CN203054898U - 一种采用磁场控制距离检测的rf-sim卡 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，包括一卡体基板以及集成在该卡体基板的尺寸空间内的电磁感应线圈、MCU安全芯片、2K磁控芯片、2.4G射频收发器芯片、2.4G射频天线和SIM卡标准铜制连接触点；电磁感应线圈与2K磁控芯片相连接，MCU安全芯片通过2K磁控芯片与2.4G射频收发器芯片相连接，2.4G射频收发器芯片与2.4G射频天线相连接，MCU安全芯片与SIM卡标准铜制连接触点相连接。该结构利用靠电磁耦合感应原理来传送的低频磁场信号来实现距离控制，使得RF-SIM卡可以实现刷卡距离的精确控制，消除了传统的距离控制要通过调整RF-SIM卡的射频控制参数所带来的用户使用不便的弊端，并具有功耗低、安全可靠、交易时间短等特点。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种RF-SIM卡，特别是涉及一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡。背景技术
RF-SIM卡是依据在先专利“带无线射频通信功能的手机智能卡及配套的外围处理装置”（专利号：ZL200410036263.4）而设计的一种射频手机用户识别卡，可实现中近距离无线通信的手机智能卡，它的射频部分工作在2.4GHz（ISM）频段。从外形上看，RF-SIM卡是一张标准的普通SIM卡；从功能上看，它既要承载普通SIM卡的电信业务功能（如网络鉴权），又要承载移动支付、门禁、考勤等业务功能。它装入普通手机，普通手机就会变成一部具有NFC功能的手机。
RF-SIM技术从2004年起发展到至今，它经历了一个长时间演进过程。早期产品的刷卡距离控制方式并不十分理想，要么在发卡后需要校调刷卡距离参数，要么刷卡距离一致性较差。这些问题一直是阻碍着RF-SIM技术的标准化进程。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术之不足，提供一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，是利用靠电磁耦合感应原理来传送的低频磁场信号来实现距离控制，使得RF-SIM卡可以实现刷卡距离的精确控制，消除了传统的距离控制要通过调整RF-SIM卡的射频控制参数所带来的用户使用不便的弊端，并具有功耗低、安全可靠、交易时间短等特点。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，包括一卡体基板以及集成在该卡体基板的尺寸空间内的电磁感应线圈、MCU安全芯片、2K磁控芯片、2.4G射频收发器芯片、2.4G射频天线和SIM卡标准铜制连接触点；电磁感应线圈与2K磁控芯片相连接，MCU安全芯片通过2K磁控芯片与2.4G射频收发器芯片相连接，2.4G射频收发器芯片与2.4G射频天线相连接，MCU安全芯片与SIM卡标准铜制连接触点相连接。
所述2K磁控芯片的型号为LF1309。
所述2.4G射频收发器芯片的型号为NRF24L01。
所述MCU安全芯片的型号为SHC1228。
本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，是在读卡器一端，发送2KHz低频交流电磁信号，信号采用Differential Manchester Encoding差分曼彻斯特编码，编码内容包含：读卡器设备编号ID和数据信道的参数。读卡器与RF-SIM卡之间采用2.4GHz的频率，来传输数据，2.4GHz也称为数据信道。RF-SIM卡与读卡器之间采用磁场控制距离检测技术解决距离控制的问题，相对于2.4G射频的电磁场传输方式，低频磁场信号是靠电磁耦合感应原理来传送的，通常感应距离被限制在10cm以内，在近距离刷卡交易时，先通过磁信号进行距离限制和数据参数的读取，再使用2.4G数据信道传送详细数据。
本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，MCU安全芯片采用上海华虹公司生产的安全芯片SHC1228。SHC1228是一款带SWP接口的智能卡芯片。该芯片采用ARM公司的SC100核心，该芯片是基于32位的ARM7架构设计并采用RISC指令。SHC1228内置ROM、RAM和Flash作为程序和数据的存储，其中采用Flash作为数据的断电存储。另外，该芯片集成了定时器、中断控制器、系统控制、DES、RSA、SWP、SPI、安全控制、7816等模块。2K磁控芯片采用国民技术公司的LF1309芯片。LF1309芯片是一款工作于低频率交变磁场并接收磁场信息和处理的芯片。芯片内包含高增益信号放大器，解码模块，还支持完整的链路层协议，是单芯片的磁信号接收器芯片，同时外围元器件少，功耗低，灵敏度高。借助于LF1309的磁场强度检测模块，MCU安全芯片可以随时获取某时刻卡片所在位置的场强。通过场强大小的判断，即可识别卡片距离读头的位置，从而实现精确的刷卡距离控制。除此之外，LF1309还扮演着桥梁的角色，它是MCU安全芯片和2.4G射频收发器芯片沟通的桥梁。2.4G射频收发器芯片采用Nordic公司生产的nRF24L01。该芯片工作于2.4GHz工业、科学和医疗（ISM）频段，频率范围为2400MHz至2483.5MHz。
