TWI469552B - 結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置 - Google Patents

Description

結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置

一種行動通訊裝置，特別有關於一種結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置。

近場通訊(Near Field Communication，NFC)技術是一種近距離的無線通訊技術，其能夠利用13.56MHz的頻帶，應用射頻辨識(Radio-frequency identification，RFID)技術在短距離上以低功率來傳送資料，並適合應用在電子錢包與悠遊卡等電子商務上，以及門禁管制等身分識別上。

承上述，目前有些手機已具備近場通訊技術的功能，而能提供電子錢包與悠遊卡等便利的電子商務服務。如此，使用者在外出時只要攜帶這種手機，而不需要另外攜帶錢包，便可以進行購物以及使用大眾輸系統；其中，最著名的是NTT DoCoMo的i-mode行動錢包，藉由將Sony Felica非接觸式整合電路(integrated circuit，IC)焊接到NTT的第三代通訊(3rd-generation)行動電話之主機板上來實現。其他方法包含使用Philips近場通訊IC及天線。因為若欲使用行動錢包功能，則必須購買一支新的電話，所以這些方法皆具有高投資成本的缺點。將行動錢包功能加入到(Subscriber Identity Module，SIM)卡中將比起購買一支新的電話有更高的成本效益，而且該近場通訊IC及天線會影響到在主機板上的多個電子元件(例如電容、電感、電阻、二極體與電晶體等)的擺設。因此，這種手機在電路設計方面會遇到很多困難。

鑒於以上的問題，本發明在於提供一種結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其係根據不同的訊號發射源所發出的傳輸訊號，用以決定行動通訊裝置的存取模式。

本發明所揭露之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置包括：裝置本體具有第一連接介面並記錄存取管理程序。外接模組包括第二連接介面、控制模組、近場通訊模組與安全模組。近場通訊模組具有第一天線與射頻單元，第一天線連接於射頻單元。安全模組具有第二天線與智能卡單元，第二天線電性連接於智能卡單元。近場通訊模組電性連接於安全模組。控制模組電性連接於近場通訊模組、安全模組與第二連接介面。

本發明所提供的結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置可以根據不同的訊號發射源而切換為相應的存取模式，使得行動訓裝置可以藉由近場通訊或智能卡等協定進行相應的資料存取。

有關本發明的特徵與實作，茲配合圖式作最佳實施例詳細說明如下。

本發明可應用在行動電話(mobile phone)、平板電腦(tablet pc)、筆記型電腦(notebook)、多媒體播放器(media player)、個人數位助理(Personal Digital Assistant，PDA)或上述裝置之組合。請參考第1A圖所示，其係為本發明之架構示意圖。本發明的行動通訊裝置100係為裝置本體110與外接模組120所構成。裝置本體110具有處理單元111、儲存單元112、第一連接介面113與顯示單元114。處理單元111電性連接於顯示單元114、儲存單元112與第一連接介面113。

儲存單元112可從快閃記憶體(Flash memory)、唯讀記憶體(Read Only Memory，ROM)、隨機存取記憶體(Random Access Memory，RAM)、硬碟(Hard Disk)或前述中的任一組合。儲存單元112用以儲存行動通訊裝置100的作業系統、相關應用程式、存取管理程序131與卡片資料的存取程式。例如：媒體播放(media player)程序、網頁瀏覽(browser)程序、通訊錄程序或記事本程序等。處理單元111可透過作業系統從儲存單元112中調用相關程序，並執行所調用的程序。處理單元111在執行前述的應用程式時，可以透過顯示單元114播放所執行的進度或結果。本發明的存取管理程序131用以管理各存取程式，使得不同的訊號發射源可以選擇對應的存取程式(訊號發射源之種類與運作方式將於後文詳述)。

第一連接介面113的種類可根據行動通訊裝置100的種類所決定。例如：第一連接介面113可以設定為三隻連接腳位，但連接腳位並非僅限於此一數量。或者是透過現有的傳輸協議(例如：通用輸入/出接腳(General Purpose I/O，GPIO)、通用非同步收發傳輸器(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，UART)、加密資料輸出輸入腳位(Secure Digital Input/output，SDIO)、通用序列匯流排(Universal Serial Bus，USB))或序列周邊介面匯流排(Serial Peripheral Interface Bus，SPI)。

