CN112907239A - 非接触近场通信器件及其运行方法 - Google Patents

Abstract

一种非接触近场通信器件与外部设备非接触地通信。非接触近场通信器件包括安全操作系统、第一场景器和至少一个进一步的场景器。安全操作系统运行一个或多个应用。第一场景器和每个进一步的场景器能够在同时启用，以及能够托存对应的应用。响应于自外部设备接收的、指向应用之一的命令，安全操作系统选择托存该指向的应用的场景器，以运行该指向的应用。

Description

非接触近场通信器件及其运行方法

技术领域

本发明涉及一种非接触通信器件以及运行该非接触通信设备的方法。特别地，本发明涉及一种非接触近场通信器件及其运行方法，其允许在单个非接触会话中进行多个应用的业务运行。

背景技术

非接触卡片广泛应用于识别与交易过程。在非接触卡片用于交通的通常场景中，持有非接触卡片的用户触拍卡片以被许可进入乘坐慢速列车。在慢速列车的旅程终点，用户下车后再次拍卡。非接触卡片起到用户身份的证明的作用。

存在着另一种多卡片交易的应用场景，其通过一个真实的示例能够得以理解：用户通过触拍第一卡片而进入慢速列车，在换乘站通过触拍第一卡片和第二卡片而进入快速列车，其中触拍第一卡片是用于确认离开慢速列车，而触拍第二卡片是用于确认进入快速列车。在通过第二卡片进入的识别交易成功后，用户被允许进入快速列车。可选地，用户能够得到一张收据。在快速列车的旅程终点，当用户还欲进入慢速列车时，用户需要触拍第二卡片以确认离开快速列车、以及第一卡片以确认进入慢速列车。随后，当用户由慢速列车离开时，只需触拍第一卡片。

图1A示出了在系列交叠卡片交易中读卡器与多个物理卡片之间的通信。在步骤102，阅读器开启与具有制造识别符IDmA的第一卡片(卡片A、SC_A)和具有制造识别符IDmB的第二卡片(卡片B、SC_B)之间的射频(RF)会话。作为响应，第一卡片(卡片A)和第二卡片(卡片B)均上电。步骤104，阅读器通过向卡片A发送轮询命令而开始与卡片A的轮询，以获知和识别卡片A。在步骤106，卡片A以其IDmA响应，从而卡片A被激活。阅读器随后在步骤108向激活的卡片A发出请求服务命令。该请求服务命令ReqService(IDmA)通常包括卡片A的制造识别符IDmA。在步骤110，第一卡片(卡片A)据以发出其响应。在步骤112，阅读器向第一卡片(卡片A)发出检查并更新(check&update，CUP)命令，以自第一卡片读出和/或向第一卡片写入用户数据。在步骤114，卡片A对CUP命令予以响应。从而，第一卡片被保持在激活状态，而不关闭其射频场。

与和卡片A的通信类似地，阅读器随后通过类似的步骤与第二卡片(卡片B)交互。在与卡片B的会话完成、获取了必要的信息后，阅读器返回与卡片A的交易。在步骤116和118，阅读器和卡片A通过结尾CUP命令和响应而完成交易。在步骤120，与第一卡片和第二卡片之间的射频会话均关闭。

许多移动设备都被开发为装备了近场通信(Near Field Communication，NFC)功能，从而能够通过模拟物理卡片的方式进行各种交易和通信。移动设备包括安全元件(Secure Element，SE)，在安全元件SE上运行安全卡片操作系统(secure card operatingsystem，OS)，以提供安全的运行环境。移动设备在其SE上寄主有非接触卡片，在此亦称为小应用程序(Applet)或应用，从而OS运行Applet。在运行中，SE OS运行Applet，以同非接触NFC阅读器通信，该通信与图1A中所示的非接触卡片阅读器和物理非接触卡片之间的通信十分相似。当移动设备在不同场景中使用时，只需在SE OS上选择和运行不同的Applet，而无需出示不同的物理非接触卡片。

