CN1165828C - 在设备掉电时使智能卡能够与该设备交换数据的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种方法，该方法使智能卡能够与设备交换数据，该设备在持久模式的操作中向智能卡提供一持久时钟信号Clkp。根据本发明的方法包括下列步骤：●在持久模式的操作过程中检测即将消失的持久时钟信号Clkp，●用辅助时钟信号Clkt取代持久时钟信号Clkp。本发明使智能卡能够在持久时钟信号Clkp消失后接收一定数量的时钟脉冲，这些时钟脉冲足以完成挂起的读/写操作。

Description

在设备掉电时使智能卡能够与该设备交换数据的方法

技术领域

本发明涉及使智能卡能够与设备交换数据的方法，其中该设备包含一被称为持久振荡器的振荡器，在持久操作模式中向智能卡提供时钟信号，该时钟信号被称为持久时钟信号。

背景技术

一智能卡包含一集成电路，该集成电路布置在卡的表面，并具有用于与连接器的端子电接触的端子，该连接器被安装在设备内，该设备通常是用于接收和/或传输数据，诸如便携式无线电话，或连接到网络的计算机，或电视信号解码器。该集成电路通常包含操作设备必须的数据，例如，能够识别将智能卡插入设备的用户的身份的代码，还包含允许设备向有关用户提供的功能。

设备与智能卡间的交互在标准ISO/IEC7816-3：1997中描述。

智能卡的所谓的激活阶段以两个步骤进行：在被称为过渡操作模式的第一种操作模式中，由智能卡和设备组成的系统是不可操作的。该设备首先必须检测智能卡的存在，并然后布置在卡表面的集成电路设置为其标称的操作条件，即为它提供电源电压，或初始化数据通道使集成电路能够与设备通讯。在被称为持久操作模式的第二种操作模式中，该集成电路被供给电压并接收一持久时钟信号，其频率被称为操作频率，而且数据通道已准备好在集成电路和设备间传输数据。在过渡操作模式的过程中，集成电路必须接收一过渡时钟信号，其频率可以与操作频率不同。优选地使用具有低于操作频率的所谓过渡频率的信号，这样能够减少在过渡模式中集成电路的能量消耗。这样的选择在一些应用中特别有利，其中这些应用中用于为集成电路提供电压的能源是电池，如通常在便携式设备的情形。因此，在过渡操作模式结束时，系统需要切换所施加给布置在智能卡表面的集成电路作为时钟信号的信号。这样的切换由一开关设备执行，该设备响应一相关命令用持久时钟信号替换该过渡时钟信号，其中该过渡时钟信号组成集成电路在过渡操作模式过程中的时钟信号，而持久时钟信号将组成集成电路在持久操作模式中的时钟信号。

标准ISO/IEC7816-3：1997简明地描述了一用于智能卡的停用序列。此停用发生在设备与智能卡表面的集成电路间交换数据结束时，即在持久模式结束后。当持久操作模式结束前设备的电源供应被用户自己或由于事故被中断时，也必须进行智能卡的停用。

在标准ISO/IEC7816-3：1997中描述的该停用序列规定，没有更多细节，由设备提供给集成电路的时钟信号在低电平状态必须被设置为保持，该状态由逻辑电平0组成。但是，如果设备的电源供应过早被中断，可能会发生这样的情况，即当上面描述的停用发生时设备与集成电路之间的数据交换还没有完成。这意味着该集成电路仍然需要一些时钟脉冲，例如为了完成发生在包含在集成电路中的非易失性存储器中的读/写操作。

诸如在标准ISO/IEC7816-3：1997中描述的纯粹而简单的时钟信号消失因此包括产生信息丢失的冒险，导致存储在集成电路中的信息不正确。这是不可接受的，特别是考虑到这样一个事实，即存储在智能卡的集成电路中的信息通常用于保护和/或财务往来清单或通讯。

发明内容

本发明的一个目标是通过提出一种停用方法使布置在智能卡表面的集成电路在设备的电源供应被中断的情况下能够完成所有的读/写操作以弥补所描述的缺点。

在开头段落中阐明的根据本发明的此类方法的特征在于包含如下步骤：

●在持久模式的操作过程中在持久时钟信号真正消失前检测该即将消失的持久时钟信号，

●用辅助时钟信号取代该持久时钟信号。

根据此方法，该持久时钟信号在其有效消失前被一个辅助时钟信号替代。因此布置在智能卡表面的集成电路在持久时钟信号消失后接收一定数量的时钟脉冲，这些时钟脉冲足以完成所有发生的读/写操作。

