第二协议接口，所述SIM卡读取模块、7816协议接口和第二协议接口分别与主控处理器连接，所述SIM卡读取模块至少包括8个触点贴片，所述8个触点贴片读取所述多功能安全SIM卡8个触点所传输的信号。
9.如权利要求8所述的终端，其特征在于，所述终端还包括软件驱动模块，所述软件驱动模块用于在所述SIM卡读取模块读取具有6个触点的标准Nano-SIM卡时，通过控制单元MCU关闭所述多功能安全SIM卡的第二协议接口模块。
10.如权利要求8或9所述的终端，其特征在于，所述终端还包括安全集成服务模块，所述安全集成服务模块用于提供基于硬件加密的安全服务。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: A multifunctional SIM card, its operating method and terminal Granted publication date: 20220211 Pledgee: Bank of Zhengzhou Co.,Ltd. Zhongyuan Science and Technology City Sub branch Pledgor: ZHENGZHOU XINDA JIEAN INFORMATION TECHNOLOGY Co.,Ltd. Registration number: Y2024980007004 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |