CN202736166U - 多界面智能卡库 - Google Patents

Abstract

本实用新型适用于智能卡领域，提供了一种多界面、可容纳多张不同类型卡片内容的具有卡库功能的智能卡，所述卡库包括：主控制中心、通讯模块、存储模块、生物识别模块、互动模块和电源管理等部分；主控制中心和通讯模块、存储模块、生物识别模块、互动模块相连接，电源管理部分根据主控制中心命令为其他各部分提供受控电源；其中所述的控制中心控制通讯模块与外部设备进行通讯以实现信息和金融价值交易，通过互动模块进行操作与信息显示实现人机对话，生物识别模块为控制中心提供特定合法人员的操作权限认证。本实用新型提供的技术方案具有使用方便、便于携带、应用广泛、安全性高和便于支付的优点。

Description

多界面智能卡库

技术领域

本实用新型适用于智能卡领域，尤其是多界面、可容纳多张不同类型卡片内容的具有卡库功能的智能卡。

背景技术

卡片技术自诞生以来到目前为止，出现了各种各样的卡，包括磁卡、条码卡、接触式IC卡、非接触IC卡、接触或非接触CPU卡等等。各种卡在我们日常生产、生活方面的应用越来越广泛，其应用范围包括金融，典型的为储蓄卡磁卡和信用卡磁卡等；安防门禁，典型的为4442型接触式IC卡、EM4100型ID卡和T5557型125KHz近场IC卡、S50和S70近场13.56MHz卡等；小额支付应用的13.56MHz和2.4G卡，如手机支付双界面卡、公交卡等；各种会员卡，包括磁卡、条码卡等。

这些卡片由于采用的具体技术和标准的不同，以及出现的时间、应用领域和信息容量、安全等级及读卡设备不同等方面的区别，不可能采用一种卡就可以用于目前的各个领域，因此，我们常常随身携带多张卡，比如出门去购物我们就需要带上门禁卡、公交卡、储蓄卡或者信用卡以及各种会员卡。因此，虽然各种卡为我们带来了方便，但同时也给我们带来了困扰，即卡片太多，不易保管、携带，往往带很多卡在身上，甚至出现需要的卡忘了带而暂时不需要的卡带了很多的情况，同时不断发行的各种卡也在制卡设备和卡片材料资源上造成巨大的浪费。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种具有多界面、能包括多张不同类型和数量的具有卡库功能的智能卡，以解决卡片过多及一张物理卡不能在多个方面应用的问题。

为解决上述问题，本实用新型采用的技术方案是：

主控制中心、通讯模块、存储模块、生物识别模块、互动模块和电源管理模块；

其中所述主控制中心与存储模块、通讯模块和互动模块进行连接，电源管理模块为各单元部分提供受控电源并根据控制中心指令执行电源管理调度，同时主控制中心还连接有生物识别模块，以进行持卡人生物身份识别验证。

进一步的，所述主控制中心为：微处理器MCU、中央处理器CPU、ARM、DSP及SoC片上系统的一种或任意组合。

进一步的，所述的通讯模块具体为：音频模块、近场通讯NFC模块、红外通讯模块lrDA、2.4G及蓝牙模块、USB模块中的全部或任意组合。

进一步的，所述NFC模块包含13.56MHz的多模式单元和125KHz虚拟卡单元的全部或部分，多模式指可工作于站模式进行读、写卡操作，还可工作于卡模式，由站设备进行对本卡的读、写操作；工作于站模式时可读取二代身份证ID，用于持卡人的合法身份验证，并在一定时限内取得数据交换权限。

进一步的，所述2.4G及蓝牙模块，可工作于蓝牙状态，也可工作于2.4G频段的其他系统模式，进行私有系统通讯。

进一步的，所述生物识别模块包含指纹传感器模块、用于进行特定人语音身份识别的音频模块中的一种或组合，特定人语音识别音频模块为复用的通讯界面中的音频模块，即该两模块为同一个物理硬件部分。

