CN202434840U

CN202434840U - 智能sd卡转换器及智能sd卡组件

Info

Publication number: CN202434840U
Application number: CN2011205703838U
Authority: CN
Inventors: 徐晋耀; 蒋海俭; 赵海; 赖家勇; 金可威
Original assignee: China Unionpay Co Ltd
Current assignee: China Unionpay Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-12-31

Abstract

本实用新型公开了用于在智能SD卡与接触式智能IC卡读写器、非接触式智能IC卡读写器之间进行通信转接的智能SD卡转换器以及由智能SD卡与所述智能SD卡转换器构成的、用于与接触式智能IC卡读写器和非接触式智能IC卡读写器两者通信的智能SD卡组件。本实用新型的技术方案使作为支付工具的小型智能SD卡能方便地应用到现有的智能IC卡读写器支付环境中。

Description

智能SD卡转换器及智能SD卡组件

技术领域

本实用新型涉及智能卡技术，并且具体地涉及一种智能SD卡转换器。

背景技术

随着半导体技术的进步，在一般的SD卡上增加数据处理功能使其成为智能SD卡的方案已越来越多地被应用。智能SD卡除了具有普通SD卡的数据存储功能外，通常还设置了控制模块以及具有很高安全级别的安全模块。可以像使用普通SD卡那样在智能SD卡中存储用户自己的数据，但与普通的SD卡相比，智能SD卡在安全性上有很大的提高，因而可以被广泛应用在诸如移动支付等业务领域中。

移动支付是以手机、PDA等移动终端为工具、通过移动通信网络实现资金由支付方转移到受付方的支付方式，它是当前迅速发展并有广阔前景的一种支付方式。目前，基于13.56 MHz非接触技术的近场通信（NFC）SD卡方案是国内使用的主要移动支付方案之一，该方案的系统结构如图1所示。该方案将安全控制和存储功能放在智能SD卡上，将非接触控制前端（CLF）和天线放到手机上。现在随着智能手机的普及，带非接触控制前端（CLF）和天线逐渐成为手机的一个标配，但这样的方案仍然存在许多问题。举例来说，在手机没电或电力不足情况下，智能SD卡将无法通过手机电池获取工作能量，只能利用非接触控制前端（CLF）和天线耦合的能量。如果手机比较厚或者离读写器比较远或者读写器本身发出的射频能量比较弱，智能SD卡就无法取得足够的能量，特别是在要进行RSA加解密等复杂运算时就无能为力。

还有的移动支付方案将安全控制、存储、CLF和天线等都放到一张SD卡上，这样做确实完整方便、不用更换手机及SIM卡且单独一张SD卡可以在读写器环境下独立使用，但这种移动支付方案只适合一小部分手机，因为SD卡很可能在手机中被一定程度的屏蔽而基本上无法完成读写器环境下的非接触支付，尤其是在金属外壳的手机中。

在上面所说的情况下，将智能SD卡放到诸如手机的终端中很可能无法完成支付交易，因而需要解决如何使支付继续的问题。为此，可以考虑将智能SD卡从手机中取出，放到其他特定的转换设备中，以在用于支付的现有智能IC卡读写器环境下继续完成现场支付交易，这包括遵循ISO7816国际标准的接触式读写器、遵循ISO14443、ISO10536等国际标准的非接触式读写器以及既具有接触式接口又具有非接触式接口的双界面读写器以继续支付交易。

事实上，将智能SD卡用作一种小巧便捷的支付工具，可以很方便由用户到处携带，如果一张智能SD卡能够独立地或借助其他设备配合的方式在已经广泛布设应用的各支付系统读写器中使用，将给用户带来极大的方便。因此，对于既可以使智能SD卡能够与接触式智能IC卡读写器通信、又可以使其与非接触式智能IC卡读写器通信以进行支付交易的独立装置有很强的需求。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是智能SD卡与各种智能IC卡读写器之间的通信转接，从而使作为支付工具的小型智能SD卡能方便地应用到现有的智能IC卡读写器支付环境中，并且独立完成支付交易，从而大大改善用户体验并且大大减少对现有支付环境中的各种设备的改动。

