CN1826825A - Gsm装置中作为sim卡接口用的电路配置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种作为一SIM卡(1)与一GSM调制解调器(2)间的接口的电路装置，其具有一双向数据线(5)，用来将上述SIM卡(1)的一个卡数据输入/输出连接到该GSM调制解调器(2)的一个调制解调器数据输入/输出。上述数据线(5)耦接到至少一边缘驱动器(12，13)。

Description

GSM装置中作为SIM卡接口用的电路配置
技术领域
本发明涉及一种如权利要求第1项的前述所述的电路装置，以及一种如权利要求第12项的前述所述的双向数据传输方法。
背景技术
SIM卡已建立成为GSM移动无线电的使用者的鉴别标准。在传统的GSM装置中，如移动电话，SIM卡的读卡器整合在该GSM装置中。当GSM装置的功能增加时，该SIM卡的重要性也随之增加，然而，该SIM卡不再只是用来检查打电话的授权，而是可用在不同的应用，如进入保密区域之授权，换句话说是键的取代，或者付费功能。
在这种情况下，已发现到对于一些应用而言，该SIM卡读卡器与该GSM装置间的物理分离是可行的。例如，可将该SIM卡插入一摩托车的对应读卡器中，用这种方法来鉴别该摩托车中的GSM系统的使用者。再者，在私人领域及商业领域中，可由一用于具有GSM功能的电话系统、计算机、网络零件、自动付款机或其它装置的SIM卡读卡器来鉴别使用者。在此情况下，为了安全理由，可针对鉴别数据的传输在该读卡器与该GSM装置间提供一直接链接；以及在所述的应用中，由于物理特性，该装置常常必须具有数米长的长度。
然而，一般来说，用于GSM调制解调器中的SIM卡接口的电子驱动器只针对小于50厘米的距离来设计的。
各种目前市场上的集成电路允许延伸至数米长。然而，因为连接该SIM卡的数据线是设计成双向的，所以这些电路需要一信号方向的控制信号。然而，标准GSM调制解调器在外部并没有可用的控制信号。
因此，一些上述的电路被设计成整合在GSM调制解调器中，其具有下列缺点：无论是否需要，在范围内所制造的每一GSM调制解调器必装配有一各这样的电路，这是现代制造方法的结果。这些电路的另一缺点在于成本较高。
当然也可以针对该GSM调制解调器外侧的数据线的方向评估来安排一电路装置，以控制数据线驱动器，该数据线驱动器包括一集成电路或其它电子组件。然而，此一电路装置具有一些缺点。除了实施上具有高度复杂外，简单线驱动器的使用会导致整个SIM接口切换至一非活动的高阻抗状态的问题。再者，此一具有一信号方向评估器的电路装置需要额外电缆线，其涉及制造上额外的复杂度以及因此增加的生产成本。
另一可能性是使用具有一对SIM数据的远程存取功能的GSM调制解调器(所谓远程SIM存取或RSA)。在此情况下，在一遥远地方将数据写入该SIM卡以及从该SIM卡读取数据，以及由AT命令(从ATtention的针对调制解调器所设定的海斯(Hayes)标准命令)在该GSM调制解调器及该SIM卡间交换数据。该数据在此情况中由导线或无线电(如蓝牙技术)来传输。这种解决方法同样会造成成本增加，以及有赖于具有RSA功能的GSM调制解调器的使用，其中该GSM调制解调器在市场上可取得的数量是有限的。
发明内容
因此，本发明的一个目的在于提供将一个分离SIM卡读卡器连接到一个标准GSM调制解调器的能力，其中该标准GSM调制解调器不具有用于数据信号方向的外部信号以及RSA功能。同时，本发明用来产生能有利地延长连接路径至数米距离的能力时所需的基础。
有关于该电路装置，可由权利要求第1项及各附属项所述的进一步较佳发展及实施例的特征来达成上述目的。关于相应的方法，参考权利要求第12项及其各附属项。
因此，本发明的一个主要目的在于，该两个要连接的装置，，该GSM调制解调器以及该SIM卡读卡器间的数据线耦接到至少一边缘驱动器(edgedriver)。该边缘驱动器在此情况下是用来作为一双向数据线的驱动器以及放大该信号的一对应边缘，以便抵消该连接线的电容所造成的导致该边缘之变平的效应。这些这些边缘驱动器协助该延伸线的电容中电荷的改变及快速地实施此动作。在电容中的电荷改变后，这些这些边缘驱动器没有进一步影响，以致于不会有进一步对静态信号的影响。再者，边缘驱动器允许该SIM接口的延长，而不需有信号评估以及不需有任何信号方向的信号，以及对该接口功能的限制。
这些这些边缘驱动器的专有动态响应表示对SIM接口的稳态特性不会有影响。在一些应用中，举例来说，该SIM接口的硬件必须完全停止操作(关闭)。由该GSM调制解调器来实施此关闭操作。因为这些这些边缘驱动器是以动态方式来动作，所以它们不会阻碍此功能，因而确保该接口的操作不受限制。