本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，在卡体基板上，以金属层布线的方式，形成一个电磁感应线圈回路，并连接到2K磁控芯片的输入端。MCU安全芯片通过SPI接口与2K磁控芯片连接，MCU安全芯片端SPI为Master，2K磁控芯片端SPI为Slave，另外，2K磁控芯片也通过SPI接口与2.4G射频收发器芯片相连接。MCU安全芯片通过自身的ISO7816接口连接到SIM卡体上的铜触点，通过手机终端的SIM卡座实现与手机的通信。2K磁控芯片通过卡体上的线圈接收读卡器发送的磁信号，根据磁场强度识别刷卡距离，从而达到距离控制的目的。
在使用过程中，读卡器发送低频寻卡特征信息；射频SIM卡A判断低频磁感应信号强度是否达到预设的门限值，若是则接收低频寻卡特征信息，并通过射频通道发送寻卡响应信息；读卡器接收寻卡响应信息，并与射频SIM卡A建立射频连接，打开设定时间窗；在设定时间窗关闭时，读卡器中断与射频SIM卡A的交易过程，并再次发送低频寻卡特征信息；若读卡器接收到另外一张射频SIM卡B发送的寻卡响应信息，则存在射频SIM卡冲突。这种方式能够在保证用户使用便捷性的基础上提高RF-SIM卡交易的安全性和可靠性。
本实用新型的有益效果是，由于采用了一卡体基板以及集成在该卡体基板的尺寸空间内的电磁感应线圈、MCU安全芯片、2K磁控芯片、2.4G射频收发器芯片、2.4G射频天线和SIM卡标准铜制连接触点来构成采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡；且电磁感应线圈与2K磁控芯片相连接，MCU安全芯片通过2K磁控芯片与2.4G射频收发器芯片相连接，2.4G射频收发器芯片与2.4G射频天线相连接，MCU安全芯片与SIM卡标准铜制连接触点相连接。这种利用靠电磁耦合感应原理来传送的低频磁场信号来实现距离控制，使得RF-SIM卡可以实现刷卡距离的精确控制，由于低频磁场表现出了更好的穿透性，能穿透一定厚度的金属外壳手机，因此，磁控RF-SIM卡可以实现刷卡距离的精确控制，同时它还具有功耗低、安全可靠、交易时间短等特点。
以下结合附图及实施例对本实用新型作进一步详细说明；但本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡不局限于实施例。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的2K磁控芯片的连接示意图；
图3是本实用新型的电路原理图；
图4是本实用新型的使用过程的流程图。
具体实施方式
实施例，参见图1至图3所示，本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，包括一卡体基板100以及集成在该卡体基板的尺寸空间内的电磁感应线圈11、MCU安全芯片12、2K磁控芯片13、2.4G射频收发器芯片14、2.4G射频天线15和SIM卡标准铜制连接触点16；电磁感应线圈11与2K磁控芯片13相连接，MCU安全芯片12通过2K磁控芯片13与2.4G射频收发器芯片14相连接，2.4G射频收发器芯片14与2.4G射频天线15相连接，MCU安全芯片12与SIM卡标准铜制连接触点16相连接。
所述2K磁控芯片13即芯片N3的型号为LF1309。
所述2.4G射频收发器芯片14即芯片N2的型号为NRF24L01。
所述MCU安全芯片12即芯片N1的型号为SHC1228。
本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，MCU安全芯片N1采用上海华虹公司生产的安全芯片SHC1228。SHC1228芯片是一款带SWP接口的智能卡芯片。该芯片采用ARM公司的SC100核心，该芯片是基于32位的ARM7架构设计并采用RISC指令。SHC1228内置ROM、RAM和Flash作为程序和数据的存储，其中采用Flash作为数据的断电存储。另外，该芯片N1集成了定时器、中断控制器、系统控制、DES、RSA、SWP、SPI、安全控制、7816等模块。2K磁控芯片N3采用国民技术公司的LF1309芯片。LF1309芯片是一款工作于低频率交变磁场并接收磁场信息和处理的芯片。芯片N3内包含高增益信号放大器，解码模块，还支持完整的链路层协议，是单芯片的磁信号接收器芯片，同时外围元器件少，功耗低，灵敏度高。借助于LF1309的磁场强度检测模块，MCU安全芯片可以随时获取某时刻卡片所在位置的场强。通过场强大小的判断，即可识别卡片距离读头的位置，从而实现精确的刷卡距离控制。除此之外，LF1309还扮演着桥梁的角色，它是MCU安全芯片N1和2.4G射频收发器芯片N2沟通的桥梁。2.4G射频收发器芯片N2采用Nordic公司生产的nRF24L01。该芯片N2工作于2.4GHz工业、科学和医疗（ISM）频段，频率范围为2400MHz至2483.5MHz。如图所示，LF1309芯片有两个SPI接口：SPI_SLAVE、SPI_MASTER。MCU安全芯片N1通过SPI_SLAVE对LF1309芯片进行控制，当CSN_IN为高时，本芯片N3处理SPI接口的数据；当CSN_IN为低时，芯片N3直接将SPI接口所有数据透传到SPI_MASTER上去。