然而，在给定的时间，具有NFC功能的移动设备SE OS仅支持选择一个Applet，这在多个交叠卡片的交易场景中会遇到问题。图1B示出了这种系列交易，特别是阅读器与具有多个Applet的SE OS之间的通信。在所示的例子中，SE OS是Java卡操作系统或Java卡开放平台(Java Card OpenPlatform，JCOP)，可选的Applet包括具有制造识别符IDmA的AppletA以及具有制造识别符(Manufacture ID)IDmB的Applet B。阅读器在步骤124向JCOP发送轮询命令，以开始与Applet A的轮询。在步骤126，JCOP通过包括AppletA的制造识别符IDmA而响应。从而，Applet A被选择并激活。阅读器与Applet A之间的交互同图1A所示的与物理的非接触卡片之间的交互相似。对于后续的阅读器与加载了不同于AppletA的、用于模拟另一物理卡片的Applet B的JCOP之间的交互，JCOP需要撤销选择Applet A从而使其停用，另外地激活Applet B。当阅读器在获得了与Applet B的交互中所得到的必要信息而返回时，尝试重拾Applet A将出现失败，因为Applet A已经被撤销选择并被停用。

具有NFC功能的移动设备有必要同时准备多个卡片应用以用于交易。

发明内容

本发明内容被提供以介绍以下具体实施方式部分详述的概念中经选择的简化部分。本发明内容并不意欲确定权利要求中内容的关键或必要特征，亦不意欲使其限制权利要求的范围。

根据一种实施方式，提供一种非接触近场通信器件，其与外部设备非接触地通信。非接触近场通信器件包括安全操作系统、第一场景器和至少一个进一步的场景器。安全操作系统运行一个或多个应用。第一场景器和每个进一步的场景器能够在同时启用，以及能够托存对应的应用。响应于自外部设备接收的、指向应用之一的命令，安全操作系统选择托存该指向的应用的场景器，以运行该指向的应用。

根据另一实施方式，提供一种运行非接触近场通信器件的方法。该方法包括：在安全运行环境中由安全操作系统确定第一场景器和至少一个进一步的场景器；其中每个场景器能够托存对应的应用；其中第一场景器和每个所述至少一个进一步的场景器能够同时启用；以及响应于来自外部设备的指向应用之一的命令，由安全操作系统运行所述指向的应用。

在一个或多个实施方式中，非接触近场通信器件包括在移动通信设备中。

附图说明

为使本发明前述内容可以更具体的方式得以理解，本发明的进一步详细的描述可以参考实施方式而得到，其中部分由所附的图例而展示。所附图例仅展示本发明的典型实施方式，且因本发明可以具有其他相同地有效实施方式，所附图例不应理解为限制本发明的范围。附图是为便于理解而非测量本发明而绘制。对于本领域的技术人员而言，在阅读了本描述并结合所附图例，所要求的发明主题的益处将易于理解。在附图中，相似的标记数字被用来指示相似的元件，以及：

图1A是多卡交易的交通应用中阅读器与多个卡片的通信的示意图；

图1B是多卡交易的交通应用中阅读器与具有NFC功能的非接触通信设备之间的通信的示意图；

图2A是根据一个或多个实施方式的移动通信设备的框图；

图2B是根据一个或多个实施方式的图2A中的移动通信设备20的非接触通信器件200与外部设备220的框图；以及

图3是根据一个或多个实施方式的与阅读器设备通信的方法的流程图。

具体实施方式

图2A是一种移动通信设备20的框图。该移动通信设备20可以实施为各种系统，例如移动电话、可携带电子设备等等。移动通信设备20可以无需与外部设备物理地接触而与该外部设备进行通信。移动通信设备20装备有非接触通信单元，用于非接触通信。移动通信设备20和外部设备之间的非接触通信能够运行于各种通信协议上，例如近场通信(NearField Communication，NFC)协议。

如图2A所示的，移动通信设备20包括处理器22，其与移动通信设备的其他部分进行交互，例如触摸屏(图未示)，以及例如蜂窝通信元件(图未示)的无线通信元件。移动通信设备20进一步包括控制器24，以及与控制器24相耦接的非接触通信器件200。控制器24和非接触通信器件200均与处理器22通信，以发送和/或接收命令和/或数据。进一步地，移动通信设备20包括天线26，天线26耦接到控制器24，以分别向一个或多个外部设备发送信号和/或自一个或多个外部设备接收信号，以构成非接触通信系统的一部分。在移动通信设备20使用NFC协议与一个或多个外部设备通信的实施方式中，非接触通信器件200和控制器24可以集成在单个模块中，或者是分开的模块。该单个或分开的模块可以实施为“安全元件”。在此，安全元件提供安全的运行环境。在此，安全意为受保护以免受恶意干扰、或恶意探测、或数据析出的环境。

