TWI599190B - Systems and methods for parameter setting of near field communication and security element wafers for electronic devices - Google Patents

Description

近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統與方法

本發明屬於一種應用近場通訊(Near Field Communication，簡稱NFC)技術與安全元件晶片作電子裝置的參數設定方法和系統，特別是利用具有近場通訊介面與串列通訊之雙介面之安全元件晶片，透過行動裝置之應用程式進行電子裝置參數設定的方法和系統。

某些電子裝置，並無按鍵和顯示器操作設定的介面，若要設定系統功能或參數，則透過內部串列通訊埠接上電腦和操作程式去設定，對使用者而言並不方便。

目前市面已有近場通訊介面作為輸出入資料介面的產品，但是應用架構為電子裝置內建近場通訊讀寫模組，使用具有近場通訊功能的智慧型手機，以點對點(pear to pear)方式資料互傳，只要下載該產品之App即可操控設備，缺乏安全性，而且電子設備內建近場通訊讀寫模組，需不斷的啟動近場通訊射頻功能，對電子設備的消耗功率較高，且電路架構較複雜和零組件成本也較高。

使用近場通訊介面作為配置家電裝置的已見於先前的專利CN104363520A，而此專利應用架構為使用電視內建 近場通訊讀寫模組，而把參數先寫入到NFC標籤(NFC Tag)，再利用NFC標籤去給電視機內的近場通訊讀寫模組讀取。此技術必須先透過近場讀寫裝置先把參數寫入NFC標籤，再讓電視的近場通訊讀寫模組讀取，使用上並不方便，無法讓使用者快速的修改或控制功能。

本案發明人鑑於上述習用方式所衍生的各項缺點，乃亟思加以改良創新，並經多年苦心孤詣潛心研究後，終於成功研發完成本近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統與方法。

為達上述目的，本發明提出提供一種應用近場通訊技術和安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統與方法，以改進電子設備利用近場通訊作為資料輸入介面的較高電氣功率消耗之缺失，亦利用近場通訊安全元件晶片來替代近場通訊讀寫模組以降低硬體成本，並且利用近場通訊安全元件晶片具有的安全認證功能，來增加電子設備使用的認證性和安全性。

為達成上述發明目的之一種應用近場通訊與安全元件晶片作為電子裝置參數設定的系統與方法，係由係利用一種具有近場通訊介面與串列通信介面的安全元件晶片，其近場通訊介面可以和具有近場通訊功能的智慧型行動裝置利用無線射頻感應方式以ISO14443-4 T=CL通訊協定和智慧卡專用的APDU命令互相溝通。而安全元件內的串列通訊介面可為ISO7816、UART、I2C、SPI、SWP或USB介面，藉以和電子裝置內的微控制器溝通。安全元件內含安全認證程式， 可執行認證功能。安全元件晶片不需要主動發出射頻訊號，只要被動的接收智慧型行動裝置透過近場通訊產生的射頻訊號即可，藉此節省系統之消耗功率。

智慧型行動裝置安裝設定電子裝置參數的行動應用程式(App)，操作其行動應用程式以進行電子裝置的參數設定，再利用智慧型行動裝置的近場通訊功能，把認證資料命令透過近場通訊介面傳給電子裝置內建的安全元件晶片，安全元件晶片收到命令後，晶片內的安全認證程式先完成認證程序，再將參數值寫入到安全元件晶片的記憶體內。電子裝置內的微控制器定期去輪詢安全元件晶片記憶體內的參數設定值，若有異動則根據新的參數值重新控制電子裝置的運作功能。

一種近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統，其主要包括一電子裝置，包含：一安全元件晶片，具有近場通訊介面和串列通訊介面，其近場通訊介面與近場通訊天線連接，其串列通訊介面與微控制器連接，可提供安全認證功能與系統設定參數儲存功能；一微控制器，以串列通訊介面和安全元件晶片介接，用以讀取存在安全元件晶片內記憶體的參數值，以硬體周邊控制介面和周邊控制電路介接，用以控制硬體周邊的運作；一周邊控制電路，用以控制電子設備周邊運作的電路；一近場通訊天線，用以與外部智慧型行動裝置相互通訊的介面；一行動裝置，包含：一行動應用程式，用以設定電子設備之參數與電子設備認證功能；一近場通訊模組，用以和電子設備以近場通訊射頻感應介面，進行資料通訊。

其中該安全元件晶片，具有認證邏輯運算功能且 含有記憶體，且具有近場通訊介面與串列通訊介面；微控制器與安全元件介接之串列通訊介面，可為ISO7816、UART、I2C、SPI、SWP、USB之通訊介面；近場通訊射頻感應介面之通訊協定，可為ISO14443-4 T=CL通訊協定和智慧卡專用的APDU命令；智慧型行動裝置，可為智慧型手機、平板電腦，個人數位助理(PDA)，且具有近場通訊功能。