为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种用于在智能SD卡与接触式智能IC卡读写器、非接触式智能IC卡读写器之间进行通信转接的智能SD卡转换器，其包括：用于承载智能SD卡的SD卡槽；与所述智能SD卡通信连接的主处理器模块；用于与接触式智能IC卡读写器交换信息的接触式通信接口，其连接至所述主处理器模块；以及用于与非接触式智能IC卡读写器通信的非接触式通信模块，其与所述智能SD卡通信连接，其中所述智能SD卡为设置有单线通信协议（SWP）接口的智能SD卡，并且所述非接触式通信模块经由SWP接口与所述智能SD卡通信连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述非接触式通信模块包括天线和与天线耦合的非接触控制前端（CLF），所述非接触控制前端经由SWP接口与所述智能SD卡通信连接。

优选地，所述主处理器模块还以监控所述非接触式通信模块的工作状态的方式与所述非接触式通信模块通信连接。

优选地，所述智能SD卡转换器还包括用于选择使所述智能SD卡转换器进行接触式通信转换或非接触式通信转换的选择开关，所述选择开关与所述主处理器模块通信连接。

优选地，所述智能SD卡转换器还包括用于提供工作电源的电源模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述接触式通信接口是ISO7816接口。

在本实用新型的一些实施例中，所述非接触式通信模块是ISO14443、ISO15693或FeliCa非接触式通信模块。

在本实用新型的一些实施例中，所述主处理器模块经由符合SD2.0/MMC4.2标准的SD接口或SPI接口与所述智能SD卡通信连接。

在本实用新型的一些实施例中，所述主处理器模块经由I2C接口、RS232接口或SPI接口与所述非接触式通信模块通信连接。

优选地，所述智能SD卡转换器的尺寸以及所述接触式通信接口的布置与所述接触式智能IC卡读写器相匹配。

在本实用新型的一些实施例中，所述智能SD卡是标准SD卡、Mini SD卡或者Micro SD卡。

本实用新型还提供了一种用于在智能SD卡与接触式智能IC卡读写器、非接触式智能IC卡读写器之间进行通信转接的智能SD卡转换器，其包括：用于承载智能SD卡的SD卡槽；与所述智能SD卡通信连接的主处理器模块；用于与接触式智能IC卡读写器交换信息的接触式通信接口，其连接至所述主处理器模块；以及用于与非接触式智能IC卡读写器通信的非接触式通信模块，其与所述主处理器模块通信连接，其中所述智能SD卡为具有标准SD卡接口的智能SD卡。

本实用新型还提供了一种用于与接触式智能IC卡读写器和非接触式智能IC卡读写器两者通信的智能SD卡组件，其包括智能SD卡前述任何一种的智能SD卡转换器。

本实用新型的智能SD卡转换器能够被用于对内部含有智能安全模块的智能SD卡进行转换，实现智能SD卡与现有的各种智能IC卡读写器之间的通信转接，从而将智能SD卡作为一张接触式或非接触IC卡应用到智能IC卡支付系统中，以使离开诸如手机等终端的智能SD卡能够独立作为支付工具完成支付交易。智能SD卡脱离终端正常工作，也方便地解决了移动支付应用过程中诸如手机没电或手机支付环境不良等情况下的支付继续问题。

附图说明

本实用新型的前述和其他目标、特征和优点根据下面对本实用新型的实施例的更具体的说明将是显而易见的，这些实施例在附图中被示意。

图1示意性地示出了现有技术中的一种基于智能SD卡的支付交易系统。

图2示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的基于智能SD卡的支付交易系统。

图3示意性地示出了设置有SWP接口的智能SD卡的结构及引脚分布。

图4示意性地示出了根据本实用新型的第一实施例的智能SD卡转换器的结构。

图5示意性地示出了根据本实用新型的第二实施例的智能SD卡转换器的结构。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式进一步详细说明本实用新型。需要说明的是，附图中的各结构只是示意性说明，用以使本领域普通技术人员最佳地理解本实用新型的原理，其不一定按比例绘制。

图2示意性地示出了根据本实用新型的一个实施例的基于智能SD卡的支付交易系统。图2中的读写器可以是现有支付交易系统中所采用的遵循ISO7816国际标准的接触式读写器、遵循ISO14443、ISO10536等国际标准的非接触式读写器以及既具有接触式接口又具有非接触式接口的双界面读写器，诸如是双界面读写器的POS机。读写器与商户终端之间可以利用诸如串口、网口的接口来传递交易数据，而商户终端则通过网络与后台支付系统通信以进行安全认证、交易确认等操作以最终完成整个交易过程。

