CN1205590C - 用于便携物体的电子芯片及其方法 - Google Patents

Abstract

一种电子芯片及其方法，该芯片包括使得它能够与一个终端通信的一个接口和能够在所述电子芯片和所述终端之间建立了连接后执行处理的处理电路，在预定时间间隔内所述终端期待来自所述电子芯片的响应，其特征在于，所述电子芯片还包括：一个时基电路，该时基电路与所述处理电路连接，用于如果在预定时刻还没有完成所述处理，则在所述预定时间间隔中的所述预定时刻产生一个中断信号；和一个耦合电路，它从所述时基电路接收所述中断信号，并且响应于所述中断信号而向所述接口发送一个重新启动信号以便向所述终端指示电子芯片在工作。

Description

用于便携物体的电子芯片及其方法

技术领域

本发明涉及一种用于诸如智能卡的便携物体的电子芯片及其方法。

背景技术

智能卡当前极其成功。它们被用于诸如银行、健康、电话等各种部门。在智能卡中的电子芯片包括一个或多个存储器，以便存储对于卡用户特定的数据，诸如银行帐号、用户的社会安全号、留下的电话号码等。

一些智能卡，尤其是用于银行部门的智能卡，包括一个微处理器型的处理电路，其中包括能够执行较复杂操作的源代码。这些操作包括例如执行加密算法来保护包含在卡中的保密信息、或组织数据文件。一般，在由卡读取和/或写入终端发送命令后执行这样的操作。

图1示出了一个智能卡。包括一电子芯片1a，它被设计成与终端或读取和/或写入装置2协同工作。当卡1被插入为此目的提供的终端的插槽2a的时候，终端2可以与电子芯片1a通信，特别是在其中读取或写入数据。另外，终端2向芯片1a提供电源。

因此，一旦在芯片1a和终端2之间建立连接，则后者可以向芯片发送诸如读取命令之类的命令以使得它执行一个特殊的处理操作。但是，在发送这样的命令之后，终端2期望芯片1a在给定的时间间隔内答复。如果在时间间隔终止的时候，终端2还没有从芯片1a接收到任何答复，则它一般认为后者不再工作或它已经从终端中撤出。关于智能卡传输协议的标准ISO7816-3定义了一个对应于分配给智能卡来答复终端的最大时间的“工作超时时间”。在这个工作超时时间终止的时候，如果它仍然在执行一个处理操作，则卡可以发送一个重新启动字节来向终端指示它仍然在工作。一旦终端接收到这个重新启动字节，卡在答复之前还具有一个时间间隔并且可以在必要的时候发送其他的重新启动字符。

在传统的智能卡中，在微处理器中编程用于发送重新启动字节的操作。为此，在由微处理器执行的源代码中的特定位置插入命令。在给定的处理操作期间，当微处理器检测到一个这样的命令，则它中断所述的处理以向终端发出重新启动字节。

因为必须提前，即当写入源代码的时候，设定对于每个由微处理器执行的操作需要的时间，因此该技术具有一个主要的缺点。例如，如果特定的指令在源代码中彼此相距太远，则由标准ISO 7816-3认可的最大响应时间可能超过比设定的执行处理操作期限要长的执行处理操作期限。在这种情况下，在很大的可能终端考虑到智能卡没有工作而关闭向卡的供电，可能导致在卡中的数据或文件的丢失。相反，如果特定的命令在源代码中彼此太近，则迫使微处理器多次中断处理，这降低了卡执行的速度。

一般而言，很难估计卡微处理器执行源代码所需要的时间，因为这个时间通常依赖于初始的可变的条件。

关于这点，容易明白对于电子芯片存在可以在分配的时间间隔中可靠地答复终端而对由芯片执行的处理操作的速度没有太大的影响的需要。

发明内容

本发明的目的具体是提供可以满足这种需要的一种电子芯片。

因此，设计了一种电子芯片，它包括使得它能够与终端通信的接口和能够在芯片和终端之间建立了连接后执行处理的处理电路，其特征在于，它还包括：一个时基电路，与处理电路连接，用于如果在所述时间还没有完成处理则在至少一个给定时间产生一个第一信号；和一个装置，它响应于所述第一信号而向接口发送第二信号以便向终端指示芯片仍然在工作。

因此，按照本发明，由与处理电路相分离的时基电路确定何时必须向终端发送重新启动信号的时间。这些时间因此与由处理电路执行的处理持续时间无关，于是终端将及时接收到重新启动信号，而不论处理的复杂程度如何。