在一特别有利的实施例中，该数据线在该调制解调器及该卡端上耦接到至少一边缘驱动器。在此情况下，这些这些边缘驱动器在个别主动端上，换句话说是连接到该输出端的数据线的未端，作为一用于延伸线的驱动器，以及在被动端上，换句话说，是连接到该输入端的数据线的末端，作为一信号再生器。
在另一较佳实施例中，使用正边缘驱动器和负边缘驱动器。正边缘驱动器使用在该信号的正边缘，即上升边缘；负边缘驱动器以一对应方式支持负边缘。正边缘驱动器以及负边缘驱动器的同时使用可确保该数据信号的最佳调节。
作为另一替代方案，可只使用正边缘驱动器于另一有利实施例中。此电路装置提供一简单及低成本的本发明的实施例，其具有受限于该调制解调器及该SIM卡所能产生及(仍然)处理的信号质量，以及因此受限于或者显著地受限于延伸线的长度的操作能力。
该或每一边缘驱动器最好是由复数个分离组件(discrete components)所建构。特别地，此对本发明所依据的目的提供一低成本的解决方法。作为另一替代方案，该或每一边缘驱动器也可以是一集成电路的形式，其确保较小的空间需求。
在一较佳实施例中，可特别藉由一耦合电容器的电容使该或每一边缘驱动器在每一情况中符合不同信号频率，其中该耦合电容器将该边缘驱动器耦接到该数据线。此允许所使用的频率有宽的使用范围。
在另一较佳实施例中，一从该耦合电容器向下游连接的电阻器可确保该干扰电压分离时的改善。这样可改善该电路装置的功能可靠性，以及及改善该数据传输的质量。
在另一有利实施例中，特别由在该电路中插入一电阻来设定或调整该或每一边缘驱动器的响应阈值(response threshold)，其用例如一电位计或一可切换电阻网络的协助来实现调控。
最好，该电路装置的特征在于一电容器，其用来改善瞬时干扰的响应。这也可以改善依据本发明的电路装置的功能可靠性。
附图说明
本发明的进一步优点及特征由后续的例子及参考附图来描述于下文中，其中：
图1显示具有上述两条连接线的一GSM调制解调器及一具有一插座的SIM卡的示意电路图或方块图；
图2显示一正边缘驱动器的第一实施例的电路图；
图3显示一负边缘驱动器的第一实施例的电路图；
图4显示一正边缘驱动器的第二实施例的电路图；以及
图5显示一负边缘驱动器的第二实施例的电路图。
具体实施方式
图1显示一具有一插座的SIM卡1及一GSM调制解调器2的示意描述。该SIM卡1及该GSM调制解调器2经由下列复数条线而彼此连接在一起：一CCVCC线3，其提供该SIM卡一3伏特的操作电压；一CCGND线4，其提供该SIM卡1接地电位；一CCIO线5，其用来作为一双向数据线；一CCCLK线6，其表示一具有大约1MHz-4MHz的正常时钟频率的时钟信号线；以及一CCRST线7，作为一该装置的重置线。用来将该SIM卡1连接到该GSM调制解调器2的复数条线的延长用附图的中央所示的延伸线8来表示。
该SIM卡插座额外具有一开关接点9，其一方面监视是否已将任何SIM卡1插入该卡插座，以及另一方面在装置操作期间评估是否将该SIM卡1从该SIM卡插座拔出。在本示范实施例中，该开关接点设计成一前导接点(leading contact)，换句话说，由将该SIM卡从该SIM卡插座拔出时监视一在CCIN输入端10的电平，该GSM调制解调器具有能停止整个SIM接口操作的能力，以及纵使在将该SIM卡从该SIM卡插座拔出期间中断该接口接点之前具有将该SIM界面切换至高阻抗的能力。
将详细考虑上述复数条线与这些这些线的个别延长以及这些这些线的延长的先决条件于下列本文中：该操作电压线(CCVCC线3)及该SIM接地线(CCGND线4)的延长并不表示任何特别需求，因此并非是重要的。然而，应该在该CCVCC线3与该CCGND线4间的卡端上提供一支持电容器(未显示在图1中)，以便在该卡端上使该操作电压与这些这些线依卡端上的条件去除耦合关系。再者，该线应该尽可能具有低的阻抗。
该CCIO线5是一双向线，如上所述其表示该装置中的数据线。这意味着该GSM调制解调器2及该SIM卡1能交替地在相同的线实施传输及接收。为了避免冲突事件中之的损害，换句话说，如果该GSM2及该SIM卡1连接至该输出端及在同一时间实施传输操作，则两端上的输出处于漏极开路的形式。为此所需的共漏极电阻器11整合于该GSM调制解调器2中。
