CN209151180U - 一种多功能可穿戴式认证设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多功能可穿戴式认证设备，主控MCU模块与核心安全芯片、显示模块、声音模块、按键模块、NFC模块、蓝牙模块、USB模块、存储模块、电源模块分别连接；紧急销毁模块与核心安全芯片连接。本实用新型提供的多功能可穿戴式认证设备，通过核心安全芯片及NFC、蓝牙、USB三种认证接口，实现NFC身份认证、蓝牙身份认证、USB身份认证三种认证方式、一种认证数据存取功能、一种设备定位功能，并且整体系统能耗低，从而使得该设备拥有多功能、低功耗的特性，有利于该设备应用在多种应用场景、多种应用需求的环境中，从而大大提高认证设备的多功能性和便捷性。

Description

一种多功能可穿戴式认证设备

技术领域：

本实用新型属信息安全认证技术领域，具体涉及一种多功能可穿戴式认证设备。

背景技术：

随着科技的发展，智能化设备越来越多普及，门禁、计算机和各种各样的智能终端都非常方便的实现了很多功能，解决了许多问题，提高了工作效率。但是在应用方便的同时，安全问题也日益加重。不被许可的人员轻易地打开门禁、操作重要终端可能会给公司甚至社会带来巨大损失。另外一些计算机中的重要数据存取需要身份认证后才能操作，如果认证设备本身就带有数据存取的功能，那么对重要数据的使用便捷性将大大提高。随之而来地认证设备，NFC门禁卡、U盾等相关产品，大都是功能单一的认证设备，NFC门禁卡只能作为门禁卡，U盾只为身份认证服务，不能满足某些情况下的实际需求。

认证设备的管理是安全保障中重要的一环，对NFC门禁卡、U盾等认证设备的追踪、定位、统计、管理，需要花费大量的工作去实现。传统的认证设备使用的密码认证、UKey认证、U盾认证等认证方式单一，仅能实现认证功能的功能单一的认证设备，不能实现多种场景需求的多认证方式。传统的认证设备在对认证设备进行管理时，需要人工追踪、统计工作量大，不能满足某些情况下的实际需求。

目前人们的安全意识的逐渐加强，电子技术也在逐渐的发展，身份认证设备越来越多。目前市场上的认证设备普遍功能专一、业务专一，虽然具有更高的认证效率和安全门槛，但在实际应用中缺乏灵活性，应用场景单一，不能满足认证之外相关的其他应用。

发明内容：

针对现有技术中存在的问题和不足，为了实现身份认证设备的多功能化，满足各种应用场景的多种认证方式，提高重要数据的使用便捷性，本实用新型提供一种能够实时有效地定位、监控、统计和身份认证的多功能可穿戴式认证设备。

本实用新型所采取的技术方案：一种多功能可穿戴式认证设备，包括主控MCU模块和核心安全芯片，主控MCU模块和核心安全芯片建立数据通信，主控MCU模块将接受外置模块信息解析后发送给核心安全芯片，接收核心安全芯片反馈的安全数据信息，并按照安全协议打包发出至各外置模块，外置模块包括显示模块、声音模块、按键模块、NFC模块、蓝牙模块、USB模块、存储模块和电源模块，所述主控MCU模块同时与各模块分别连接；设置有紧急销毁模块，该紧急销毁模块同时与核心安全芯片和存储模块的连接，紧急销毁模块输入端连接独立电源，启动紧急销毁模块后独立电源对核心安全芯片和存储模块灌入大电流将其损坏，防止重要信息泄露；所述主控MCU模块负责各个模块之间协同工作，通过NFC模块、蓝牙模块和USB模块与外部通信，对接受的信息处理，响应并反馈处理内容；所述核心安全芯片作为实现认证功能的核心芯片，通过所述主控MCU模块与外部认证请求进行认证通信；所述NFC模块作为与外部认证设备通信的认证功能模块，采用外部射频天线通过I2C接口与主控MCU芯片通信；所述存储模块为用户存取数据提供存储空间，通过主控MCU模块控制核心安全模块和NFC模块，与外部认证设备进行通信认证，实现NFC身份认证功能；所述电源模块通过所述主控MCU模块为其他模块供电，并且在所述主控MCU模块控制下选择性为各个模块性供电。