在实际中，处理电路用于在大约处理开始的时候激活时基电路。“大约处理开始的时候”表示在处理电路开始执行处理前后的短时间内激活处理电路。类似地，处理电路用于在大约处理结束的时候使时基电路失效。

一般来说，在由处理电路启动的时间和它被失效的时间之间，时基电路周期地产生第一信号。通过时基电路的第一信号的两个连续传输之间的时间长度小于分配到电子芯片以对终端答复的一预定响应时间。

按照本发明的实现的第一方式，提供一种电子芯片，包括使得它能够与一个终端通信的一个接口和能够在所述电子芯片和所述终端之间建立了连接后执行处理的处理电路，在预定时间间隔内所述终端期待来自所述电子芯片的响应，其特征在于，所述电子芯片还包括：一个时基电路，该时基电路与所述处理电路连接，用于如果在预定时刻还没有完成所述处理，则在所述预定时间间隔中的所述预定时刻产生一个中断信号；和一个耦合电路，它从所述时基电路接收所述中断信号，并且响应于所述中断信号而向所述接口发送一个重新启动信号以便向所述终端指示电子芯片在工作。

按照本发明的实现的第二方式，提供包括一种电子芯片的智能卡，所述电子芯片包括使得所述电子芯片能够与一个终端通信的一个接口以及能够在所述电子芯片和终端之间建立连接之后执行处理的处理电路，在预定时间间隔内所述终端期待来自所述电子芯片的响应，其特征在于，所述电子芯片还包括：一个时基电路，该时基电路与所述处理电路连接，用于如果在预定时刻还没有完成所述处理，则在所述预定时间间隔中的所述预定时刻产生一个中断信号；和一个耦合电路，它从所述时基电路接收所述中断信号，并且响应于所述中断信号而向所述接口发送一个重新启动信号以便向所述终端指示电子芯片在工作。

最后，第二信号采取有限比特组的形式，如一个字节。

处理电路通常是一个微处理器。时基电路因此连接到芯片的总线，微处理器和与其相关的存储器也与芯片的总线连接。按照本发明，时基电路也通过直达线连接到微处理器。所述直达线可以将时基电路的第一信号发送到微处理器并在微处理器中被连接到一个中断输入。

本发明也涉及包括上述的电子芯片的一个智能卡。

按照本发明的另一个方面，提供一种用于从一个电子芯片向一个终端发送一个重新启动信号的方法，所述电子芯片包括使得所述电子芯片能够与所述终端通信的一个接口以及一个处理电路，在所述电子芯片和所述终端已经建立连接之后，该处理电路能够完成处理，在预定时间间隔内所述终端期待来自所述电子芯片的响应，所述方法特征在于，它包括下列步骤：在所述电子芯片和所述终端之间建立所述连接；在所述处理电路中开始处理；由连接到所述处理电路的时基电路产生一个中断信号，如果在预定时刻还没有完成所述处理，则在所述预定时间间隔中的所述预定时刻产生一个中断信号；并且响应于所述中断信号向所述终端发送一个重新启动信号以便向所述终端指示所述电子芯片在工作。

附图说明

通过阅读参照附图的几种实现方式的后面的详细说明，本发明的其他特点和优点将会显现，其中：

图1示出了已经讨论的一种智能卡和智能卡阅读终端；

图2示出了按照本发明实现的第一方式的用于智能卡的一种电子芯片的主要电子线路的方框图；

图3示出了按照本发明实现的第一方式实现的一种方法的流程图；

图4示出了按照本发明实现的第二方式的用于智能卡的一种电子芯片的主要电子线路的方框图；

图5示出了按照本发明实现的第二方式实现的一种方法的流程图。

具体实施方式

参见图2，按照本发明实现的第一方式的用于智能卡的一种电子芯片10具体包括一个接口11、一个传输电路12、一个微处理器13和存储器14、15、16。存储器14、15、16分别包括一个RAM(随机存取存储器)、一个ROM(只读存储器)和一个EEPROM(电可擦除只读存储器)。

接口11一般包括涉及用于与一个智能卡读取终端的对应的电子触点(未示出)协同工作的电子触点。但是一种变化形式是，它可以包括射频传输/接收装置来与在终端中设计的对应的传输/接收装置交换数据。接口11用于当包含所述芯片10的智能卡被如图1所示插入到所述终端或在所述终端的电磁场内被移动的时候建立在终端和电子芯片10之间的连接。

