CN206788871U - 通信装置和家电设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种通信装置及家电设备，其中，该通信装置设置在家电设备上，包括：通信芯片、安全芯片以及连接所述通信芯片和所述安全芯片的总线；所述通信芯片与所述安全芯片通过所述总线连接。通过本实用新型提出的通信装置，能够实现硬件加密，提高数据加密的安全性和可靠性。

Description

通信装置和家电设备

技术领域

本实用新型涉及智能家居领域，尤其涉及一种通信装置和家电设备。

背景技术

由家电设备组成的物联网中，家电设备可以在物联网中进行数据传输。为了保证数据在设备之间传输的安全性，现有的家电设备在数据发送之前，通常采用软件加密的方式对数据进行加密，再通过家电设备上的通信芯片将由软件加密后的数据发送出去。

然而，通过软件方式对数据进行加密的运算量较大，不仅影响加密端主机的性能，而且加密数据容易遭受攻击而被破解，软件加密的安全性和可靠性较差。

实用新型内容

本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本实用新型的第一个目的在于提出一种通信装置，该通信装置包括通信芯片、安全芯片以及连接通信芯片和安全芯片的总线，通过安全芯片进行硬件加密，以克服软件加密方式存在的安全性和可靠性差的问题。

本实用新型的第二个目的在于提出一种家电设备。

为达上述目的，本实用新型第一方面实施例提出了一种通信装置，该通信装置设置在家电设备上，包括：通信芯片、安全芯片以及连接所述通信芯片和所述安全芯片的总线；

所述通信芯片与所述安全芯片通过所述总线连接。

本实用新型第一方面实施例提出的通信装置，通过在家电设备上设置安全芯片，并通过总线将家电设备上的通信芯片和安全芯片连接，能够实现在通过通信芯片发送数据之前，通过安全芯片对数据进行硬件加密，提高数据加密的安全性和可靠性。

为达上述目的，本实用新型第二方面实施例提出了一种家电设备，包括第一方面实施例提出的通信装置。

本实用新型第二方面实施例提出的家电设备，通过设置通信芯片和安全芯片，并通过总线将通信芯片和安全芯片连接，能够实现硬件加密，提高数据加密的安全性和可靠性。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本实用新型一实施例提出的通信装置的结构示意图；

图2是本实用新型另一实施例提出的通信装置的结构示意图；

图3是本实用新型另一实施例提出的通信装置的结构示意图；

图4是SPI总线连接SPI接口的示意图；

图5是本实用新型另一实施例提出的通信装置的结构示意图；

图6是I2C总线连接I2C接口的示意图；

图7是本实用新型另一实施例提出的通信装置的结构示意图；

图8是UART总线连接UART接口的示意图；

图9为UART总线的数据传输格式结构图；

图10为本实用新型一实施例提出的家电设备的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。相反，本实用新型的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本实用新型一实施例提出的通信装置的结构示意图。

如图1所示，该通信装置10包括：通信芯片101、安全芯片102以及连接通信芯片101和安全芯片102的总线103，通信芯片101与安全芯片102通过总线103相连。

本实施例中，通信装置10可以设置在家电设备上。通信芯片101通过总线103与安全芯片102进行通信。安全芯片102可以对要传输的数据进行加密，然后安全芯片102将加密后数据通过总线103传输至通信芯片102，从而实现可靠性和安全性较高的硬件加密。

优选地，如图2所示，在如图1所示实施例的基础上，可以在通信芯片101上设置有第一总线接口1011，在安全芯片102上设置有第二总线接口1021。其中，第一总线接口1011和第二总线接口1021的接口类型一致，第一总线接口1011和第二总线接口1021通过总线103相连。

本实施例中，根据所使用的通信芯片101和安全芯片102的芯片种类不同，第一总线接口1011和第二总线接口1021的接口类型也不一定相同，连接第一总线接口1011和第二总线接口1021的总线103的类型便不同。比如，当通信芯片101和安全芯片102采用的芯片类型为瑞昱(Realtek)芯片系列或高通(Qualcomm)芯片系列时，第一总线接口1011和第二总线接口1021的接口类型可以是串行外设接口(Serial Peripheral Interface，SPI)，此时，总线103为SPI总线。当通信芯片101和安全芯片102采用的芯片类型为其他厂家的芯片时，可以根据通信芯片101和安全芯片102上设置的第一总线接口1011和第二总线接口1021的接口类型选择与其类型对应的连接总线，比如，选择SPI总线、内部整合电路(Inter-Integrated Circuit，I2C)总线或者通用异步收发传输器(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter，UART)总线连接第一总线接口1011和第二总线接口1021。