进一步的，所述电源管理模块的外部电源来自USB接口电源，还可以来自无线供电模块，内部电源为二次电池、超级电容或其它电力储能装置。

进一步的，所述人机交互模块为LCM/OLED显示模块或电子纸和按键输入模块组成，其中按键输入模块包含至少1个机械按键，以使主控制中心等可以进入睡眠或掉电模式并能通过中断进行人工唤醒，同时还包括旋转编码器、感应触摸按键及滑条、触摸屏、光学感应按键等中的一种或多种组合。

进一步的，存储模块根据安全级别的不同，分为存储器部分，用于存储普通信息、生物密文部分，用于存储生物识别验证的原始样本、密钥和电子签章部分，用于保存安全应用需要的加解密密钥和电子签章数据、二代证ID存储空间和用于保存虚拟卡帐号等信息的安全数据区。

本实用新型与现有技术相比，有益效果在于：由于本实用新型采用存储器与安全存储硬件，可以存储多张不同类型及数量的卡，类似卡的仓库即卡库，因此可将物理卡数量从多张卡减少到1张，采用多界面通讯模块，可兼容现有的NFC、2.4G和IrDA标准，显示模块可虚拟一维和二维条码卡，采用身份证认证和生物识别技术验证以配合不同的数据使用权限与时限，因此具有使用方便、便于携带、应用广泛、安全性高和便于支付的优点。

附图说明

附图是本实用新型的原理结构框图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加明白，同时便于技术人员实施，下面结合附图和实施例对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

本实用新型提供一种多界面智能卡库，后面文字中出现的卡库即指多界面智能卡库，为多界面智能卡库的简称，该卡库如附图所示，包括：

主控制中心1、通讯模块2、存储模块3、生物识别模块6、互动模块4和电源管理模块5；

其中所述控制中心1与存储模块3、通讯模块2和互动模块4进行连接，电源管理模块5为各单元部分提供受控电源并根据控制中心指令执行电源管理调度，同时控制中心1还连接有生物识别模块6，以进行持卡人身份的生物识别验证。

可选的是，所述控制中心1为：微处理器MCU、中央处理器CPU、ARM、DSP及SoC片上系统的一种或任意组合。

可选的是，所述的通讯模块具体为：音频模块21、近场通讯NFC模块22、IrDA红外通讯模块23、2.4G及蓝牙模块24、USB模块25中的全部或部分组合。

可选的是，所述NFC模块22包含13.56MHz的多模式单元22A和125KHz虚拟卡单元22B的全部或部分，多模式指可工作于站模式进行读、写卡操作，还可工作于卡模式，由站设备进行对本卡的读、写操作。

需要说明的是，在本实施例中选用的主控制中心1为CC2540片上系统SoC芯片和STM32系列的ARM芯片中的一种适当芯片组成的双芯片系统，这里不指定STM32芯片的具体型号是因为STM32F1xx/STM32L1xx及STM32F051xx系列中有多种型号均适用于本方案；选择本芯片组的原因是该种组合针对本方案具有代表性，同时也用于说明本方案中的某个模块可以是一个单一模块，也可以是具有多个功能模块组合而成的模块或芯片中的一部分；同时也不能因此而理解为本实用新型仅能用CC2540和STM32的组合做主控制中心。

需要说明的是，主控制中心中的CC2540芯片已经包含USB接口和2.4G无线模块，其中的2.4G无线模块可工作于GFSK、MSK等调制、解调方式，因此可实现标准的蓝牙连接，还可以实现私有系统的2.4G通讯，能进行USB连接和数据交换；同时，CC2540和STM32均有支持IrDA的硬件UART串行端口，以支持IrDA通讯，在本实施例中选用的IrDA前端模块为罗姆公司的PRM973，该模块可实现115.2K-4M的通讯速率；同时STM32芯片还包含有多通道的AD和DA转换模块，因此仅需要简单外部信号调理电路配合麦克和喇叭即可实现音频通讯，接收到的信号通过放大后进入AD，转换后的数据通过波形分析、FFT计算和解密等技术手段，即可还原出原始数据，而需要发送的数据则通过加密计算、编码，然后通过DA转换为音频信号波形，再通过喇叭即可送出。这样，持卡人在没有任何金融设备如POS机、ATM机的场所，而且也没有任何无线网络的情况下，只要有普通有线电话机，即可通过拨号方式与数据中心进行连接，实现数据交换，达到刷卡消费的目的。