所述传输电路12管理在所述终端和所述芯片10之间的通信协议。这种电路是本领域的技术人员公知的，因此不再详细说明。

所述微处理器13的作用是执行存储在ROM 15中作为源代码的称为“操作系统”的芯片处理和管理程序。除了基本的芯片管理算法之外，操作系统可以实现复杂的处理操作。这些复杂的处理操作一般在从所述终端接收到一个命令的时候被执行。但是，所述芯片也可以在与所述终端建立连接后主动地动作来执行一个复杂操作。

“复杂操作”表示一种特定的操作，在所述命令已经被所述终端发送后或当芯片在建立所述芯片和所述终端之间的连接后是有效的时候，它的执行可能比分配到所述芯片的响应时间要长。例如，包含在EEPROM 16中的用于保护秘密数据的加密算法可以代表这样的一种复杂操作。类似地，执行用于例如更新也存储在EEPROM 16中的一个文件树结构的文件组织例程可以比分配到所述芯片的响应时间花费时间要长。所述操作系统一般包括主程序和子程序。每个复杂操作由相应的子程序完成。

RAM 14主要用于在由所述微处理器13执行所述操作系统期间暂时存储数据。存储器14、15和16经由一条数据总线17来与所述微处理器交换信息。

按照本发明，电子芯片10还包括一个时基电路18，它与总线17连接并经由直达链接18a直接与微处理器13连接。所述时基电路18是一种已知类型的电路，如由ST Microelectronics公司生产的电路“ST 19”。

一时基电路一般能够在精确的时间触发事件。按照本发明，电路18用于周期地产生一个“中断”信号SI，它经由直达链接18a被发送到所述微处理器13。所述中断信号SI一般包括有限比特组，如一字节。在两个连续SI信号之间的时间长度显著地小于分配到所述电子芯片的响应时间。例如，如果分配到所述电子芯片的响应时间是1秒，则在两个连续SI信号之间的所述时间长度可以是900毫秒。

所述时基电路18由微处理器13在要执行的每个复杂操作的启动前或启动时激活，并由同一微处理器在完成所述复杂操作之时被失效。在由所述微处理器13执行所述复杂操作期间，电路18周期地向所述微处理器的中断输入端13a发送中断信号SI。响应于所述信号SI的接收，所述微处理器立即中断运行中的所述复杂操作的执行，并执行也称为中断例程一个特定的中断程序，指令由所述微处理器对一个重新启动信号SR的发送。为了符合标准ISO 7816-3，信号SR采取十六进制值“60”的被称为“零字节”的字节的形式。信号SR被经由传输电路12发送到接口11以便被发送到电子芯片的读取终端并被其识别。所述终端随后将分配到卡的响应时间复位并再次等待响应。同时，微处理器13恢复所述复杂操作。如果在两个连续中断信号SI之间的时间长度终止的时候，所述复杂操作未结束，则发送一个新的中断信号以便微处理器向终端发送一个新的重新启动信号SR等等直到复杂操作结束。

图3更详细地示出了按照本发明实现的利用图2所示的电子芯片10的第一方式实现的方法。

在图3中所示的方法的步骤E1到E3在操作系统被安装在芯片10中之前，即在这个操作系统的实际开发期间被执行。

在操作系统已经永久地安装在芯片中后由芯片10的微处理器13执行下面的步骤E4到E12。

在步骤E1，在操作系统源代码中输入时基电路18的初始值。特别是限定电路18的时间频率以便在两个连续中断信号SI之间的时间长度显著小于分配到电子芯片的响应时间。

在步骤E2，激活电路18和使电路18失效的命令被插入到芯片操作系统的源代码中。多个激活命令被输入到源代码的多个部分中，每个对应于要由微处理器执行的复杂操作的起始。多个失效命令被输入到源代码的多个部分。每个对应于复杂操作的结尾。

在步骤E3，上述的中断例程作为操作系统的子程序被写入。如前所述，当被操作系统的主程序激活的时候中断例程指令重新启动信号SR向接口11的传输。

在步骤E4，在智能卡已经被插入到终端或智能卡已经通过终端的电磁场移动之后，微处理器13将如芯片中的其他电路一样被以电子方式或电磁方式由终端通电。微处理器随后执行存储在ROM 15中的操作系统的主程序。