在图2中示出了根据本实用新型的智能SD卡组件100，其由智能SD卡101插入本实用新型所提供的智能SD卡转换器102中而构成。与对比于图1所示的系统结构，智能SD卡转换器102可以取代诸如手机等常用的移动终端设备。根据本实用新型的方案，插入智能SD卡的转换器能够当作接触式或非接触式IC卡被使用。该智能SD卡组件100在被插入双界面POS机的接触式卡口中时，可以按照诸如ISO7816标准与该POS机通信，执行完整的交易指令集，并且在执行复杂的加解密运算时不用考虑功耗因素。如果以无线射频方式通信，则可以按照诸如ISO14443、ISO10536或FeliCa等标准与所述POS机的非接触式通信界面通信。此时，由于不存在手机金属外壳屏蔽等问题，智能SD卡组件100将在良好的通信环境下与POS机交换信息，从而大大减少由于通信故障而无法完成交易的情况。另外，由于在该智能SD卡组件中可以加入外部供电模块，所以在执行完整的交易指令集和复杂的加解密运算时也不用考虑功耗。

下面结合图3以设置有SWP接口的智能SD卡为例来说明本实用新型所适用的智能SD卡。常用的SD卡包括标准SD卡、Mini SD卡和Micro SD卡，其中Mini SD为小型规格的SD，它主要是为满足日益小型化、轻量化的手机需要，而Micro SD卡是为满足手机对体积更小的存储卡产品的需要。在图3上方所示的SD卡中，除标准的SD卡接口外，还具有两个扩展的引脚Pin 9和Pin 10，分别被用作SWP数据线（Pin 9）和供电电压线VccSWP（Pin 10）以使SD卡能够支持单线协议（即SWP协议）。在图3下方具体示出了该支持SWP协议的SD卡的引脚分布，并且在表1中具体列出了各个引脚的定义。

SWP协议是目前ETSI所规定的一种用于在非接触通信前端（CLF）模块与UICC（Universal Integrated Circuit Card，通用集成电路卡）之间传输信息的接口协议，确切来说SWP协议定义了在CLF模块与UICC卡内的安全芯片（安全模块）之间传输信息的物理连接形式和底层信号传输要求等（包括物理层、数据链路层）。在诸如移动支付等应用领域中，这样的SWP（Single Wire Protocol，单线协议）-SD卡技术方案使得在支持近场通信（NFC）功能的移动终端（例如，手机）上便利安全地实现远程及近场支付功能成为可能。这是由于基于SWP的智能SD卡手机现场支付的交易流程与金融IC卡的传统金融交易（非接触式）模式基本一致。

本实用新型所提供的一种智能SD卡转换器以及智能SD卡组件基于这种设置有SWP接口的智能SD卡，这将在下文中结合图4来说明。除此以外，本实用新型也提供了适用于仅具有标准SD卡接口、即没有设置Pin 9和Pin 10这两个引脚的智能SD卡的智能SD卡转换器，这将在下文中结合图5来说明：

Pin#	名称	类型[1]	描述
				1	DAT2	I/O	数据线[Bit 2]
2	CD/DAT3	I/O	卡片侦测/数据线[Bit 3]
				3	CMD	P	指令/响应
4	VCC	P	供电电压
				5	CLK	I	时钟
6	VSS	G	接地
				7	DAT0	I/O	数据线[Bit 0]
8	DAT1	I/O	数据线[Bit 1]
				9	SWPIO	I/O	SWP数据线
10	VCCSWP	P	来自于CLF的供电电压

表1。

智能SD卡的内部结构可以包括以下几个部分：SD Memory、SD控制器以及安全模块，其中SD控制器与SD Memory之间采用传统的数据输入/输出方式进行通信。安全模块被配置用于实现数据加/解密、数字签名、签名验证等功能，所有密码运算都将在其上进行。智能SD卡中的安全模块一方面可以与符合SWP协议的数据接口相连以接收来自非接触通信前端的数据，另一方面其与SD控制器之间按照诸如ISO7816协议等针对接触式智能IC卡的协议进行通信。再次需要说明的是，对于没有设置SWP接口的智能SD卡，该安全模块可以仅按照例如标准的ISO7816协议与SD控制器通信，其与本实用新型所提供的相应的智能SD卡转换器配合同样可以实现与接触式IC读写器以及非接触式IC读写器两者的通信。

图4示意性地示出了根据本实用新型的第一实施例的智能SD卡转换器的结构，该智能SD卡转换器适用于图3所示的设置有SWP接口的智能SD卡210。在该实施例中，假定外部读写器为双界面POS机。如图4所示，智能SD卡转换器110主要由以下模块组成：SD卡槽111、主处理器模块112、接触式通信接口113、非接触控制前端114和天线、电源模块115以及选择开关116。