外接模組120係設置於裝置本體110的外側，而外接模組120可以是但不限定為電池背蓋或保護套，如第1B圖與第1C圖所示。外接模組120也可以透過連接電纜的方式連接於裝置本體110。外接模組120具有第二連接介面121、控制模組122、近場通訊模組123與安全模組124。第二連接介面121的種類係對應於第一連接介面113。控制模組122電性連接於第二連接介面121、近場通訊模組123與安全模組124。而近場通訊模組123可透過單線協定(Single Wire Protocol，SWP)連接於安全模組124。近場通訊模組123更包括第一天線1231與射頻單元1232。第一天線1231電性連接於射頻單元1232。安全模組124更包括第二天線1241與智能卡單元1242。第二天線1241電性連接於智能卡單元1242。智能卡單元1242用以對智能卡進行相關的資料處理。智能卡單元1242可以是但不限定為SIM卡，也可以是晶片卡等相關的智能卡。

第一天線1231用以傳輸近場通訊協定的無線訊號。射頻單元1232用以處理所接收的無線訊號(例如：調變/解調變之處理)。一般而言，近場通訊的傳輸模式可分為三種，其係分別為：卡片模式(Card emulation)、點對點模式(Peer-to-Peer mode)與讀卡機模式(Reader/writer mode)。卡模式就是將裝置本體110視為一張採用RFID技術的IC卡，使得其他讀卡機可以讀取裝置本體110的資料。此種方式下，有一個極大的優點，那就是卡片(意即裝置本體110)通過讀卡器的射頻單元1232來供電，即便是行動通訊裝置100(如手機)在沒電時也可以進行讀取。

點對點模式可提供兩具有近場通訊的裝置進行數據的交換。將兩個具備近場通訊功能的設備連結能實現數據點對點傳輸，如下載音樂、交換圖片或者同步設備通訊錄。因此通過近場通訊的傳輸，使得多個設備如數位相機、平板電腦、筆記型電腦或手機之間，都可以交換資料或者服務。而讀卡器模式可作為非接觸讀卡器使用，比如從海報或者展覽信息電子標籤上讀取相關信息。本發明可根據不同的訊號發射源，進而決定近場通訊的運作模式。

為清楚說明本發明的運作流程，還請參考第2圖所示，其係為本發明之運作流程示意圖。

步驟S210：選擇訊號發射源；

步驟S220：將行動通訊裝置移向訊號發射源；

步驟S230：由外接模組判斷訊號發射源的種類；

步驟S240：根據該訊號發射源的種類選擇近場通訊模組或安全模組，並決定相應的存取模式；以及

步驟S250：外接模組將根據相應的存取模式進行資料的傳輸，並透過存取管理程序輸出處理結果。

首先，使用者將行動通訊裝置100移向任一訊號發射源。訊號發射源的種類可能為具有近場通訊標籤(tag)的物件(下文稱為近場通訊標籤物件)、近場通訊讀卡機、智能卡(Smart Card)或智能卡讀卡機(Smart Card Reader)。當行動通訊裝置100接近訊號發射源時，控制模組122會對訊號發射源的種類進行判斷。接著，控制模組122根據訊號發射源的種類進而決定存取模式。以下針對各種訊號發射源進行說明。

【第一種實施態樣】

本發明的第一實施態樣中係以近場通訊標籤元件作為訊號發射源，並將行動通訊裝置100設定為近場通訊協定的點對點傳輸模式(peer-to-peer mode)。在此一實施態樣中的裝置本體110更具有第一存取程式311。請配合第3圖所示，其係為本發明之第一種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

在此一實施態樣中，裝置本體110會透過存取管理程序131選擇第一存取程式311，用以讀取近場通訊標籤物件321。第一存取程式311則相對於前文中所述的存取程式。為能與下文中在不同裝置中的存取程式有所區隔，因此根據不同訊號發射源的種類而將存取程式給予不同的定義。若是訊號發射源係為RFID卡片時，則定義為第一存取程式311。若是訊號發射源係為讀卡機時，則定義為第二存取程式312。