本实施例提出的通信装置，通过在家电设备上设置安全芯片，并通过总线将家电设备上的通信芯片和安全芯片连接，能够实现在通过通信芯片发送数据之前，通过安全芯片对数据进行硬件加密，提高数据加密的安全性和可靠性。

图3是本实用新型另一实施例提出的通信装置的结构示意图。

如图3所示，在如图2所示的基础上，该通信装置10中，第一总线接口1011和第二总线接口1021的接口类型均为SPI接口，连接第一总线接口1011和第二总线接口1021所使用的总线103为SPI总线1031，SPI总线1031的一端与第一总线接口1011连接，另一端与第二总线接口1021连接。

本实施例中，通过SPI总线1031连接第一总线接口1011和第二总线接口1021，能够实现通信芯片101和安全芯片102之间的通信。

本实施例中，通信芯片101为主芯片，安全芯片102为从芯片，通信芯片101和安全芯片102的工作模式为主从模式。

本实施例中，SPI接口包括三根总线，分别为时钟信号线、串行输出数据线和串行输入数据线，即设置于通信芯片101中的第一总线接口1011和设置于安全芯片102中的第二总线接口1021均包括时钟信号线、串行输出数据线和串行输入数据线。为了能够通过SPI总线1031连接第一总线接口1011和第二总线接口1021，SPI总线1031相应地也包括时钟信号线、串行输出数据线和串行输入数据线。

其中，时钟信号线由通信芯片101控制，当没有时钟跳变时，安全芯片102不采集或传送数据；串行输出数据线指的是主机输出/从机输入数据线，用于通信芯片101将数据输出至安全芯片102；串行输入数据线指的是主机输入/从机输出数据线，用于通信芯片101接收安全芯片102输出的数据。

可选地，在一些实施例中，SPI接口除了包括上述三根信号线外，还可以包括片选信号线，也称为从机使能信号线。片选信号线由通信芯片101控制，用于控制安全芯片102是否被选中，当片选信号为预先规定的使能信号(高电位或低电位)时，表示选中安全芯片102，对安全芯片102的操作才有效。相应地，SPI总线1031也包括片选信号线。

具体地，通过SPI总线1031连接第一总线接口1011和第二总线接口1021的示意图如图4所示，图4是SPI总线连接SPI接口的示意图。

如图4所示，第一总线接口1011的时钟信号线1-1通过SPI总线1031的时钟信号线3-1与第二总线接口1021的时钟信号线2-1相连；第一总线接口1011的串行输出数据线1-2通过SPI总线1031的串行输出数据线3-2与第二总线接口1021的串行输出数据线2-2相连；第一总线接口1011的串行输入数据线1-3通过SPI总线1031的串行输入数据线3-3与第二总线接口1021的串行输入数据线2-3相连。

可选地，当SPI接口和SPI总线1031包括片选信号线时，如图4所示，第一总线接口1011的片选信号线1-4通过SPI总线1031的片选信号线3-4与第二总线接口1021的片选信号线2-4相连。

实际应用中，通信芯片101和安全芯片102上还设置有供电端(VCC)和接地端(GND)。其中，通信芯片101中的VCC与安全芯片102的VCC连接，通信芯片101中的GND与安全芯片102的GND连接。

本实施例中，在通过SPI总线1031连接第一总线接口1011和第二总线接口1021的条件下，通信芯片101与安全芯片102通信时，通信芯片101将移位寄存器中的数据从高位到低位逐位经串行输出数据线1-2输出至安全芯片102，同时经串行输入数据线1-3接收安全芯片102输出的数据，并按照从高位到低位的顺序逐位存储在移位寄存器中。在通信芯片101发送完一个字节之后，从安全芯片102接收的一个字节的数据同时存入移位寄存器中，通过SPI总线1031进行数据传输的实质是通信芯片101和安全芯片102之间的数据交换。

SPI总线的传输速率可达几Mbps，是一种高速、同步的全双工通信总线，可以作为主机或从机工作，提供频率可编程的时钟信号线，能够发送结束中断标志以及写冲突保护和总线竞争保护，因此，本实施例中，通过SPI总线实现通信芯片和安全芯片之间的通信，能够提高传输效率和数据传输的安全性。

图5是本实用新型另一实施例提出的通信装置的结构示意图。

如图5所示，在如图2所示的基础上，该通信装置10中，第一总线接口1011和第二总线接口1021的接口类型均为I2C总线接口，连接第一总线接口1011和第二总线接口1021所使用的总线103为I2C总线1032，I2C总线1032的一端与第一总线接口1011连接，另一端与第二总线接口1021连接。