图2B是根据一种实施方式的图2A中的移动通信设备20的非接触通信器件200以及外部设备200的框图。非接触通信器件200包括安全操作系统202、在安全操作系统202内的至少两个场景器204，以及应用208。至少两个场景器204包括第一场景器和至少一个进一步场景器。场景器204的每一个能够托存一个对应的应用208，以当安全操作系统202响应于自外部设备220所接收的、指向在相应场景器204中所托存的应用208的命令而选择一个场景器204时，其应用208能够运行来与外部设备220通信，外部设备220在本实施方式中可以是阅读器设备。根据各实施方式，各场景器204能够同时保持为启用状态。场景器204可被实施为存储器区域，例如闪存存储器、随机存取存储器(random-access memory，RAM)等，其为托存于其中的、能为安全操作系统202所运行的应用208存储必要的有用数据与格式。

在非接触通信器件200实施为装备NFC功能的设备的实施方式中，安全操作系统202可以是JCOP SE OS。应用208亦称为应用程序，可以指以下的任一个但不限于：非接触卡片、非接触卡片回合、非接触安全应用、以及非接触安全应用回合。

图3是一种运行非接触近场通信器件来与阅读器设备通信的方法的流程图。图3中所示的方法将会参照图2B中的非接触通信器件200来描述，该非接触通信器件200运行该方法以与阅读器通信，阅读器是图2B中所示的外部设备220的一个例子。在步骤302，外部设备220开启射频会话(RF session)，以初始化并准备与非接触通信器件200通信。在步骤304，非接触通信器件200从外部设备220接收命令。非接触通信器件200检查该接收的命令是否是轮询命令或服务命令。步骤306，如果确定该命令为轮询命令，表明外部设备220尝试轮询非接触通信器件200。随后在步骤308，非接触通信器件200以能够托存在场景器204中的应用208的列表来响应该轮询命令。换言之，对于轮询命令的响应包括了应用程序的列表，其应用程序是可用来由安全操作系统202运行以与外部设备220通信的。

在步骤310中展示，如果步骤304确定所接收的命令是服务请求命令、或者非接触通信器件200在响应了轮询命令之后从外部设备220接收到服务请求命令，则外部设备220尝试与非接触通信器件200进行服务交易。通常地，服务请求命令包括应用208或应用程序的识别符。

尽管以下步骤将会以服务请求命令为例进行阐述，在其他实施方式中，所接收的命令可以是其他包括了应用的识别符的命令。步骤310，确定包括在服务请求命令中的应用的识别符是否对应于已由场景器204托存的应用。这将确定在服务请求命令中的目标应用程序是否是已由场景器204所托存的程序之外的新的服务/应用/程序。

步骤312，如果在步骤310中确定目标程序不是已由场景器204托存的程序之一，表明该目标程序是新的服务程序，则确定是否有用来托存目标程序的可用的场景器204。对于可用的场景器204，其应当是自由的，这意味着从未托存应用程序的意义上来说，它应当是空的。应当理解的是，假如已知的是对于操作系统而言场景器不是由有意义的或相关的数据所占用，前述场景器204的可用的、空的、自由的，并不必然意味着与之有关的存储器应当被清空到每个位都置为零。如果在步骤312中确定有场景器可用或为空，则在步骤314中目标应用程序被加载到所确定的可用场景器204。如果在步骤312中相反地确定没有场景器可用，则在步骤316，清空一个已经托存了预定的应用程序的场景器204。这意味着该场景器204通过将该预定的应用程序移出并将该预定的应用程序的状态设为“挂起”而被有效地“清空”(即使如前所述地不必将每个位都置为零)。随后继续步骤314以将目标程序加载到该已经清空的场景器204中。被清理的预定的应用208可以由多种方式中的任一种选择出来，例如先入先出(first in，first out，FIFO)、最不经常使用(Least Frequently Used，LFU)、或循环(Round Robin)等。在本实施方式中，将预定的程序移出场景器204意为该预定的应用208连同便于该应用208能够被安全操作系统202运行的数据与格式被移入永久存储器区域(图未示)，例如闪存存储器(flash memory)、电可擦除可编程只读存储器(electrically erasable programmable read-only memory，EEPROM)、永久随机存取存储器(ramdon-access memory，RAM)，或者其他任意永久存储器。永久存储器区域通常可以在安全运行环境内，但可以不作为用于启用的程序或应用的场景器而提供。在其他实施方式中，永久存储器区域可以在安全运行环境之外，这将节省安全运行环境的空间。