进一步地，所述主控MCU模块作为主芯片，负责各个模块之间协同工作。通过NFC模块、蓝牙模块、USB模块与外部通信，对接受的信息处理，响应并反馈处理内容。

进一步地，所述核心安全芯片作为实现认证功能的核心芯片，通过所述主控MCU模块与外部认证请求进行认证通信。

进一步地，所述显示模块为设备提供可视化操作界面，实现显示功能，方便人机交互。

进一步地，所述声音模块作为声音输出单元，输出报警声音、功能提示音等。

进一步地，所述按键模块可更方便的对设备进行功能操作。

进一步地，所述NFC模块作为与外部认证设备通信的认证功能模块。

进一步地，所述蓝牙模块作为与外界认证请求通信的认证功能模块，并且作为定位功能的功能实现模块。

进一步地，所述USB模块作为与外界认证请求通信的认证功能模块，并且作为认证数据存取功能的接口。

进一步地，所述存储模块为用户存取数据提供存储空间。

进一步地，所述电源模块通过所述主控MCU模块为其他模块供电，并且在所述主控MCU模块控制下选择性为各个模块性供电，在无认证工作状态下，减小电量损耗，提高电量的利用率，降低整个设备的能源消耗。

进一步地，所述紧急销毁模块为设备销毁开关，可在紧急情况下一键销毁。

进一步地，所述多功能可穿戴式认证设备中的所述蓝牙模块采用低功耗蓝牙设计，降低整体的系统能耗。

该设备通过主控MCU模块控制核心安全模块和NFC模块，与外部认证设备进行通信认证，实现NFC身份认证功能；

该设备通过主控MCU模块控制蓝牙模块，使蓝牙模块工作在认证通信模式，与外部认证设备进行通信认证，实现蓝牙身份认证功能；

该设备通过主控MCU模块控制核心安全模块和USB模块，使USB模块工作在认证通信模式，与外部认证设备进行通信认证，实现USB身份认证功能；

该设备通过主控MCU模块控制蓝牙模块，使蓝牙模块工作在定位模式，与外部认证设备进行实时定位通信，实现设备定位功能；

该设备通过主控MCU模块控制核心安全模块、USB模块、存储模块，与外部认证设备进行通信认证，实现认证数据存取功能。

本实用新型的有益效果：本发明提供的多功能可穿戴式认证设备，通过核心安全芯片及NFC、蓝牙、USB三种认证接口，实现NFC身份认证、蓝牙身份认证、USB身份认证三种认证方式、一种认证数据存取功能、一种设备定位功能，并且整体系统能耗低，从而使得该设备拥有多功能、低功耗的特性，有利于该设备应用在多种应用场景、多种应用需求的环境中，从而大大提高认证设备的多功能性和便捷性。

附图说明：

图1是多功能可穿戴式认证设备身份认证流程图。

图2是多功能可穿戴式认证设备认证数据存取流程图。

图3是多功能可穿戴式认证设备定位、统计功能实现流程图

图4是多功能可穿戴式认证设备技术方案示意图。

图5是多功能可穿戴式认证设备整体连接关系框图。

图6是多功能可穿戴式认证设备与外部认证设备通信关系框图。

图7是多功能可穿戴式认证设备内部程序工作流程图。

图8是多功能可穿戴式认证设备外观结构示意图。

具体实施方式：

为了更清楚的说明本实用新型，以下结合附图1-8对本发明的示例性实施例进行详细地描述。

如图5、图6所示，本实用新型的一种多功能可穿戴式认证设备，具体包括主控MCU芯片、核心安全芯片、显示屏、蜂鸣器、按键、NFC、低功耗蓝牙、Micro-USB、Flash、电源、紧急销毁开关。图8中设置了确认按键、取消按键、上翻按键、下翻按键和认证开关按键。

其中，主控MCU芯片，具有SIP、I2C、GPIO、USB、UART等多种通信接口，支持多种通讯协议，负责解析来自外部的请求，协调各个模块之间的工作，是认证设备的控制中心。主要工作有：1、接收来自NFC/低功耗蓝牙/Micro-USB的数据信息，解析后发送给核心安全芯片。接收核心安全芯片反馈的数据信息，并按照不同协议打包，发送给NFC/低功耗蓝牙/Micro-USB。2、对flash进行存取操作。3、接收按键输入信息，处理接收的信息或反馈到显示屏上显示。4、将内部处理信息发送到显示屏上显示。5、向蜂鸣器发送信号。

其中，核心安全芯片，采用32位安全CPU内核的高性能安全SoC芯片，提供秘钥存储、数据加解密、身份认证等功能，是认证设备的核心芯片，通过SPI接口与主控MCU芯片通信。