需要进一步说明的是，当13.56MHz的NFC部分22A工作在站模式时，可以读取二代身份证数据，在发卡时用于初始化持卡人个人信息，以确定持卡人身份，在使用过程中用于对应级别的身份认证与权限许可操作，也可读写其他的13.56MHz卡；工作于卡模式时，则通过控制中心控制工作于虚拟卡状态。在虚拟卡状态，通过接收站设备发出的读卡信号能量，可以唤醒控制中心，控制中心再根据站信号包含的数据、命令控制本卡虚拟为库内的某张具体卡对象，并根据身份和安全认证权限，执行相应的数据交换操作。

需要说明的是，125KHz部分近场模块22B仅工作在虚拟卡状态，同样可以唤醒控制中心进行操作，该部分主要用于虚拟各种125KHz门禁卡等。如图中所示，125KHz部分由天线L和电容C组成接收部分，L和C的值需要谐振在125KHz频率范围，当有读卡设备靠近时，在L两端获得读卡电磁能量，感应出电压和电流，然后通过全桥整流再通过稳压限幅后，即可为主控制中心提供唤醒信号、读卡频率脉冲和数据、命令，该信号可直接送入主控制中心的I/0口，即可实现数据接收，当I/O口设置为输出状态时即可实现负载调制，以送出虚拟卡数据。

需要说明的是，所述2.4G及蓝牙模块24，可工作于蓝牙状态，也可工作于2.4G频段的其他系统模式，进行私有系统通讯。在需要时人工切换到蓝牙状态，以便于和手机或电脑进行连接，通过手机或电脑上的对应软件操作，通过GPRS、WIFI、LAN等数据通道与数据中心进行数据交换操作；在其他时候则工作于私有2.4G系统状态，每过一段时间通过控制中心芯片内的RTC模块唤醒一次，以检查是否有公共信息等需要接收处理。

需要说明的是，卡库包含的生物识别模块6包括：将通讯部分的音频模块21复用为语音识别验证用的音频模块和/或指纹识别传感器模块。在需要生物识别时，通过音频模块21的麦克进行语音采样或指纹传感器模块进行指纹采样，通过处理后再与生物密文中的对应样本数据进行对比认证，以确定操作人是否为卡的合法持有人；生物密文还可包括掌静脉样本、指静脉样本、虹膜样本等持卡人的各种生物识别样本，当与具有生物认证功能的POS机、ATM机等交换数据时，可以提供需要的样本与POS机、ATM机等实时采集的生物识别数据做对比，以验证持卡人身份，使用本方案可明显提高识别速度，因为需要对比的样本仅为卡库提供的样本，而非POS机、ATM机系统数据库内的海量样本，同时还可实现持卡人生物识别样本的保密需求。

需要说明的是，IrDA红外通讯模块23通过控制中心1控制，可与具备相应模块的设备进行数据交换，如ATM机、POS机等，还可进行卡对卡的数据交换。当2个或更多持卡人需要进行卡内数据交换时，仅需要激活对应卡库，通过人工授权操作，即可进行数据交换。

需要说明的是，卡库包含的电源管理模块的外部电源来自USB接口电源，还可以来自无线电源模块。内部电源为二次电池、超级电容或其它电力储能装置。当有外部电源时，自动为内部电源充电。

需要说明的是，卡库的互动模块4包括LCM/OLED或电子纸形式的显示模块和按键输入模块，其中按键输入模块包含至少1个机械按键，以使控制中心等可以进入睡眠或掉电等低功耗模式并能通过按键中断人工唤醒，同时还包括旋转编码器、感应触摸按键及滑条、触摸屏、光学感应按键等中的一种或任意组合。显示部分用于显示存储器内的内容，如接收到的金融卡发卡机构的公告、启示、信用卡电子对帐单等，会员卡机构发布的促销、广播信息等；根据操作权限显示安全存储器内的帐号、现金价值等信息以及功能操作与提示信息；显示接收并保存在卡库内的一、二维条码供其他设备阅读。按键输入模块则用于执行操作命令或/和数据的输入。