一種近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的方法，包括：啟動智慧型行動裝置之行動應用程式，並且在行動應用程式上的使用者介面輸入認證碼和電子設備的系統設定參數值；智慧型行動裝置之行動應用程式透過近場通訊射頻感應介面傳送認證碼到電子裝置上的安全元件晶片；安全元件晶片收到認證碼後，判斷是否為正確的值，若非正確值，則回傳錯誤碼到行動裝置上的行動應用程式上，行動應用程式中止與安全元件晶片的通訊，若為正確值則行動應用程式傳送電子裝置的系統設定參數值到安全元件晶片上；安全元件晶片收到系統設定參數值後，寫入其記憶體內，再回傳設定完成的指令到行動應用程式上；電子裝置微控制器定期透過串列通訊介面，下命令去輪詢安全元件晶片是否其記憶體內的參數值有異動，若有異動，則安全元件透過串列介面傳送新的參數值給微控制器；微控制器收到新的參數值後，透過硬體周邊控制介面，根據參數值重新去操控周邊控制電路。

其中安全元件晶片，具有認證邏輯運算功能且含有記憶體，且具有近場通訊介面與串列通訊介面；微控制器與安全元件介接之串列通訊介面，可為ISO7816、UART、I2C、SPI、SWP、USB之通訊介面；近場通訊射頻感應介面之通訊協定，可為ISO14443-4 T=CL通訊協定智慧卡專用的APDU命令；智慧型行動裝置，可為智慧型手機、平板電腦，個人數位助理(PDA)，且具有近場通訊功能。

本發明所提供一種近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統與方法，與其他習用技術相互比較時，更具備下列優點：

1.本發明可利用手機或平板電腦等智慧型行動裝置，下載該電子裝置專屬之行動應用程式(App)，利用行動應用程式來操作設定電子裝置之參數，智慧型行動裝置之行動應用程式之使用者介面(UI)可增加操作設定的方便性。

2.本發明具有安全認證功能，在行動應用程式上輸入認證碼(PIN Code)，與安全晶片經過認證程序後，才能將參數設定進去，增加系統的安全性。

3.本發明使用安全元件晶片替代近場通訊讀卡模組可減少電子裝置消耗功率，也可降低硬體成本。

100‧‧‧電子裝置

110‧‧‧安全元件晶片

120‧‧‧近場通訊天線

130‧‧‧微控制器

140‧‧‧周邊控制電路

150‧‧‧近場通訊介面

160‧‧‧串列通訊介面

170‧‧‧硬體周邊控制介面

200‧‧‧智慧型行動裝置

210‧‧‧行動應用程式

220‧‧‧近場通訊模組

230‧‧‧近場通訊控制介面

S310~S390‧‧‧流程

請參閱有關本發明之詳細說明及其附圖，將可進一步瞭解本發明之技術內容及其目的功效；有關附圖為：圖1為本發明近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統與方法之架構示意圖；圖2為本發明近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數 設定的系統與方法之流程圖。

為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，下面結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，但並不用於限定本發明。

以下，結合附圖對本發明進一步說明：請參閱圖1所示，係為本發明近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統與方法之架構示意圖，電子裝置100內含有安全元件晶片110、近場通訊天線120、微控制器130與周邊控制電路140，其中安全元件晶片110具有近場通訊介面150與近場通訊天線120連接，且另具有串列通訊介面160與微控制器130連接，串列通訊介面160可以使用ISO7816、UART、I2C、SPI、SWP、USB之通訊介面實施，微控制器130透過硬體周邊控制介面170與周邊控制電路140介接。而智慧型行動裝置200內含有行動應用程式210與近場通訊模組220，行動應用程式210透過近場通訊控制介面230與近場通訊模組220介接，而智慧型行動裝置200可以用具有近場通訊功能之智慧型手機、平板電腦、個人數位助理(PDA)硬體設備實施。智慧行動裝置200透過其近場通訊模組220與電子裝置100內的近場通訊天線120，相互利用近場通訊射頻感應介面300進行介接，其中近場通訊射頻感應介面300是以ISO14443-4 T=CL通訊協定和智慧卡專用的APDU命令實施，進而達成通訊串接的目的。

請參閱圖2所示，為本發明近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統與方法之流程圖，包含： 智慧型行動裝置200 S310開啟應用程式，並輸入認證碼和參數值；智慧型行動裝置200 S320傳送認證碼至安全元件晶片110；安全元件晶片110 S330回應認證結果至智慧型行動裝置200；智慧型行動裝置200 S340認證成功則傳送系統設定參數，若否則結束程序；智慧型行動裝置200 S350傳送系統設定參數至安全元件晶片110；安全元件晶片110 S360回應寫入系統設定參數完成至智慧型行動裝置200；微控制器130 S370要求讀取參數設定值；安全元件晶片110 S380傳送系統設定參數至微控制器130；S390微控制器讀取參數值，重新設定硬體參數，程序結束。