根据本发明的一个备选版本，辅助时钟信号由过渡时钟信号组成，因此不需要求助于辅助振荡器。

在本发明的另一版本中，所描述的方法包括在用辅助时钟信号取代持久时钟信号的步骤前插入的用于同步这些信号的步骤。

这同步步骤能够防止一有效时钟沿过早地到达智能卡表面的集成电路。这样一个过早的时钟沿将会发生，如果过渡时钟信号的有效沿在持久时钟信号的有效沿之前出现，在用过渡时钟信号取代持久时钟信号后，但是所说的过渡时钟信号的有效沿还不能被集成电路考虑前，特别地由于在所说的集成电路中存在非常长的关键路径。

所描述的根据本发明的方法的另一版本，其特征在于该检测包括比较提供给设备的电压值与一个预定的值。

所描述的根据本发明的方法的另一版本，其特征在于该检测包括比较持久时钟信号的振幅值与一个预定的值。

本发明也涉及用于实现所说的方法的设备，该设备包括：

●一连接器，用于电连接到在所说的智能卡表面上的集成电路，至少有一个端子被称为时钟端子，用于向所说的集成电路提供时钟信号，

●一微控制器，用于与所说的集成电路交换数据，

●一被称为持久振荡器的振荡器，用于产生一持久时钟信号，以及

●一开关器件，用于在持久操作模式中将持久时钟信号导向时钟端子，

该设备的特征在于它还包括：

●用于检测持久时钟信号的即将消失的检测装置，以及

●在持久模式的操作中，一旦检测到持久时钟信号即将消失，使一辅助时钟信号能够被导向时钟端子的控制装置。

在这样一个设备中，一旦检测到持久时钟信号即将消失，辅助时钟信号马上被导向连接器的时钟端子。

根据本发明的设备的一个吸引人的实施例还包括一接口模块，智能卡通过它与微控制器交换数据，所说的接口模块包括一被称为过渡振荡器的振荡器，用于在过渡操作模式中向智能卡提供一过渡时钟信号，所说的过渡时钟信号组成辅助时钟信号。

由于接口模块被实现为集成的形式，并因此由比设备用于生成持久时钟信号所要求的电压低得多的电压供电，过渡时钟信号在设备的电源供应被中断后将比持久时钟信号持续得更久。这延迟足以为集成电路提供一定数量的时钟脉冲，这些时钟脉冲足以用于完成所有挂起的读/写操作。

附图说明

本发明的这些和其他方面参考附图通过非限定的例子将被阐明，其中

图1显示了用于实现根据本发明的方法的设备的部分功能框图，

图2显示了根据本发明的设备的一特定实施例中提供的检测系统的电路图，

图3显示了根据本发明的设备的另一特定实施例中提供的检测系统的电路图，以及

图4显示了用于实现上述方法的一个版本的设备中提供的同步设备的功能框图。

具体实施方式

图1概略地显示了用于与智能卡通讯的设备，该设备包括：

●一连接器CON，其用于电连接到在所说的智能卡表面上的集成电路，并至少包括一端子，称为时钟端子，用于向所说的集成电路提供时钟信号Clk，

●一微控制器MC，用于与所说的集成电路交换数据，

●一被安排在连接器CON与微控制器MC之间的接口模决IM，包括一被称为过渡振荡器，并用于产生过渡时钟信号Clkt的振荡器OSCT，所说的接口模块还包括一处理单元PU，它使数据能在微控制器MC与集成电路之间交换，

●一被称为持久振荡器的振荡器OSCP，用于产生一持久时钟信号Clkp。

该设备进一步包括一开关设备MUX，在本例中，该开关设备被集成在接口模块IM中，用于在所谓的过渡操作模式将过渡时钟信号导向时钟端子，以及在所谓的持久操作模式中将持久时钟信号导向时钟端子。