其中，显示屏，具有显示信息功能，实时显示当前时间、电量、工作状态等信息，方便人机交互，通过SPI接口与主控MCU芯片通信。

其中，蜂鸣器，响应主控MCU芯片的信号，发出提醒音，通过GPIO接口与主控MCU芯片通信。

其中，按键，该设备具有5个按键：确认按键、取消按键、上翻按键、下翻按键和认证开关按键，通过GPIO接口与主控MCU芯片通信。

其中，NFC，采用外部射频天线设计，通过I2C接口与主控MCU芯片通信。

其中，Micro-USB电路，采用USB接口设计，符合USB2.0规范。

其中，低功耗蓝牙，采用低功耗蓝牙芯片，具有链路加密功能，通过SPI接口与主控MCU芯片通信，支持蓝牙4.0协议。

其中，电源，采用锂电池电源，可实现电池重复充电，为整个设备提供供电力保障。

其中，Flash，存储用户数据，数据掉电不丢失，通过I/O Bus与主控MCU芯片通信。

其中，紧急销毁开关，实现紧急销毁功能，开关通过电力线控制电源与核心安全芯片、Flash的连接。该开关为物理开关，不受主控MCU芯片或其他模块影响。当开关打开时，电源对核心安全芯片、Flash灌入大电流将其损坏，防止重要信息泄露。

需要说明的是，上述主控MCU模块用于对该设备中的其他各个装置进行控制。上述低功耗蓝牙在设备启动后，一直处于定位模式开启状态，仅当用户使用身份认证时关闭定位模式，认证完成后低功耗蓝牙继续工作在定位模式。上述Micro-USB，当用户使用USB身份认证功能时进入USB身份认证模式，在用户USB身份认证通过后认证数据存取功能允许被使用。

下面结合实施例进一步说明。

具体的，用户在使用该设备时，首先根据所处应用场景判断需要使用的设备功能。

在本实施例中的多功能可穿戴式认证设备作为身份认证设备时，用户需要使用身份认证的功能时，使用按键在NFC、蓝牙、USB身份认证三个选项中选择需要使用的一种认证选项。在认证结束后使用按键关闭该认证选项。附图1：多功能可穿戴式认证设备认证流程图。

选择NFC身份认证：用户使用按键选择发起NFC认证功能，主控MCU根据按键选择，启动NFC进入工作状态，此时Micro-USB处于关闭状态，低功耗蓝牙处于定位模式。将该设备外部认证设备贴到外部认证设备NFC识别区域，该设备通过NFC近场通信与外部认证设备进行通信认证，实现身份认证的应用。

选择蓝牙身份认证：用户使用按键选择发起蓝牙认证功能，主控MCU根据按键选择，使低功耗蓝牙从定位模式进入通信模式，此时NFC、Micro-USB处于关闭状态。该设备通过蓝牙通信与外部认证设备进行通信认证，实现身份认证的应用。

选择USB身份认证：用户使用按键选择发起USB认证功能，主控MCU根据按键选择，使USB进入工作状态，此时NFC处于关闭状态，低功耗蓝牙处于定位模式。将该设备通过USB数据线与外部认证设备连接，通过USB数据线相互传递数据，进行通信认证，实现身份认证的应用。

其内部程序工作流程为：

1、用户使用按键发起NFC/蓝牙/USB认证。

2、主控MCU接收按键信息，处理接收的信息并实时反馈按键操作到显示屏上显示，用户根据屏幕提示完成身份认证开启。

3、用户将多功能可穿戴式认证设备连接或靠近外部认证设备，NFC/蓝牙/USB接收外部认证设备的认证信息D1。认证信息为外部认证设备的内部认证命令产生的随机数N1。

4、主控MCU对NFC/蓝牙/USB接收的认证信息进行数据格式解析，并将解析后的随机数N传递给核心安全芯片。

5、核心安全芯片利用内部存储的秘钥K1对随机数N进行AES加密,生产密文M，并将密文M 产地给主控MCU。

6、主控MCU对密文M打包成传输数据包D2，传递给NFC/蓝牙/USB发送出去。

7、外部认证设备接收D2，利用内部秘钥K2计算出随机数N2,对比N1是否等于N2，如果相等则认证通过，否则认证失败。外部认证设备将认证结果返回多功能可穿戴式认证设备。

8、主控MCU对NFC/蓝牙/USB接收的信息进行数据格式解析，对返回结果处理，将认证结果反馈给显示屏及蜂鸣器，提示身份认证结束。

附图7：多功能可穿戴式认证设备内部程序工作流程图

在本实施例中的多功能可穿戴式认证设备需要实现数据存取功能时，用户使用按键选择进入USB身份认证选项。该设备通过USB数据线与外部认证设备连接进行通信认证，在该设备通过外部认证设备后，进入认证数据存取选项进行数据存取操作，操作完成后使用按键关闭USB身份认证选项。其内部程序流程为：