第一存取程式311可以是獨立的應用程式，也可以是其他應用程式所呼叫的功能(Function)、應用程式介面(Application Interface，API)或函式庫(Library)。首先，執行第一存取程式311，用以偵測有無近場通訊標籤物件321。當行動通訊裝置100移向近場通訊標籤物件321時，第一存取程式311會驅動控制模組122與近場通訊模組123(如第3圖中箭頭所示)，用以對近場通訊標籤物件321進行資料的存取。接著，控制模組122透過第一天線1231與射頻單元1232取得所傳輸的無線訊號。控制模組122根據所接收的無線訊號進行資料的處理，例如讀取近場通訊標籤物件321的種類辨識碼。

在控制模組122完成無線訊號的對應處理後，控制模組122將處理結果輸出至裝置本體110。裝置本體110的存取管理程序131在接獲處理結果後，處理單元111會將該筆處理結果透過顯示單元114進行播放。例如：在顯示單元114上播放近場通訊標籤物件321的名稱、型號或製造日期等內嵌於近場通訊標籤物件321中的各項資訊。

【第二種實施態樣】

本發明的第二實施態樣中係以智能卡322作為訊號發射源，並將行動通訊裝置100設定為對智能卡322的讀卡機(意即為讀卡機模式)。在此一實施態樣中的裝置本體110更具有第一存取程式311。安全模組124更具有驗證金鑰331。請配合第4圖所示，其係為本發明之第二種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

首先，裝置本體110會透過存取管理程序131選擇第一存取程式311，用以讀取智能卡322，請配合參考第4圖中箭頭所示。裝置本體110會驅動控制模組122，使得控制模組122向安全模組124取得對智能卡322的認證金鑰332。接著，控制模組122根據認證金鑰332與智能卡322進行資訊的存取。在此一實施態樣中讀卡機模式會透過近場通訊模組進行。若是在交易的過程中需要利用認證金鑰時，可以由安全模組提供認證金鑰。而第二天線單元僅能夠進行被動式的卡片交易。

以存取電子錢包為例。當有智能卡322移近行動通訊裝置100時，行動通訊裝置100會以智能卡讀卡機323的模式向智能卡322進行存取。控制模組122可以將交易的餘額寫入智能卡322之中。控制模組122在完成資料的傳輸，就會透過存取管理程序131輸出處理結果。

【第三種實施態樣】

相對於第二種實施態樣而言，本發明的第三實施態樣中係以智能卡讀卡機323作為訊號發射源，並將行動通訊裝置100設定為智能卡322。在此一實施態樣中的裝置本體110更具有第二存取程式312。第二存取程式312所指的是行動通訊裝置100被設定為智能卡322或近場通訊標籤物件321。換言之，行動通訊裝置100係被設定為卡片模式。安全模組124更具有認證金鑰332。請配合第5圖所示，其係為本發明之第三種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

此一實施態樣中，當行動通訊裝置100移向智能卡讀卡機323時，智能卡讀卡機323會連接到智能卡單元1242，請配合參考第5圖中箭頭所示。接著，近場通訊模組123向智能卡單元1242取得認證金鑰332，並根據認證金鑰332與智能卡讀卡機323進行資料的存取。

假設安全模組124具有電子錢包之功能。當使用者欲利用行動通訊裝置100進行付款時，使用者可以將行動通訊裝置100移近智能卡讀卡機323。於此同時，智能卡讀卡機323可以依照相關的通訊協定(例如：ISO 7816等)與行動通訊裝置100進行資料的存取處理。在完成資料的存取處理後，控制模組122將結果傳送給第二存取程式312。並由第二存取程式312透過顯示單元114進行播放。在此一模式底下，可以讓原本不具感應式交易的安全模組124，藉由近場通訊模組123，變成具有感應式功能的安全模組124。

【第四種實施態樣】

除了前述訊號發射源為智能卡讀卡機323外，訊號發射源也可以是近場通訊讀卡機324。本發明的第四實施態樣中係以近場通訊讀卡機324作為訊號發射源，並將行動通訊裝置100設定為近場通訊協定的卡片模式(Card mode)，請配合第6圖所示，其係為本發明之第四種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