SD卡槽111被用于承载插入智能SD卡转换器110的智能SD卡，因而容易理解，其将被设置为与所插入的智能SD卡的大小匹配。

接触式通信接口113被用于与外部的接触式智能IC卡读写器交换信息，其与主处理器模块112相连接。在实践中，该接触式通信接口可以例如是ISO7816接口。与此相应地，智能SD卡中的安全模块也同样地需要被加载标准的ISO7816协议，并且按照ISO7816协议与SD控制器通信，这在上文中进行了解释。在下文中将以符合ISO7816协议的接触式通信接口113为例来对该实施例进行描述，但应理解这不是限制性的。重要的是，该接触式通信接口的布置，例如其本身的物理构造以及其在智能SD卡转换器110上的位置等都应当与相应的接触式智能IC卡读写器相匹配。同样地，智能SD卡转换器110本身的尺寸也应当与相应的接触式IC卡读写器相匹配，由此才能准确地实现与接触式智能IC卡读写器之间的通信。

当智能SD卡插入智能SD卡转换器后，如果需要以接触式方式进行工作，则将带有智能SD卡的转换器110直接插入POS机的接触式卡槽。POS机检测到卡片存在后，就会给智能SD卡转换器进行上电，并且经由标准的ISO7816接口113将上电复位序列传送给主处理器模块112。接着，主处理器模块112经由例如符合SD2.0/MMC4.2标准的SD接口或SPI接口将复位应答（ATR）命令传给智能SD卡中的SD控制器。随后，SD控制器利用ISO7816协议按照上电复位序列获得安全模块的ATR，并且利用相同渠道相反方向，经由安全模块、智能SD卡接口、主处理器模块112和ISO7816接口113将安全模块的ATR返回给POS机。POS机的其他命令和应答也采用这种方式和智能SD卡的安全模块进行交互。

从以上描述中可以看到，通过本实用新型所提供的智能SD卡转换器可以安全可靠地将智能SD卡转换为能够与接触式智能IC卡读写器进行通信，并且实现诸如支付交易等操作。

智能SD卡转换器110还包括非接触式通信模块。在图4所示的实施例中，所述非接触式通信模块由天线及与其耦合的非接触通信前端CLF 114构成。该非接触式通信模块可以是符合ISO14443、ISO15693或FeliCa标准的通信模块，以被用于与符合相应标准的非接触式智能IC卡读写器进行通信。由于该实施例中的智能SD卡被设置有SWP接口，因而非接触通信前端114可以通过SWP接口与智能SD卡直接通信连接以进行信息交互。

当智能SD卡插入智能SD卡转换器后，如果需要以非接触式方式进行工作，则将带有智能SD卡的转换器110放到POS机的射频区域。POS机天线会不断发射射频信号，智能SD卡转换器的CLF 114和天线检测到射频信号后，将命令直接通过SWP接口传给智能SD卡中的安全模块。同样地，安全模块的应答也直接通过SWP接口回传给智能SD卡转换器的非接触控制前端，并通过天线返回给POS机。由此，智能SD卡转换器110同样可以安全可靠地将智能SD卡转换为能够与非接触式智能IC卡读写器进行通信，并且实现诸如支付交易等操作。

如图4所示，主处理器模块112与CLF 114也可以有信息交互，其目的在于通过主处理器模块112来监控CLF 114的工作状态，从而确保非接触通信的正常进行并且及时发现异常情况。应理解的是，在图4所示的实施例中，这种信息交互不是必须的，因为智能SD转换器中用于实现非接触式通信的部分本身就可以独立并且稳定地工作。在实践中，主处理器模块112与CLF 114可以通过诸如I2C、RS232、SPI等接口相互通信。

为避免接触式和非接触式这两种接口同时工作而产生冲突，在智能SD卡转换器110上还可以设置工作模式选择开关116，其与主处理器模块112通信连接。用户可以通过选择开关116来确定使智能SD卡及智能SD卡转换器以接触还是非接触的方式进行操作。在主处理器模块112与CLF 114通信连接的情况下，可以由主处理器模块112根据来自选择开关116的信号方便地进行相应的控制。