该设备还包括：

●用于检测持久时钟信号Clkp的即将消失的检测装置，以及

●在持久模式的操作中，一旦检测到持久时钟信号Clkp即将消失，使一辅助时钟信号能够被导向时钟端子的控制装置。

在这里描述的实施例中，辅助时钟信号由过渡时钟信号Clkt组成。这样，不需要第三个振荡器来产生辅助时钟信号。

在本附图演示的实施例中，用于检测和控制的装置被集成在微控制器MC中，并因此在本图中不可见。它们将在此后被详细描述。

这里描述的设备还包括装置SYNC用于同步过渡时钟信号和持久时钟信号Clkt和Clkp，该装置在检测到持久时钟信号Clkp即将消失时将被激活。

该设备使下面的过程能够被实现以停用智能卡，其中设备使用该智能卡交换数据：

当设备的电源供应被过早中断时，迄今导向连接器的时钟端子CON的持久时钟信号Clkp的即将消失被包含在微控制器MC中的检测装置检测到。该检测装置提供一DET信号，该信号呈现有效状态。检测信号DET的有效状态激活同步装置SYNC，该同步装置包含在本附图显示的根据本发明的设备的实施例中。检测信号DET的有效状态同时激活控制装置，该控制装置产生一控制信号SW。控制信号SW用于控制开关设备MUX，举例来说，该开关设备由一具有两个数据输入端和一个选择输入端的多路复用器组成，两个数据输入端分别接收过渡时钟信号和持久时钟信号，Clkt和Clkp，而选择输入端接收控制信号SW。该多路复用器的配线将被如此选择，举例来说，当控制信号SW具有逻辑电平0时，过渡时钟信号Clkt被多路复用器导向时钟端子，以及，当控制信号SW具有逻辑电平1时，持久时钟信号Clkp被多路复用器导向时钟端子

当开关设备MUX接收到一由控制信号SW的状态的改变组成的相应命令，并在过渡和持久时钟信号Clkt和Clkp被同步，即当它们具有同步的有效沿后，所说的开关设备MUX通过将所说的过渡时钟信号Clkt导向时钟端子来用过渡时钟信号Clkt代替持久时钟信号Clkp。

持久时钟信号Clkp然后可以在设备的电源供应被中断的瞬间在集成电路没有完成操作前消失。实际上，接口模块被实现为集成的形式，因此由远低于电压VCC的电压供电，其中VCC对于通常为石英振荡器，用于产生持久时钟信号Clkp的持久振荡器OSCP是必须的。因此过渡时钟信号Clkt在设备的电源被中断后比持久时钟信号Clkp持续更长。这个延迟足以向位于智能卡表面的集成电路提供足够数量的时钟脉冲以保证执行过程中的读/写操作被完成。

图2是表示包含在根据本发明的一特定实施例中的检测和控制装置的电路图。在该实施例中检测装置包含一比较器CMP，它比较设备的电源电压VCC与一预定值Vref，其输出端提供一组成检测信号DET的输出信号。举例来说，一个等于电源电压VCC的标称值的70％的值可以被选择作为Vref。只要电源电压VCC的实际值高于预定的值Vref，检测信号DET具有逻辑电平1，并不影响控制装置，其中在此例中控制装置由一逻辑与门A1组成，其一个输入端接收检测信号DET，输出端提供控制信号SW。当电源电压VCC的实际值下降到低于预定的值Vref，检测信号DET呈现一有效状态，本例中为逻辑电平0，它通过使逻辑与门A1的输出为逻辑电平0来激活控制装置，并因此将控制信号SW设为逻辑电平0。逻辑与门A1的至少一个输入端接收另一信号，该信号确定在过渡或持久操作模式过程中，过渡或持久时钟信号Clkt或Clkp中哪一个必须被导向时钟端子。

持久时钟信号的即将消失，作为由比较器CMP确定的电源电压VCC消失的不可避免的结果，就这样被检测装置检测到，并导致控制装置的激活和过渡时钟信号Clkt对持久时钟信号Clkp的替换。