由上述可知，智慧型行動裝置先開啟應用程式，並輸入認證碼(PIN Code)與設定電子設備的參數值，再將智慧行動裝置透過近場通訊射頻感應介面，把認證碼傳送到安全元件晶片，安全元件晶片收到認證碼(PIN Code)後，會進行認證程序，並回傳認證結果給行動應用程式，若是未通過認證，則行動應用程式中止與安全元件晶片的通訊，若是通過認證，則行動應用程式會將參數值傳送到電子裝置的安全元件晶片，安全元件晶片會將參數值寫入到其記憶體內，再回傳設定完成的指令到行動應用程式上。微控制器會透過串列通訊介面 定期去輪詢安全元件晶片記憶體內的狀態，若有異動則會透過串列通訊介面讀取出安全元件晶片記憶體內的參數設定值，微控制器收到新的參數設定值，透過硬體控制介面去控制周邊控制電路，以完成整個系統程序。

上列詳細說明乃針對本發明之一可行實施例進行具體說明，惟該實施例並非用以限制本發明之專利範圍，凡未脫離本發明技藝精神所為之等效實施或變更，均應包含於本案之專利範圍中。

綜上所述，本案不僅於技術思想上確屬創新，並具備習用之傳統方法所不及之上述多項功效，已充分符合新穎性及進步性之法定發明專利要件，爰依法提出申請，懇請貴局核准本件發明專利申請案，以勵發明，至感德便。

100‧‧‧電子裝置

110‧‧‧安全元件晶片

120‧‧‧近場通訊天線

130‧‧‧微控制器

140‧‧‧周邊控制電路

150‧‧‧近場通訊介面

160‧‧‧串列通訊介面

170‧‧‧硬體周邊控制介面

200‧‧‧智慧型行動裝置

210‧‧‧行動應用程式

220‧‧‧近場通訊模組

230‧‧‧近場通訊控制介面

Claims (10)

1. 一種近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統，其主要包括：一電子裝置，包含：一安全元件晶片，係具有近場通訊介面和串列通訊介面，其該近場通訊介面與近場通訊天線連接，其該串列通訊介面與微控制器連接，得以提供安全認證與系統設定參數儲存；一微控制器，係以該串列通訊介面和安全元件晶片介接，以讀取存在該安全元件晶片內記憶體的參數值，以硬體周邊控制介面和周邊控制電路介接，用以控制硬體周邊的運作；該周邊控制電路，係以控制電子設備周邊運作的電路；該近場通訊天線，係以與外部智慧型行動裝置相互通訊的介面；一行動裝置，包含：一行動應用程式，係以設定電子設備之參數與電子設備認證功能；一近場通訊模組，係以和電子設備以近場通訊射頻感應介面，進行資料通訊。
2. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統，其中該安全元件晶片，係具有認證邏輯運算且含有記憶體，且具有該近場通訊介面與係串列通訊介面。
3. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊與安全元件晶片作 電子裝置參數設定的系統，其中該微控制器，與該串列通訊介面係得以為ISO7816、UART、I2C、SPI、SWP、USB之通訊介面。
4. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統，其中該近場通訊射頻感應介面之通訊協定，係得以為ISO14443-4 T=CL通訊協定和智慧卡專用的APDU命令。
5. 如申請專利範圍第1項所述之近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的系統，其中該智慧型行動裝置，係得以為智慧型手機、平板電腦，個人數位助理(PDA)，及其具有近場通訊之設備。
6. 一種近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的方法，包括：啟動智慧型行動裝置之行動應用程式，並且在行動應用程式上的使用者介面輸入認證碼和電子設備的系統設定參數值；智慧型行動裝置之行動應用程式透過近場通訊射頻感應介面傳送認證碼到電子裝置上的安全元件晶片；安全元件晶片收到認證碼後，判斷是否為正確的值，若非正確值，則回傳錯誤碼到行動裝置上的行動應用程式上，行動應用程式中止與安全元件晶片的通訊，若為正確值則行動應用程式傳送電子裝置的系統設定參數值到安全元件晶片上；安全元件晶片收到系統設定參數值後，寫入其記憶體內，再回傳設定完成的指令到行動應用程式上；電子裝置微控制器定期透過串列通訊介面，下命令去輪 詢安全元件晶片是否其記憶體內的參數值有異動，若有異動，則安全元件透過串列介面傳送新的參數值給微控制器；微控制器收到新的參數值後，透過硬體周邊控制介面，根據參數值重新去操控周邊控制電路。
7. 如申請專利範圍第6項所述之近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的方法，其中該安全元件晶片，係具有認證邏輯運算功能且含有記憶體，且具有近場通訊介面與串列通訊介面。
8. 如申請專利範圍第6項所述之近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的方法，其中該微控制器，係與串列通訊介面得以為ISO7816、UART、I2C、SPI、SWP、USB之通訊介面。
9. 如申請專利範圍第6項所述之近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的方法，其中該近場通訊射頻感應介面之通訊協定，係得以為ISO14443-4 T=CL通訊協定智慧卡專用的APDU命令。
10. 如申請專利範圍第6項所述之近場通訊與安全元件晶片作電子裝置參數設定的方法，其中該智慧型行動裝置，係得以為智慧型手機、平板電腦，個人數位助理(PDA)，及其具有近場通訊之設備。