如果在步骤310中确定，在服务请求命令中所包括的识别符对应于一个已经或者曾经由场景器204所托存的目标应用，表示目标应用不是新服务或新应用，则在步骤318中确定目标应用的状态是否是“挂起”。在步骤320中，如果确定了目标应用为“挂起”从而是非启用的，则该目标程序应当被置为启用，为此，其应当被恢复到一个场景器204中。具体地，如果没有可用的空场景器204用来将该挂起的目标应用208载入，则已经托存了另一程序的场景器204将被置为对该目标应用可用，而其托存的另一程序被挂起并移入永久存储器区域；目标程序随后被加载到新近空出的场景器。否则，如果存在可用的空场景器，挂起的目标应用208连同存在在永久存储器区域的数据和格式将被移入该空场景器204。随后执行步骤322，其中安全操作系统202选择托存有目标应用208的场景器，并运行目标应用以对服务请求命令作出响应。如果在步骤318中确定，目标程序208已经托存在场景器204中，从而已经是启用状态，则直接执行步骤322来选择该托存了目标应用208的场景器204，并运行场景器204中的程序。如前所述地，非接触通信器件200包括至少两个场景器204，从而当至少两个场景器204中的一个被选择且其中托存的应用208被安全操作系统202运行时，在其他场景器中托存的其他应用208保持不受影响。

通常，在步骤322中进行了与运行一个或多个程序的非接触通信器件200的交易之后，外部设备220可以通过关闭射频场来指示通信会话的结束。步骤324，启动会话延长计时器。根据图2B所示的实施方式，非接触通信器件200进一步包括会话延长计时器(图未示)，其可以响应于来自外部设备220的场关闭指令而启动。该会话延长计时器可以包括在安全操作系统202内部或外部。会话延长计时器的值可以由安全操作系统202设置。在会话延长计时器的值所指示的时间内，各场景器204的状态仍保持为与场关闭指令接收之前的状态相同。在会话延长计时器启用后的时间内，在步骤326中检测是否从外部设备220接收到场开启指令。如果接收到场开启指令，则该方法回到步骤302。相反地，如果外部设备220在会话延长计时器的值所代表的时间阶段内没有发送场开启指令，计时器在步骤326中到期，则该方法执行步骤328以解除选择场景器204，并清空场景器204。参考图2B，在会话延长计时器因为没有从外部设备220接收到场开启指令而届期后，场景器204释放其所托存的应用208。在可选的实施方式中，响应于外部射频场的强度下降到阈值以下，启用的场景器204被解除选择。

根据以上所述的实施方式，非接触通信设备在给定的非接触射频会话中提供多个启用的场景器用来托存应用。该方法以及非接触通信器件从而在单个会话中将多个程序维持在启用状态，并允许在不停用这些程序的情况下切换安全应用以及与之交易，实现了与多个程序的交错通信。

在此参考了特定的所示的例子对于各种示例的实施方式进行了描述。所述示例的例子被选择为辅助本领域的技术人员来形成对于各实施方式的清晰理解并得实施。然而，可以构建为包括一个或多个实施方式的系统、结构和器件的范围，以及根据一个或多个实施方式实施的方法的范围，并不为所展示的示例性例子所限制。相反地，所属技术领域的技术人员基于本说明书可以理解：可以根据各实施方式来实施出很多其他的配置、结构和方法。

应当理解的是，就于本发明在前描述中所使用的各种位置指示来说，例如顶、底、上、下，彼等指示仅是参考了相应的附图而给出，并且当器件的朝向在制造或工作中发生变化时，可以代替地具有其他位置关系。如上所述，那些位置关系只是为清楚起见而描述，并非限制。

本说明的前述描述是参考特定的实施方式和特定的附图，但本发明不应当限制于此，而应当由权利要求书所给出。所描述的各附图都是示例性的而非限制性的。在附图中，为示例的目的，各元件的尺寸可能被放大，且可能没有绘制为特定的比例尺。本说明也应当包括各元件、工作方式在容限和属性上的不连续的变换。还应当包括本发明的各种弱化实施。