當行動通訊裝置100移向訊號發射源時，控制模組122會偵測該訊號發射源係為近場通訊讀卡機324。接著，控制模組122在驅動近場通訊模組123進行資料存取的過程中，近場通訊模組123會將所欲存取的資料會經由單線協定傳送給安全模組124，請配合第6圖的箭頭所示。當安全模組124將資料處理完畢之後，會將處理結果經由原傳輸路徑回覆給近場通訊模組123，再由近場通訊模組123將結果回傳給近場通訊讀卡機324。並在此一模式下，若是在行動通訊裝置100没電的情況下，近場通訊模組123及安全模組124可以透過外部的近場通訊讀卡機324感應供電，仍然可以進行感應交易。

舉例來說，安全模組124若為個人用戶識別模組，在近場通訊模組123接收到近場讀卡機324的指令時，可以經由安全模組124將指令解析後，再將識別資料內容透過近場通訊模組123回覆給近場讀卡機324，完成識別過程。

【第五種實施態樣】

本發明的第五實施態樣中係以智能卡讀卡機323作為訊號發射源，並將行動通訊裝置100設定為智能卡322。請配合第7圖所示，其係為本發明之第五種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

當行動通訊裝置100移向訊號發射源時，控制模組122透過近場通訊模組123會判斷訊號發射源為智能卡讀卡機323。控制模組122將近場通訊模組123傳過來的指令內容，轉發送給第二存取程式312。當第二存取程式312處理完畢資料後，透過控制模組122將會把存取的結果回應給近場通訊模組123，再傳送給智能卡讀卡機323。而若是第二存取程式312遇到認證金鑰332的加解密問題，則會由安全模組124協助加/解密的工作。

【第六種實施態樣】

本發明的第六實施態樣中係以智能卡讀卡機323作為訊號發射源，並將行動通訊裝置100設定為近場通訊協定的卡片模式(Card mode)。請配合第8圖所示，其係為本發明之第六種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

本實施態樣與第四實施態樣的差異在於：本實施態樣對安全模組124的通訊是不經由單線協定傳輸，而是由外接模組120透過控制模組122進行傳輸。當行動通訊裝置100移向訊號發射源時，控制模組122會偵測該訊號發射源係為智能卡讀卡機323。接著，控制模組122在驅動近場通訊模組123進行資料存取的過程中，近場通訊模組123會將所欲存取的資料會經由控制模組122傳送給安全模組124，請配合第8圖的箭頭所示。

當安全模組124接獲流向近場通訊模組123的資料時，第二存取程式312會對該些資料進行加密、解密或驗證的處理。並且第二存取程式312在完成每一資料的處理後，安全模組124會將處理結果透過控制模組122回傳給裝置本體110。在此一模式下，若是在行動通訊裝置100没電的情況下，安全模組124可以透過外部的讀卡機感應供電，使得安全模組124仍可以繼續感應交易。

本發明所提供的結合近場通訊與智能卡322的行動通訊裝置100可以根據不同的訊號發射源而切換為相應的存取模式，使得行動通訊裝置100可以藉由近場通訊或智能卡322等協定進行相應的資料存取。

雖然本發明以前述之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習相像技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之專利保護範圍須視本說明書所附之申請專利範圍所界定者為準。