本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，是在读卡器一端，发送2KHz低频交流电磁信号，信号采用Differential Manchester Encoding差分曼彻斯特编码，编码内容包含：读卡器设备编号ID和数据信道的参数。读卡器与RF-SIM卡之间采用2.4GHz的频率，来传输数据，2.4GHz也称为数据信道。RF-SIM卡与读卡器之间采用磁场控制距离检测技术解决距离控制的问题，相对于2.4G射频的电磁场传输方式，低频磁场信号是靠电磁耦合感应原理来传送的，通常感应距离被限制在10cm以内，在近距离刷卡交易时，先通过磁信号进行距离限制和数据参数的读取，再使用2.4G数据信道传送详细数据。
本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，在卡体基板上，以金属层布线的方式，形成一个电磁感应线圈回路，并连接到2K磁控芯片13的输入端。MCU安全芯片12通过SPI接口与2K磁控芯片13连接，MCU安全芯片12端SPI为Master，2K磁控芯片13端SPI为Slave，另外，2K磁控芯片13也通过SPI接口与2.4G射频收发器芯片14相连接。MCU安全芯片12通过自身的ISO7816接口连接到SIM卡体上的铜触点16，通过手机终端的SIM卡座实现与手机的通信。2K磁控芯片13通过卡体上的线圈11接收读卡器发送的磁信号，根据磁场强度识别刷卡距离，从而达到距离控制的目的。
如图4所示，在使用过程中，读卡器发送低频寻卡特征信息；射频SIM卡A判断低频磁感应信号强度是否达到预设的门限值，若是则接收低频寻卡特征信息，并通过射频通道发送寻卡响应信息；读卡器接收寻卡响应信息，并与射频SIM卡A建立射频连接，打开设定时间窗；在设定时间窗关闭时，读卡器中断与射频SIM卡A的交易过程，并再次发送低频寻卡特征信息；若读卡器接收到另外一张射频SIM卡B发送的寻卡响应信息，则存在射频SIM卡冲突。这种方式能够在保证用户使用便捷性的基础上提高RF-SIM卡交易的安全性和可靠性。
上述实施例仅用来进一步说明本实用新型的一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，但本实用新型并不局限于实施例，凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本实用新型技术方案的保护范围内。
Claims (4)
1.一种采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，其特征在于：包括一卡体基板以及集成在该卡体基板的尺寸空间内的电磁感应线圈、MCU安全芯片、2K磁控芯片、2.4G射频收发器芯片、2.4G射频天线和SIM卡标准铜制连接触点；电磁感应线圈与2K磁控芯片相连接，MCU安全芯片通过2K磁控芯片与2.4G射频收发器芯片相连接，2.4G射频收发器芯片与2.4G射频天线相连接，MCU安全芯片与SIM卡标准铜制连接触点相连接。
2.根据权利要求1所述的采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，其特征在于：所述2K磁控芯片的型号为LF1309。
3.根据权利要求1所述的采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，其特征在于：所述2.4G射频收发器芯片的型号为NRF24L01。
4.根据权利要求1所述的采用磁场控制距离检测的RF-SIM卡，其特征在于：所述MCU安全芯片的型号为SHC1228。
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| CN104794521B (zh) * | 2014-01-17 | 2019-01-11 | 紫光同芯微电子有限公司 | 一种非接触射频通信带距离控制的nfc全卡 |
| CN112118004A (zh) * | 2020-11-19 | 2020-12-22 | 四川科道芯国智能技术股份有限公司 | Swp接口电路和终端 |
| CN117032033A (zh) * | 2023-08-23 | 2023-11-10 | 普天轨道交通技术（上海）有限公司 | 一种读写卡功能集成式工业控制一体化装置及其控制方法 |
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