在步骤E5，在例如接收到来自终端的命令后开始执行操作系统的子程序之前，对应于一个复杂操作，微处理器检测到一个激活命令并因此经由总线17激活时基电路18，将在电路18中的激活标志设置为“1”。如此激活的时基电路18可以按照在步骤E2输入的初始值中规定的时间频率周期地产生中断信号SI。

在步骤E6，微处理器开始执行复杂操作。

在步骤E7，微处理器轮询它的中断输入端13a。如果没有中断信号SI达到输入端13a并且如果复杂操作还没有结束(步骤E8)，则操作在步骤E6继续。如果在步骤E8复杂操作结束，则微处理器通过将激活标志设置为“0”(步骤E9)使得时基电路18失效并返回操作系统的主程序(步骤E4)。

相反，如果输入端13a已经接收到一个中断信号SI，则微处理器13中断复杂操作(步骤E10)。它然后执行上述的中断例程以指令由微处理器将重新启动信号或字节SR发送到智能卡读取终端。

如果在步骤E11没有完成复杂操作，则算法返回步骤E6。如果在步骤E11完成复杂操作，则检测到在源代码中的失效命令的微处理器13通过将激活标志设置为“0”(步骤E12)而使得时基电路18失效，并随后返回到操作系统的主程序(步骤E4)。

因此，按照本发明，当重新启动信号SR被发送到终端的时间由时基电路18，即与微处理器13相分离的电路确定。当它有效的时候，电路18周期地发送重新启动信号SR而不论微处理器13正在执行的复杂操作如何。微处理器13仅仅在一个由电路18触发的外部事件，即中断信号SI的传输，发生的时候中断复杂操作。因此有可能非常精确地限定当重新启动信号SR必须被发送到终端的时候的时间，以便不会有终端因为已经超过了认可的响应时间而关闭芯片的电源的危险。

图4表示按照本发明实现的第二方式的电子芯片20。电子芯片20具体包括一个接口21、一个传输电路22、一个微处理器23和存储器24、25、26。元件21-26与图2所示的元件11-16相同并以相同的方式连接到一起。

在电子芯片20和按照本发明实现的第一方式的芯片10之间的差别是与图2的电路18相同的时基电路28仅仅经由总线27连接到微处理器23，就像存储器24、25、26一样。在时基电路18和微处理器13之间的直达线18a因此被删除。但是电路28连接到一个与传输电路22连接的编码电路29。

微处理器23分别在复杂操作的开始和结束的时候启动时基电路28和使时基电路28失效。在当电路28有效的时间期间，它周期地产生例如与图2的信号SI相同的信号SI′。信号SI′被编码电路29接收并被转换为信号SR′，信号SR′的格式可以被智能卡读取终端识别。信号SR′表示终端指示智能卡仍然在工作的重新启动信号，并具有与图2的信号SR相同的格式。

在图4所示的示例中，电路28和29彼此分离。但是作为一个变化形式，它们可以被组合到一个产生重新启动信号SR′的单一的电路中。

与实现的第一方式相比，按照实现的第二方式的芯片20提供了可以发送重新启动信号而不中断由微处理器23的复杂操作的执行的优点。在实现的第二方式中，重新启动信号实际上与复杂操作并行地发送。

图5更详细地示出了按照本发明实现的第二方式和使用图4所示的电子芯片20所实施的方法。

在图5所示的方法的步骤F1和F2在操作系统被安装到芯片20之前，即在这个操作系统的实际开发期间被执行。

在操作系统已经永外地安装在芯片中后由芯片20的微处理器23执行下面的步骤F3到F7。

初始的步骤F1和F2分别包括在芯片的操作系统中输入时基电路28的初始值和使这个电路激活和失效的命令，与实现的第一方式的步骤E1和E2类似。

在下一个步骤F3，在电子芯片20已经通过被插入相应的智能卡或通过智能卡通过终端的电磁场而连接到终端的时候，微处理器23执行操作系统的主程序。

在步骤F4，在开始执行操作系统的子程序之前，对应于一个复杂操作，微处理器检测到一个激活命令并因此经由总线27激活时基电路28，将在电路28中的激活标志设置为“1”。

在步骤F5，微处理器开始执行复杂操作。

当复杂操作结束的时候(步骤F6、F7)，微处理器使得时基电路28失效并返回操作系统的主程序(步骤F3)。

在当时基电路28有效时的时间期间，即在步骤F4和F7之间，它周期地向编码电路29发送信号SI′。响应于信号SI′的接收，编码电路29经由发送电路22向接口21发送重新启动信号SR′。