需要进一步说明的是，通过持卡人授权，卡库通过USB与电脑或通过其他通讯模块与POS机、ATM机进行连接或通过蓝牙与手机进行连接，获得与数据中心的连接通道和授权后，还可进行卡库内各虚拟卡现金价值数据的交换，如通过连接由卡库进行操作，完成卡库内某储蓄卡为卡库内某信用卡执行的还款操作。

需要说明的是，主控制中心为整个卡库的控制管理中心，其他各个模块均由控制中心进行调度操作，同时，控制中心还是整个卡库的数据处理中心，处理如数据交换时的加、解密计算等。当有外部数据交换时，将通讯模块接收到的数据与密钥进行计算以进行解密，然后执行相应的操作，如现金价值数据交换的计算、新数据写入对应存储单元等，将需要发送的数据和密钥进行加密计算后送到对应通讯模块进行发送。

另外，2.4G部分和/或红外部分通过适当的功率控制，还可进行数米甚至更远的数据交换操作距离，其这一特性可用于高速公路不停车收费系统的收费支付。

本实用新型技术方案所达到的效果：

1、不使用本实用新型时持卡人有多少张卡就可能需要带多少张卡，而采用本实用新型后则只需要带一张卡，即卡库就能达到原来带所有卡时的效果，解决了多张卡的携带不便、不利于保管的问题；

2、通过采用身份证认证和生物识别技术，解决了卡与持卡人身份的一致性问题，使盗刷信用卡等现象不再发生；

3、采用音频模块，通过有线电话等建立连接，解决了无任何金融设备和网络的情况下的数据交换问题；

4、采用多界面设计，解决了单一卡不适用其他非该卡标准场所的有效使用问题；

5、通过卡库与卡库的数据交换，解决了没有任何设备和网络，甚至有线电话的情况下的刷卡支付问题。

本实用新型提供的技术方案具有使用方便、便于携带、应用广泛、安全性高和便于支付的优点。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所做的任何修改、删减、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.多界面智能卡库，其特征在于，所述多界面智能卡库包括：

主控制中心、通讯模块、存储模块、生物识别模块、互动模块和电源管理模块；

其中所述主控制中心与存储模块、通讯模块和互动模块进行连接，电源管理模块为各单元部分提供受控电源并根据控制中心指令执行电源管理调度，同时主控制中心还连接有生物识别模块。

2.根据权利要求1所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述主控制中心具体为：微处理器MCU、中央处理器CPU、ARM、DSP及SoC片上系统的一种或任意组合。

3.根据权利要求1所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述通讯模块具体为：音频模块、近场通讯NFC模块、红外通讯模块IrDA、2.4G及蓝牙模块、USB模块中的全部或任意组合。

4.根据权利要求1所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述存储模块具体包括：存储器、生物密文存储空间、密钥和电子签章存储空间、二代身份证ID存储空间和安全数据区中的全部或部分。

5.根据权利要求1所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述生物识别模块具体为：用于特定人语音身份识别的音频模块和/或指纹传感器模块。

6.根据权利要求1所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述互动模块具体为：LCM/OLED显示模块或电子纸中的一种做显示模块。

7.根据权利要求6所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述互动模块还包括：至少1个机械按键，同时还包括旋转编码器、感应触摸按键及滑条、触摸屏、光学感应按键等中的一种或任意组合。

8.根据权利要求1所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述电源模块具体为：电源控制管理模块、内部电源和外部电源；

内部电源为二次电池、超级电容或其它电力储能装置中的一种；

外部电源为USB接口电源和/或无线供电模块。

9.根据权利要1和2所述的多界面智能卡库，其特征在于，所述主控制中心为多界面智能卡库的控制管理中心，所述其他模块都受主控制中心的控制，并与主控制中心进行连接。