本实施例中，通过I2C总线1032连接第一总线接口1011和第二总线接口1021，能够实现通信芯片101和安全芯片102之间的通信。I2C总线1032包括两条线路，一条是串行数据线SDA，另一条是串行时钟线SCL。当数据传输时，SDA线必须在SCL线的高电平周期内保持稳定；SDA线的跳变表示数据传输的开始或结束，只有在SCL线处于低电平的状态时，SDA线的电平状态才能改变。相应地，I2C接口也包括串行数据线和串行时钟线。

具体地，通过I2C总线1032连接第一总线接口1011和第二总线接口1021的示意图如图6所示，图6是I2C总线连接I2C接口的示意图。

如图6所示，第一总线接口1011的串行数据线6-1-1通过I2C总线的1032的串行数据线6-3-1与第二总线接口1021的串行数据线6-2-1相连；第一总线接口1011的串行时钟线6-1-2通过I2C总线的1032的串行时钟线6-3-2与第二总线接口1021的串行时钟线6-2-2相连。

实际应用中，通信芯片101和安全芯片102上还设置有VCC和GND。其中，通信芯片101中的VCC与安全芯片102的VCC连接，通信芯片101中的GND与安全芯片102的GND连接。

I2C总线1032在传送数据的过程中共有三种信号，分别为开始信号、结束信号和应答信号。其中，SCL线处于高电平状态，SDA线的电平状态由高电平向低电平跳变时的信号为开始信号，产生开始信号时开始传送数据；SCL线处于高电平状态，SDA线的电平状态由低电平向高电平跳变时的信号为结束信号，产生结束信号时停止传送数据；接收端在接收到8bit的数据后，向发送端发出特定的低电平脉冲，表示已收到数据，该特定的低电平脉冲即为应答信号。

本实施例中，通信芯片101为主芯片，安全芯片102为从芯片，通信芯片101和安全芯片102的工作模式为主从模式。

本实施例中，当通信芯片101向安全芯片102发送数据时，其数据发送过程可以描述为：

Step1，通信芯片101发起开始信号；

Step2，通信芯片101发送安全芯片102的地址(7bit)和写操作(w位设为0，1bit)，并等待应答信号；

Step3，安全芯片102向通信芯片101发送应答信号；

Step4，通信芯片101发送寄存器地址(8bit)，等待应答信号；

Step5，安全芯片102向通信芯片101发送应答信号；

Step6，通信芯片101向安全芯片102发送数据(8bit)，并等待应答信号；

Step7，安全芯片102向通信芯片101发送应答信号；

Step8，当通信芯片101向安全芯片102发送多个字节的数据时，重复执行Step6和Step7；

Step9，通信芯片101发起结束信号，数据传输结束。

需要说明的是，通信芯片101每发送完8bit的数据，均等待安全芯片102发送应答信号。若安全芯片102发送应答信号，此时SDA线的电平状态向低电平跳变，可以再次开始传送数据；若安全芯片102未发送应答信号，则SDA线的电平状态向高电平跳变，此时通信芯片101发起重启或结束信号。

当通信芯片101接收安全芯片102发送的数据时，其数据接收过程可以描述为：

Step1，通信芯片101发起开始信号；

Step2，通信芯片101发送安全芯片102的地址(7bit)和写操作(w位设为1，1bit)，并等待应答信号；

Step3，安全芯片102向通信芯片101发送应答信号；

Step4，通信芯片101发送寄存器地址(8bit)，等待应答信号；

Step5，安全芯片102向通信芯片101发送应答信号；

Step6，通信芯片101再次发起开始信号；

Step7，通信芯片101发送安全芯片102的地址(7bit)和读操作(r位设为1，1bit)，并等待应答信号；

Step8，安全芯片102向通信芯片101发送应答信号；

Step9，安全芯片102向通信芯片101发送数据(8bit)，并等待应答信号；

Step10，通信芯片101向安全芯片102发送应答信号；

Step11，当通信芯片101需要读取安全芯片102中的多个字节的数据时，重复执行Step9和Step10；

Step12，通信芯片101发起结束信号，停止接收数据。

本实施例中，通过I2C总线实现通信芯片与安全芯片之间的通信，控制方式简单，数据传输中可以通过冲突检测和仲裁防止数据被破坏，能够保证数据传输的安全性。

图7是本实用新型另一实施例提出的通信装置的结构示意图。

如图7所示，在如图2所示的基础上，该通信装置10中，第一总线接口1011和第二总线接口1021的接口类型均为UART接口，连接第一总线接口1011和第二总线接口1021所使用的总线103为UART总线1033，UART总线1033的一端与第一总线接口1011连接，另一端与第二总线接口1021连接。