1、使用USB认证方式完成上述身份认证过程后，用户使用按键选择数据存取功能。

2、主控MCU对按键信息响应，准备读写FLASH。

3、外部设备通过USB接口及主控MCU，开始对FLASH进行数据读写操作，完成数据存取功能

4、数据存取完成后，用户关闭USB认证。

附图2：多功能可穿戴式认证设备认证数据存取流程图

多功能可穿戴式认证设备在无认证任务时，可实现设备定位、设备监管、设备统计等功能。该设备在开启后即被后台系统实时监控，方便管理人员对该设备进行定位、监管、统计等管理措施。与GPS定位相比，蓝牙定位相对来说较适合用于室内定位、统计，定位精确度高。其内部程序流程为：

1、多功能可穿戴式认证设备开机后，蓝牙模块启动进入低功耗状态，且在无认证操作下一直处于该状态

2、主控MCU模块控制蓝牙模块在低功耗状态下工作于广播模式，与外部设备实时通信定位

3、用户需要使用认证功能时，主控MCU模块控制蓝牙模块关闭广播模式，进入认证流程

4、认证流程结束后，主控MCU模块控制蓝牙模块继续在低功耗状态下工作于广播模式

附图3：多功能可穿戴式认证设备定位、统计功能实现流程图

该设备采用的低功耗蓝牙，在定位模式下能耗极低，即使在一直工作的状态下，其消耗的电量也不会对该设备的续航产生影响。该设备的主控MCU芯片对各个外部单元管控，切断处于飞工作状态下的单元模块供电电源，使整个设备更加低功耗，增加整个系统的续航时间。该设备的低功耗处理，使得该设备具有低功耗的特性，为设备的便携性，可用性提供了保证。

Claims (8)

1.一种多功能可穿戴式认证设备，包括主控MCU模块和核心安全芯片，其特征在于，主控MCU模块和核心安全芯片建立数据通信，主控MCU模块将接受外置模块信息解析后发送给核心安全芯片，接收核心安全芯片反馈的安全数据信息，并按照安全协议打包发出至各外置模块，外置模块包括显示模块、声音模块、按键模块、NFC模块、蓝牙模块、USB模块、存储模块和电源模块，所述主控MCU模块同时与各模块分别连接；设置有紧急销毁模块，该紧急销毁模块同时与核心安全芯片和存储模块的连接，紧急销毁模块输入端连接独立电源；所述主控MCU模块通过NFC模块、蓝牙模块和USB模块与外部通信，对接受的信息处理，响应并反馈处理内容；所述核心安全芯片作为实现认证功能的核心芯片，通过所述主控MCU模块与外部认证请求进行认证通信；所述NFC模块作为与外部认证设备通信的认证功能模块，采用外部射频天线通过I2C接口与主控MCU芯片通信；所述存储模块为用户存取数据提供存储空间，通过主控MCU模块控制核心安全模块和NFC模块，与外部认证设备进行通信认证，实现NFC身份认证功能；所述电源模块通过所述主控MCU模块为其他模块供电，并且在所述主控MCU模块控制下选择性为各个模块性供电。

2.根据权利要求1所述的多功能可穿戴式认证设备，其特征在于，所述显示模块为设备提供可视化操作界面，实现显示功能，方便人机交互；所述声音模块作为声音输出单元，输出报警声音和功能提示音；所述蓝牙模块作为与外界认证请求通信的认证功能模块，并且作为定位功能的功能实现模块。

3.根据权利要求1所述的多功能可穿戴式认证设备，其特征在于，所述紧急销毁模块为设备销毁开关，在紧急情况下一键销毁。

4.根据权利要求1所述的多功能可穿戴式认证设备，其特征在于，通过主控MCU模块控制蓝牙模块，使蓝牙模块工作在认证通信模式，与外部认证设备进行通信认证实现蓝牙身份认证功能。

5.根据权利要求1所述的多功能可穿戴式认证设备，其特征在于，通过主控MCU模块控制蓝牙模块，使蓝牙模块工作在定位模式，与外部认证设备进行实时定位通信实现设备定位功能。

6.根据权利要求1或4或5所述的多功能可穿戴式认证设备，其特征在于，所述蓝牙模块采用低功耗蓝牙设计。

7.根据权利要求1所述的多功能可穿戴式认证设备，其特征在于，所述USB模块作为与外界认证请求通信的认证功能模块，并且作为认证数据存取功能的接口；通过主控MCU模块控制核心安全模块和USB模块，使USB模块工作在认证通信模式，与外部认证设备进行通信认证实现USB身份认证功能。

8.根据权利要求1所述的多功能可穿戴式认证设备，其特征在于，通过主控MCU模块控制核心安全模块、USB模块和存储模块，与外部认证设备进行通信认证实现认证数据存取功能。