100．．．行動通訊裝置

110．．．裝置本體

111．．．處理單元

112．．．儲存單元

113．．．第一連接介面

114．．．顯示單元

120．．．外接模組

121．．．第二連接介面

122．．．控制模組

123．．．近場通訊模組

1231．．．第一天線

1232．．．射頻單元

124．．．安全模組

1241．．．第二天線

1242．．．智能卡單元

131．．．存取管理程序

311．．．第一存取程式

312．．．第二存取程式

321．．．近場通訊標籤物件

322．．．智能卡

323．．．智能卡讀卡機

324．．．近場通訊讀卡機

332．．．認證金鑰

第1A圖係為本發明之架構示意圖。

第1B圖係為本發明的外接模組之背蓋示意圖。

第1C圖係為本發明的外接模組之另一實施態樣示意圖。

第2圖係為本發明之運作流程示意圖。

第3圖係為本發明之第一種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

第4圖係為本發明之第二種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

第5圖係為本發明之第三種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

第6圖係為本發明之第四種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

第7圖係為本發明之第五種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

第8圖係為本發明之第六種實施態樣之訊號傳輸示意圖。

100．．．行動通訊裝置

110．．．裝置本體

111．．．處理單元

112．．．儲存單元

113．．．第一連接介面

114．．．顯示單元

120．．．外接模組

121．．．第二連接介面

122．．．控制模組

123．．．近場通訊模組

1231．．．第一天線

1232．．．射頻單元

124．．．安全模組

1241．．．第二天線

1242．．．智能卡單元

131．．．存取管理程序

Claims (8)

1. 一種結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其係根據一訊號發射源所發出的一傳輸訊號，用以決定該行動通訊裝置的一存取模式，該行動通訊裝置包括：一裝置本體，具有一第一連接介面與一存取管理程序，該第一連接介面設於該裝置本體的一背面；以及一外接模組，設於一背殼的內側面，包括一第二連接介面、一控制模組、一近場通訊模組與一安全模組，該近場通訊模組具有一第一天線與一射頻單元，該第一天線連接於該射頻單元，該安全模組具有一第二天線與一智能卡單元，該第二天線連接於該智能卡單元，該近場通訊模組電性連接於該安全模組，該控制模組電性連接於該近場通訊模組、該安全模組與該第二連接介面，當該背殼裝設於該裝置本體的該背面時，該第一連接介面與該第二連接介面耦接，該第一連接介面與該第二連接介面位於該裝置本體與該背殼之間，且不外露於該裝置本體與該背殼；其中，該裝置本體透過該第一連接介面與該第二連接介面驅動該控制模組，該控制模組根據來自於該近場通訊模組或該射頻單元的該傳輸訊號，用以設定該行動通訊裝置的該存取模式，該控制模組根據相應的該存取模式進行資料的傳輸，並透過該存取管理程序輸出一處理結果。
2. 如請求項1所述之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其 中若該訊號發射源係為一近場通訊標籤物件，則由該裝置本體的一第一存取程式驅動該控制模組向該近場通訊標籤物件取得一物件識別資訊並產生該處理結果。
3. 如請求項1所述之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其中若該訊號發射源係為一智能卡，則由該裝置本體的一第一存取程式驅動該控制模組，並向該安全模組取得一驗證金鑰，該控制模組根據該驗證金鑰與該智能卡進行資料存取，該控制模組將存取結果輸出至該裝置本體藉以產生該處理結果。
4. 如請求項1所述之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其中若該訊號發射源係為一智能卡讀卡機，則由該裝置本體的一第二存取程式驅動該控制模組，並向該安全模組取得一認證金鑰，該控制模組根據該認證金鑰與該智能卡讀卡機進行資料存取，該控制模組將存取結果輸出至該裝置本體藉以產生該處理結果。
5. 如請求項1所述之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其中該近場通訊模組可透過單線協定電性連接於該安全模組，該近場通訊模組可從內部整合電路、通用異步收發傳輸器或序列周邊介面匯流排中選擇任一，用以連接於該第二連接介面，該安全模組可透過ISO 7816協定連接於該第二連接介面。
6. 如請求項5所述之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其中若該訊號發射源係為一近場通訊讀卡機，則由該安全模組的一第二存取程式透過該近場通訊模組與該近場通訊讀卡機進 行資料存取，該安全模組將存取結果輸出至該裝置本體藉以產生該處理結果。
7. 如請求項5所述之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其中若該訊號發射源係為一近場通訊讀卡機，該安全模組的一第二存取程式接收來自於該近場通訊讀卡機的該傳輸訊號，並將該傳輸訊號透過該控制模組傳送至該近場通訊模組，由該近場通訊模組產生該處理結果並傳送給該控制模組。
8. 如請求項1所述之結合近場通訊與智能卡的行動通訊裝置，其中若該訊號發射源係為一智能卡讀卡機，則由該安全模組的一第二存取程式驅動該控制模組，並向該安全模組取得一認證金鑰，該控制模組根據該認證金鑰與該智能卡讀卡機進行資料存取，該控制模組將存取結果輸出至該裝置本體藉以產生該處理結果。