本实施例中，通过UART总线1033连接第一总线接口1011和第二总线接口1021，能够实现通信芯片101和安全芯片102之间的通信。

UART总线是一种通用的异步串行双向通信总线，可以实现全双工传输和接收。其中，串行通信是指利用一条传输线将数据逐位地顺序传送，异步通信指的是以一个字符为传输单位，通信中两个字符间的时间间隔不固定，但在同一个字符中的两个相邻位间的时间间隔是固定的。UART总线具有通信线路简单的特点，利用简单的线缆即可实现通信，成本较低，适用于远距离通信。

UART总线包括发送数据线和接收数据线。相应地，UART接口也包括发送数据线和接收数据线。图8是UART总线连接UART接口的示意图。

如图8所示，第一总线接口1011的发送数据线8-1-1通过UART总线1033的发送数据线8-3-1与第二总线接口1021的发送数据线8-2-1相连；第一总线接口1011的接收数据线8-1-2通过UART总线1033的接收数据线8-3-2与第二总线接口1021的接收数据线8-2-2相连。

实际应用中，通信芯片101和安全芯片102上还设置有VCC和GND。其中，通信芯片101中的VCC与安全芯片102的VCC连接，通信芯片101中的GND与安全芯片102的GND连接。

通过UART总线进行数据传输时，数据传输格式如图9所示。图9中，各数据位的含义如下：

起始位：用于发出一个逻辑“0”信号，表示传输字符的开始；

数据位：可以是5～8位逻辑“0”或“1”。如ASCII码(7位)，扩展BCD码(8位)，数据传输时从低位开始传输；

校验位：数据位加上检验位后，使得“1”的位数为偶数(偶校验)或奇数(奇校验)；

停止位：用于表示一个字符数据的结束，可以是1位、1.5位、2位的高电平；

空闲位：当空闲位处于逻辑“1”状态时，表示当前线路上没有数据传送。

由于UART总线支持异步通信，而异步通信是按字符传输的，接收设备在收到起始信号之后只要在一个字符的传输时间内能和发送设备保持同步就能正确接收。因此，本实施例中，通过UART总线连接第一总线接口和第二总线接口以实现通信芯片与安全芯片之间的通信，能够提高数据的传输效率、安全性和可靠性。

为了实现上述实施例，本实用新型还提出了一种家电设备，如图10所示，该家电设备100包括上述实施例提出的通信装置10。

需要说明的是，前述对通信装置实施例的解释说明也适用于本实施例的家电设备，其实现原理类似，此处不再赘述。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本实用新型的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本实用新型的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(RAM)，只读存储器(ROM)，可擦除可编辑只读存储器(EPROM或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(CDROM)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。

应当理解，本实用新型的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

此外，在本实用新型各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (9)

1.一种通信装置，其特征在于，所述通信装置设置在家电设备上，包括：

通信芯片、安全芯片以及连接所述通信芯片和所述安全芯片的总线；

所述通信芯片与所述安全芯片通过所述总线连接；

所述安全芯片用于对要传输的数据进行加密，并将加密后数据通过所述总线传输至所述通信芯片。

2.根据权利要求1所述的通信装置，其特征在于，所述通信芯片设置有第一总线接口，所述安全芯片设置有第二总线接口，所述第一总线接口与所述第二总线接口的接口类型一致，所述第一总线接口与所述第二总线接口通过所述总线连接。

3.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，所述第一总线接口和所述第二总线接口均为SPI接口；所述总线为SPI总线，所述SPI总线的一端与所述第一总线接口连接，另一端与所述第二总线接口连接。

4.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，所述串行外设接口包括三根信号线，所述三根信号线分别为：时钟信号线、串行输出数据线、串行输入数据线；相应地，所述SPI总线包括所述三根信号线。

5.根据权利要求3所述的通信装置，其特征在于，所述串行外设接口包括四根信号线，所述四根信号线分别为：时钟信号线、串行输出数据线、串行输入数据线以及片选信号线；相应地，所述SPI总线包括所述四根信号线。

6.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，所述第一总线接口和所述第二总线接口均为I2C总线接口，所述总线为I2C总线，所述I2C总线的一端与所述第一总线接口连接，另一端与所述第二总线接口连接。

7.根据权利要求2所述的通信装置，其特征在于，所述第一总线接口和所述第二总线接口均为UART接口，所述总线为UART总线，所述UART总线的一端与所述第一总线接口连接，另一端与所述第二总线接口连接。

8.根据权利要求4-6任一项所述的通信装置，其特征在于，所述通信芯片为主芯片，所述安全芯片为从芯片，所述通信芯片和所述安全芯片的工作模式为主从模式。

9.一种家电设备，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的通信装置。