图3是表示包含在根据本发明的另一特定实施例中的检测和控制装置的电路图。在该实施例中检测装置包含一比较器CMP，它比较持久时钟信号Clkp的瞬间值与预定值Vref。举例来说，一个等于持久时钟信号Clkp的振幅的标称值的70％的值可以被选择作为Vref。检测装置还包括一存储触发器L1，触发器的数据输入端D1被连接到比较器CMP的输出端，触发器的时钟输入端用于通过一延迟单元T接收持久时钟信号Clkp，而触发器的数据输出端Q1提供检测信号DET。由于时钟信号由一系列脉冲组成的事实，存储触发器L1是有用的。因此在本例中，比较器CMP的比较结果仅当持久时钟信号Clkp的状态为高电平，即当它具有逻辑电平1时才有意义。因此，当所说的时钟信号Clkp显示一上升沿，即当它从逻辑电平0转变为逻辑电平1，其最大的瞬间值被与参考信号Vref比较。在由延迟单元T引入的预定的延迟周期的结尾，当持久时钟信号Clkp的上升沿出现在存储触发器L1的时钟输入端时，该比较结果出现在存储触发器L1的数据输入端D1。然后比较结果被存储触发器L1保存，触发器的数据输出端Q1输出检测信号DET。

)只要持久时钟信号Clkp的振幅，即其具有逻辑电平1时的值，高于预定的值Vref，检测信号DET具有逻辑电平1，并不影响控制装置，其中在此例中控制装置由一逻辑与门A1组成，与前面给出的描述一致。当持久时钟信号Clkp的振幅下降到低于预定的值Vref，检测信号DET呈现一有效状态，本例中为逻辑电平0，它激活控制装置，因为它使逻辑与门A1的输出为逻辑电平0，并因此将控制信号SW设为逻辑电平0。

由比较器CMP确定的持久时钟信号Clkp的即将消失就这样被检测装置检测到，并导致控制装置的激活和过渡时钟信号Clkt对持久时钟信号Clkp的替换。

图4是一功能框图，显示了包含在上面描述的装置中的同步装置SYNC的一可能的实施例。同步装置SYNC包含一移相器PS，用于引入过渡时钟信号Clkt的相移。由本操作产生的移相器PS的输出信号Clkt1以过渡时钟信号的形式被应用于开关设备MUX。同步装置SYNC还包括一相位检测器PD，用于测量存在于移相器的输出信号Clkt1和持久时钟信号Clkp之间的相位偏移。相位检测器PD仅当检测信号DET呈现有效状态时被激活。然后它确定将被移相器PS引入过渡时钟信号的相移，以保证其输出信号Clkt1与持久时钟信号Clkp呈现同步的有效沿。该相移是它已经测量到的相位偏移值的函数。在同步装置SYNC的其它实施例中，可以选择直接作用于过渡振荡器以修正其输出信号Clkt的相位与/或频率。举例来说，如果过渡振荡器是一电压控制的振荡器，过渡时钟信号Clkt可以通过一锁相环装置被用持久时钟信号Clkp同步。

Claims (6)

1.从包括一个持久振荡器的智能卡读/写设备向智能卡提供时钟信号的方法，所述持久振荡器用于在持久操作模式中向所述智能卡提供持久时钟信号，所述方法包括如下步骤：

比较所述设备的电源电压值或所述持久时钟信号幅度值与一个预定值，以便在持久操作模式过程中导出指示持久时钟信号正在消失的检测信号，

根据所述检测信号生成一个指令信号；

根据所述指令信号，用一个辅助时钟信号取代所述持久时钟信号。

2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在过渡操作模式中产生一个过渡时钟信号的步骤，所述辅助时钟信号由该过渡时钟信号组成。

3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括同步所述过渡时钟信号和所述持久时钟信号的步骤，所述同步的步骤由所述检测信号控制。

4.一种智能卡读/写设备，该设备包括：

一持久振荡器，用于在持久操作模式中向一个智能卡提供一个持久时钟信号，

一处理装置，用于比较所述设备的电源电压值或所述持久时钟信号幅度值与一个预定值，以便在持久操作模式过程中导出指示持久时钟信号正在消失的检测信号，

一处理装置，用于根据所述检测信号生成一个指令信号，

由所述指令信号控制的开关器件，用于用一个辅助时钟信号替换所述持久时钟信号。

5.根据权利要求4所述的设备，进一步包括一振荡器，用于在一个过渡操作模式中产生一过渡时钟信号，所说的辅助时钟信号由该过渡时钟信号组成。

6.根据权利要求5所述的设备，进一步包括由所述检测信号控制的一同步装置，用于同步所述持久时钟信号与所述过渡时钟信号。

Images