本发明已经在上面作为仅仅一个示例来在智能卡的范围内说明。但是本领域的技术人员将清楚按照本发明的电子芯片可以与诸如插件或环的其他便携物体相关联。

Claims (15)

1.一种电子芯片，包括使得它能够与一个终端通信的一个接口和能够在所述电子芯片和所述终端之间建立了连接后执行处理的处理电路，在预定时间间隔内所述终端期待来自所述电子芯片的响应，其特征在于，所述电子芯片还包括：

一个时基电路，该时基电路与所述处理电路连接，用于如果在预定时刻还没有完成所述处理，则在所述预定时间间隔中的所述预定时刻产生一个中断信号；和

一个耦合电路，它从所述时基电路接收所述中断信号，并且响应于所述中断信号而向所述接口发送一个重新启动信号以便向所述终端指示电子芯片在工作。

2.按照权利要求1的一种电子芯片，其特征在于，所述处理电路用于在处理开始的时候激活时基电路。

3.按照权利要求1的一种电子芯片，其特征在于，所述处理电路用于在处理结束的时候使时基电路失效。

4.按照权利要求1的一种电子芯片，其特征在于，所述时基电路用于周期地产生所述中断信号。

5.按照权利要求4的电子芯片，其特征在于，所述时基电路产生周期性的中断信号，该周期短于所述预定时间间隔。

6.按照权利要求1的一种电子芯片，其特征在于，所述耦合电路包括处理电路，它与所述时基电路连接以便能够接收所述中断信号。

7.按照权利要求6的一种电子芯片，其特征在于，所述处理电路响应于接收到所述中断信号而中断处理、向所述接口发送所述重新启动信号和随后恢复所述处理。

8.按照权利要求1的电子芯片，其特征在于，所述耦合电路与所述处理电路分离。

9.按照权利要求8的一种电子芯片，其特征在于，所述耦合电路包括一个编码电路来将从所述时基电路接收的所述中断信号转换为可以由所述终端识别的一个信号，形成所述重新启动信号。

10.按照权利要求1的电子芯片，其特征在于，所述处理电路是一个微处理器。

11.按照权利要求10的电子芯片，其特征在于，所述时基电路连接到所述电子芯片的一条总线，所述微处理器和与所述微处理器相关的存储器也与所述芯片的所述总线连接，并且所述时基电路也通过一条直达线连接到所述微处理器，所述直达线可以将所述时基电路的所述中断信号发送到所述微处理器并在所述微处理器中被连接到一个中断输入。

12.按照权利要求10的一种电子芯片，其特征在于，响应于所述中断信号的接收所述微处理器被编程而执行一个中断例程以中断所述处理。

13.按照权利要求1的一种电子芯片，其特征在于，响应于由所述终端发送的命令所述处理电路用于执行所述处理。

14.包括一种电子芯片的智能卡，所述电子芯片包括使得所述电子芯片能够与一个终端通信的一个接口以及能够在所述电子芯片和终端之间建立连接之后执行处理的处理电路，在预定时间间隔内所述终端期待来自所述电子芯片的响应，其特征在于，所述电子芯片还包括：

一个时基电路，该时基电路与所述处理电路连接，用于如果在预定时刻还没有完成所述处理，则在所述预定时间间隔中的所述预定时刻产生一个中断信号；和

一个耦合电路，它从所述时基电路接收所述中断信号，并且响应于所述中断信号而向所述接口发送一个重新启动信号以便向所述终端指示电子芯片在工作。

15.一种用于从一个电子芯片向一个终端发送一个重新启动信号的方法，所述电子芯片包括使得所述电子芯片能够与所述终端通信的一个接口以及一个处理电路，在所述电子芯片和所述终端已经建立连接之后，该处理电路能够完成处理，在预定时间间隔内所述终端期待来自所述电子芯片的响应，所述方法特征在于，它包括下列步骤：

在所述电子芯片和所述终端之间建立所述连接；

在所述处理电路中开始处理；

由连接到所述处理电路的时基电路产生一个中断信号，如果在预定时刻还没有完成所述处理，则在所述预定时间间隔中的所述预定时刻产生一个中断信号；并且

响应于所述中断信号向所述终端发送一个重新启动信号以便向所述终端指示所述电子芯片在工作。

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