为了快速改变在该延伸线的电容中的电荷，或者更精准来说，为了协助上述电荷的之改变，复数个正边缘驱动器12及复数个负边缘驱动器13耦接到该调制解调器端及该卡端上的CCIO线5，以及稍后将更详细说明它们的设计及操作方法。一旦已改变在该CCIO线5的电容的电荷时，包括其延伸处的部分，这些这些正边缘驱动器12及这些这些负边缘驱动器13不会有任何的影响。
在此情况下，这些这些边缘驱动器在个别主动端上，换句话说，是连接到该输出之端，作为一该CCIO线5上的信号的驱动器，包括其延伸部分；以及在该被动端上，即连接到该输出之端，作为一信号再产生器。因此，支持在传输端上的信号的边缘，换句话说，放大用来充电该线的电容的信号，以便尽可能保持陡峭的边缘；在该接收端上，再一次在另一放大步骤中额外地调整该信号的边缘。
在此时，应注意到，没有绝对需要4个边缘驱动器，而是依据该线的长度及该个别CCIO输出端14上所产生的信号质量而定。在此情况中，亦可只使用一正边缘驱动器12，或者如果这些线长度相对较大，则使用两个正边缘驱动器12，而不需要任何负边缘驱动器13，以及可替代的方式是：使用正边缘驱动器12及负边缘驱动器13相组合的方式。
该CCLK线6是从该GSM调制解调器2到该SIM卡1之一条单向线。整合于该GSM调制解调器2中的时钟驱动器级(未显示在图1中)具有一所谓推-拉输出端。为了减少所发射的辐射量，以平衡方式延长该时钟信号线。为此提供一反向器15，其可以通过一电阻器16来调整，以具有与该时钟信号线(CCCLK线6)相同的内部电阻。再者，为此提供电阻器17及18，以作为在该SIM卡端的一个线路终端，以及将这些电阻器17及18通过电容器19及20连接到该SIM卡的接地CCGND4，而不需任何直流电流。
在此，应注意到，如果该延伸线的长度较长，边缘驱动器也可以耦接到该CCCLK线6。也应注意到，同样也可以将上述线的平衡延伸的方法应用到其它线，如CCIO线5。
该CCRST线7具有从该GSM调制解调器2到该SIM卡1的一个单向信号流量。整合于该GSM调制解调器2中的驱动器级具有一所谓推-拉输出端。在此，应该注意，特别是在这些延伸线较长及该推-拉输出的驱动器能力较差的情况下，可将一个或多个边缘驱动器耦接到该CCRST线7。
该卡插座上的开关接点9的位置发送信号到该CCIN输入端10。如果该接点用来停止该SIM接口的操作，则需要快速传输该信息。因此，在该卡端上提供一包括一晶体管21及两个电阻器22及23的驱动器。如果在操作期间将该SIM卡从该SIM卡插座拔出，则通过监视在该CCIN输入端10上的电平，可停止该整个SIM接口的操作，及纵使在该SIM卡的拔出期间中断该界面接点之前将其切换到一高阻抗。
下面依据图2及图3来详细描述一正边缘驱动器12及一负边缘驱动器13的操作方法。这些边缘驱动器由复数个分离组件(discrete components)形成；该正边缘驱动器及该负边缘驱动器彼此互补，然而原则上它们的设计是相同的。首先，在下列描述中将说明一正边缘驱动器的操作。
假设在该CCIO线5上的信号从该CCGND线4的电位改变成为该CCVCC线3的电位。当如上所述该CCIO线5的线电平有一正变化时，一旦经由一电容器25所输入的CCIO线5的线电平超过一晶体管24的基极-发射极阈值电压(大约0.6V)，立刻会导通该晶体管24。
当导通该晶体管24时，会通过电阻器26及27所形成的一个分压器来导通一晶体管28。通过该晶体管28的集电极，该晶体管28将该CCIO线5提升到该CCVCC线3的正电位。此电位之增加会通过该电容器25施加到该晶体管24的基极。因此，这是一个具有动态正反馈的放大器装置。上述机制只在对该电容器25充电时启动。
在此情况中，重要因素在于：该电容器25具有一电容量，以便依据该信号频率，可在该信号的两个边缘间完全地改变该电容器25上的电荷(充电及放电)。当发生一负边缘时，该电容器25的放电是通过一个二极管29来协助。一旦已对该电容器25充电，该整个电路装置不再会有影响，直到下一正信号边缘出现为止。此确保稳态信号电平以及由该GSM调制解调器2所电气停止操作之SIM接口可以被容忍。
将一电阻器30连接到该电容器25下方，以便改善信号噪声比。结合一电阻器31，可提升该晶体管24的响应阈值(response threshold)，因而增加该信号噪声比。
以下将说明该负边缘驱动器的操作：当该CCIO线5的电位从该CCVCC线3的电位改变成为该CCGND线4的电位时，在一超过一晶体管24′的基极-发射极阈值电压(大约0.6V)，则立刻会导通该晶体管24′。将该线电平以类似于该正边缘驱动器12的线电平方式通过一电容器25′来输入。该导通的晶体管24′会通过电阻器26′及27′所形成的一个分压器来导通一晶体管28′；以及通过该晶体管28′的集电极，该晶体管28′将该CCIO线5的电位减少到该CCGND线4的接地电位。此减少会通过该电容器25′施加到该晶体管24′的基极。再次，这是一个具有动态正反馈的放大器装置。上述机制只在对该电容器25′充电时启动。