优选地，智能SD卡转换器110还设置有电源模块115，其可以利用电池等提供智能SD卡转换器工作所需的3V/5V工作电压。CLF 114可由电源模块115直接供电，因而可以完成非接触通信前端的多种工作模式，诸如读写器模式、卡操作模式等。智能SD卡转换器110也可以离开电源模块115单独工作。在非接触工作时，CLF 114可以直接通过天线耦合射频能量，再通过VCCSWP接口给智能SD卡供电。在接触式工作时，可以通过ISO7816接口的VCC管脚给整个智能SD卡转换器110供电。

图5示意性地示出了根据本实用新型的第二实施例的智能SD卡转换器120的结构。不同于图4所示的实施例，该实施例中的智能SD卡转换器适用于仅具有标准SD卡接口的智能SD卡。由于智能SD卡220不具备用于直接与非接触式通信模块交换信息的接口，因此在本实用新型所提供的智能SD卡转换器中使非接触式通信模块与主处理器模块通信连接。如图5所示，主处理器模块122首先被配置为能够与非接触控制前端124交换信息。进一步地，主处理器模块122还被配置用于将来自CLF的数据转换成符合标准智能SD卡通信接口的形式并且将经转换的数据传送给智能SD卡。在智能SD卡的安全模块中可以对通过天线和CLF 124从读写器接收的信息进行验证、分析及响应，再通过主处理器模块122将响应回送至非接触控制前端124，最后经由天线发送至读写器，完成整个信息交互过程。

图5所示的智能SD卡转换器的其他部分的结构和设置均与图4中的相似，在此就不再一一赘述。

应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其进行限制。尽管参照上述具体实施方式对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解，依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或对部分技术特征进行等同替换而不脱离本实用新型的实质，其均涵盖在本实用新型请求保护的范围中。

Claims

1. 一种用于在智能SD卡与接触式智能IC卡读写器、非接触式智能IC卡读写器之间进行通信转接的智能SD卡转换器，其特征在于，其包括：

用于承载智能SD卡的SD卡槽；

与所述智能SD卡通信连接的主处理器模块；

用于与接触式智能IC卡读写器交换信息的接触式通信接口，其连接至所述主处理器模块；以及

用于与非接触式智能IC卡读写器通信的非接触式通信模块，其与所述智能SD卡通信连接，其中

所述智能SD卡为设置有单线通信协议（SWP）接口的智能SD卡，并且所述非接触式通信模块经由SWP接口与所述智能SD卡通信连接。

2. 如权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其中所述非接触式通信模块包括天线和与天线耦合的非接触控制前端（CLF），所述非接触控制前端经由SWP接口与所述智能SD卡通信连接。

3. 如权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其中所述主处理器模块还以监控所述非接触式通信模块的工作状态的方式与所述非接触式通信模块通信连接。

4. 如权利要求3所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其还包括用于选择使所述智能SD卡转换器进行接触式通信转换或非接触式通信转换的选择开关，所述选择开关与所述主处理器模块通信连接。

5. 如权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其还包括用于提供工作电源的电源模块。

6. 如权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其中所述接触式通信接口是ISO7816接口。

7. 如权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其中所述非接触式通信模块是ISO14443、ISO15693或FeliCa非接触式通信模块。

8. 如权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其中所述主处理器模块经由符合SD2.0/MMC4.2标准的SD接口或SPI接口与所述智能SD卡通信连接。

9. 如权利要求3所述的智能SD卡转换器，其特征在于，其中所述主处理器模块经由I2C接口、RS232接口或SPI接口与所述非接触式通信模块通信连接。

10. 根据权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，所述智能SD卡转换器的尺寸以及所述接触式通信接口的布置与所述接触式智能IC卡读写器相匹配。

11. 根据权利要求1所述的智能SD卡转换器，其特征在于，所述智能SD卡是标准SD卡、Mini SD卡或者Micro SD卡。

12. 一种用于在智能SD卡与接触式智能IC卡读写器、非接触式智能IC卡读写器之间进行通信转接的智能SD卡转换器，其特征在于，其包括：

用于承载智能SD卡的SD卡槽；

与所述智能SD卡通信连接的主处理器模块；

用于与非接触式智能IC卡读写器通信的非接触式通信模块，其与所述主处理器模块通信连接，其中

所述智能SD卡为具有标准SD卡接口的智能SD卡。

13. 一种用于与接触式智能IC卡读写器和非接触式智能IC卡读写器两者通信的智能SD卡组件，其特征在于，其包括智能SD卡以及如权利要求1-12中任何一项所述的智能SD卡转换器。