本说明及权利要求书中所使用的词汇“包括”并不排除其他元件或步骤。除非特别指出，在使用单数形式如“一”、“一个”指代确定或不确定的元件时，应当包括该元件的复数。从而，词汇“包括”不应当被理解为限于在其后所列出的条目，不应当理解为不包括其他元件或步骤；描述“器件包括项目A和B”的范围不应当限制为只包括元件A和B的器件。该描述表示，就于本说明而言，只有器件的元件A和B是相关的。尽管耦合通常包括电感性的连接、连接通常意为通过例如电线的连接，然而此处所述“连接”、“耦接”、“耦合”均表示在相耦接或相连接的元件之间存在电学的联系，且不意味着其间没有中间元件。在描述晶体管及其连接时，词语栅、漏、和源与栅极、漏极、源极以及栅极端、漏极端、源极端是可互换的。

对于所属领域的技术人员而言，在不背离本发明的权利要求的范畴内可以作出多种具体变化。

Claims (10)

1.一种非接触近场通信器件，配置为与外部设备非接触地通信，其特征在于，非接触近场通信器件包括：

安全操作系统，配置为在安全运行环境中运行一个或多个应用；

在安全运行环境中的第一场景器和至少一个进一步的场景器，其中第一场景器和每一个所述至少一个进一步的场景器能够同时启用，以及能够托存对应的应用；以及

其中安全操作系统配置为，响应于自外部设备接收到的指向应用之一的命令，选择托存有所述指向的应用的场景器，以运行所述指向的应用。

2.根据权利要求1所述的非接触近场通信器件，其特征在于：安全操作系统配置为响应于自外部设备接收到的指向不同的一个应用的命令，选择托存所述指向的不同的一个应用，以运行所述指向的不同的一个应用，以及所述第一应用仍托存于其场景器中。

3.根据权利要求2所述的非接触近场通信器件，其特征在于：进一步包括永久存储器区域，其中安全操作系统配置为响应于自外部设备接收到的指向当前不在场景器之一中的仍进一步的应用的命令，来：

确定在安全运行环境中是否存在空的场景器；

响应于存在空的场景器，将所述仍进一步的应用加载到所述空的场景器；以及

响应于不存在空的场景器：

将当前托存于一个场景器中的应用挂起；

将所述应用自所述场景器移出至永久存储器区域，以作为挂起应用；以及

将所述仍进一步的应用加载到所述场景器。

4.根据权利要求3所述的非接触近场通信器件，其特征在于：安全操作系统配置为响应于自外部设备接收到的指向所述挂起应用的命令，来：

确定是否存在空的场景器；

响应于存在空的场景器，将挂起应用加载到所述空的场景器；以及

响应于不存在空的场景器：

将当前托存于一个场景器中的另一应用挂起；

将所述另一应用自所述场景器中移出至永久存储器区域；以及

将所述挂起应用加载到所述场景器。

5.一种运行非接触近场通信器件的方法，其特征在于，所述方法包括：

在安全运行环境中由安全操作系统确定第一场景器和至少一个进一步的场景器；

其中每个场景器能够托存对应的应用；

其中第一场景器和每个所述至少一个进一步的场景器能够同时启用；以及

响应于来自外部设备的指向应用之一的命令，由安全操作系统运行所述指向的应用。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：

响应于来自外部没备的指向不同一个应用的命令，由安全操作系统运行所述不同一个应用，以及所述第一应用仍托存于其场景器中。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，进一步包括：响应于来自外部设备的指向当前不在场景器之一中的仍进一步的应用的命令：

确定是否存在空的场景器；

响应于存在空的场景器，将所述仍进一步的应用加载到所述空的场景器；以及

响应于不存在空的场景器：

将当前托存于一个场景器中的应用挂起；

将所述应用自所述场景器移出，以作为挂起应用；以及

将所述仍进一步的应用加载到所述场景器。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，进一步包括：响应于来自外部设备的指向所述挂起应用的命令：

确定是否存在空的场景器；

响应于存在空的场景器，将挂起应用加载到所述空的场景器；以及

响应于不存在空的场景器：

将当前托存于一个场景器中的另一应用挂起；

将所述另一应用自所述场景器中移出；以及

将所述挂起应用加载到所述场景器。

9.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其特征在于：将应用移出场景器包括将应用移入永久存储器区域。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，进一步包括：响应于外部场的强度下降至低于阈值，取消选择所有启用的场景器。

Images