有关于该电容器25′的电容量的设计需求与该正边缘驱动器的相同。当发生一正边缘时，藉由一个二极管29′来协助该电容器25′的放电。一旦已对该电容器25′充电，该整个电路装置不再会有影响，直到下一负信号边缘出现为止。再次，该电路装置因此可容忍稳态信号电平及该GSM调制解调器2对该SIM接口之电气停止操作。
类似于该正边缘驱动器12，也可以将一电阻器30′连接到该电容器25′下方，以便改善信号噪声比。结合一电阻器31′，可以在这种情况下增加该晶体管24′的响应阈值。
具有较低响应阈值而非改善的干扰分离(如图2所示)的一正边缘驱动器12显示在图4中。对应的负边缘驱动器显示在图5中。一起与电阻器31形成一分压器的电阻器32连接到电容器的下方，以取代电阻器30。为了改善对瞬时干扰的响应，也将一电容器33以并联方式连接该晶体管28的基极-发射极。此导致该晶体管28的响应时间的延迟。
类似于图4所示的正边缘驱动器，图5所示的负边缘驱动器具有一电阻器32′和一电容器33′，其实施与该电阻器32及电容器33相同的功能。
虽然依据具有一固定特征组合的示范实施例来描述本发明，但是本发明也涵盖这些特征的其它可实行的有利组合，特别是如附属权利要求所述，但其并非详尽的列举。

Claims (14)

1.一种电路配置，作为一SIM卡(1)与一GSM调制解调器(2)间之接口，具有一双向数据线(5)，该双向数据线(5)将该SIM卡的一个卡数据输入/输出连接到该GSM调制解调器的一个调制解调器数据输入/输出，其特征在于：该数据线(5)耦接到至少一边缘驱动器(12，13)。
2.根据权利要求1所述的电路配置，其特征在于，该数据线(5)耦接到位于该调制解调器端以及该卡端的至少一边缘驱动器(12，13)。
3.根据权利要求1或2所述的电路配置，其特征在于，提供复数个正(12)及负(13)边缘驱动器。
4.根据权利要求1或2所述的电路配置，其特征在于，只提供复数个正边缘驱动器(12)。
5.根据上述任一权利要求所述的电路配置，其特征在于，该或每一边缘驱动器(12，13)系由复数个分离组件所形成。
6.根据上述任一权利要求所述的电路配置，其特征在于，该或每一边缘驱动器(12，13)在每一情况下特别通过一耦合电容器(25，25′)的电容，以匹配不同信号频率，其中该耦合电容器(25，25′)将这些这些边缘驱动器(12，13)耦接至该数据线(5)。
7.根据上述任一权利要求所述的电路配置，其特征在于，一电阻器(30，30′)连接到该耦合电容器(25，25′)下游以便改善干扰电压的分离作用。
8.根据上述任一权利要求所述的电路配置，其特征在于，该或每一边缘驱动器(12，13)的响应阈值在每一情况中特别通过将一电阻器(32，32′)插入该电路中来设定或调整。
9.根据上述任一权利要求所述的电路配置，其特征在于，一电容器(33，33′)用来改善对瞬时干扰的响应。
10.一种在SIM卡(1)与GSM调制解调器(2)间双向传输数据的方法，其特征在于：实施该双向数据传输时不需在一数据线(5)上使用上述数据方向用的控制信号，其中该数据线(5)连接该SIM卡(1)及该GSM调制解调器(2)。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，使用一个或多个边缘驱动器(12，13)来调整该数据线的信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，能在每一情况中例如通过一耦合电容器(25，25′)的适当选择，使该边缘驱动器或各边缘驱动器(12，13)优化到该数据传输的时钟速率。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，能在每一情况中例如通过一耦合电容器(25，25′)的适当选择，使该边缘驱动器或各边缘驱动器(12，13)优化到该数据传输的时钟速率。
14.根据权利要求11至13所述的方法，其特征在于，所使用的该边缘驱动器或各边缘驱动器(12，13)的响应阈值能在每一情况中例如通过一电阻器(32，32′)来设定或调整。
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