一種可電池激活安全芯片的低功耗可視卡的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種可電池激活安全芯片的低功耗可視卡，主要由安全芯片、顯示模組、電池、電源控制電路、邏輯轉(zhuǎn)換電路和按鈕等組成。安全芯片用于處理與安全相關(guān)的運算，與外部讀卡器和顯示模組進行數(shù)據(jù)交互；顯示模組用于數(shù)據(jù)顯示，收集處理按鈕數(shù)據(jù)，和安全芯片進行數(shù)據(jù)交互，控制電池給安全芯片供電；電池用于給顯示模組供電，也可在顯示模組控制下，通過電源控制電路給安全芯片供電；在安全芯片和顯示模組之間進行數(shù)據(jù)通訊時，由于兩者的電平狀態(tài)不一致，邏輯轉(zhuǎn)換電路可以保證數(shù)據(jù)邏輯的電平匹配；按鈕用于輸入用戶信息。
【專利說明】—種可電池激活安全芯片的低功耗可視卡
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及智能卡應(yīng)用領(lǐng)域，特別是低功耗應(yīng)用領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]金融IC卡是以芯片作為安全存儲和使用介質(zhì)的銀行卡，卡片中封裝了帶有微處理器、安全處理器和存儲器的安全芯片。該芯片計算能力高，安全防護能力強，存儲容量大，可存儲密鑰、數(shù)字證書、指紋等需要保護的信息，也可安全的運行多種應(yīng)用軟件。與目前使用的磁條卡相比，安全性大大提高，還可提供更多增值服務(wù)。
[0003]在普通PBOC金融IC卡加入可視模組可構(gòu)成金融可視IC卡，目前已經(jīng)研發(fā)出以可視IC卡為載體，利用可視模組的顯示功能和卡上的按鍵交互功能，開發(fā)出了集成標(biāo)準(zhǔn)PBOC應(yīng)用/電子現(xiàn)金余額顯示/OTP (One Time Password) / 二代UKEY的多應(yīng)用復(fù)合卡產(chǎn)品，實現(xiàn)了應(yīng)用創(chuàng)新。其中電子余額顯示功能用于在卡片圈充/刷卡交易完成后，顯示卡內(nèi)余額，改善用戶體驗；二代USBKEY功能可IC卡作為網(wǎng)銀UKey使用，并實現(xiàn)所見即所簽，提高應(yīng)用的安全性；0ΤΡ功能可作為用戶交易的密鑰發(fā)生器。
[0004]這樣一款集三種應(yīng)用于一體的多應(yīng)用復(fù)合卡，對于PBOC應(yīng)用而言，需要將卡和POS相連，完成數(shù)據(jù)通訊；對于二代UKEY應(yīng)用而言，需要在卡上有按鈕，提供用戶進行確認(rèn)和選擇；對于OTP功能而言，需要卡不和讀卡器相連時，即在獨立環(huán)境下工作，因而需要在卡上有電池供電。對于這樣的需求，在多應(yīng)用復(fù)合卡的設(shè)計過程中，要考慮到卡中的各模組在不同外部環(huán)境下(如有POS供電或沒有POS供電等)的情況下，保證其正常工作，并且要使功耗在一個可接受的范圍。安全芯片通常即使在休眠狀態(tài)下，也會有幾十微安甚至上百微安的電流消耗，為了實現(xiàn)OTP功能，隨時都能執(zhí)行OTP操作，采用電池持續(xù)給安全芯片供電，是不現(xiàn)實的，需要可開關(guān)安全芯片的供電；由此引出如何控制安全芯片供電、工作、下電的實現(xiàn)方案，并保證安全芯片能可靠工作。由于安全芯片和顯示模組之間的數(shù)據(jù)線在硬件上是相連的，在安全芯片下電、顯示模組上電期間，通常數(shù)據(jù)線在安全芯片端是低電平，在顯示模組端是高電平，為了保證不產(chǎn)生電平?jīng)_突，需要進行邏輯控制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明描述了一種帶電池激活安全芯片的低功耗可視卡，主要由安全芯片、顯示模組、電池、電源控制電路、邏輯轉(zhuǎn)換電路和按鈕等組成。安全芯片用于處理與安全相關(guān)的運算，以及和外部讀卡器進行數(shù)據(jù)交互，和顯示模組進行數(shù)據(jù)交互；顯示模組用于數(shù)據(jù)顯示，收集按鈕數(shù)據(jù)，和安全芯片進行數(shù)據(jù)交互，控制電池給安全芯片供電；電池用于給顯示模組供電，也可在顯示模組控制下，通過電源控制電路給安全芯片供電；在安全芯片和顯示模組之間進行數(shù)據(jù)通訊時，由于兩者的電平狀態(tài)不一致，邏輯轉(zhuǎn)換電路可以保證數(shù)據(jù)邏輯的電平匹配；按鈕用于輸入用戶信息。
[0006]安全芯片除了由外部電源，例如符合IS07816協(xié)議的時序上電復(fù)位激活或符合IS014443協(xié)議的非接觸時序上電復(fù)位激活外，還可以僅僅由電池供電，就可以激活并工作。此時，安全芯片的復(fù)位管腳的信號不作為全局復(fù)位信號，而是作為中斷信號來處理；當(dāng)采用電池供電時，不考慮復(fù)位管腳的狀態(tài)，也就是說，復(fù)位管腳的邏輯不影響芯片的正常工作。芯片可根據(jù)需要來處理復(fù)位信號對應(yīng)的響應(yīng)。電源控制電路起開關(guān)的作用，其輸入控制信號既可由顯示模組產(chǎn)生，也可由安全芯片產(chǎn)生，而且兩者是邏輯“或”的關(guān)系。首先，顯示模組在按鈕的作用下，輸出一個控制信號到電源控制電路，控制電池給安全芯片供電，使得可視卡中的安全芯片的工作，此時，安全芯片輸出鎖定信號，鎖定電源控制電路，保證對安全芯片的供電，此時，即使顯示模組的控制信號撤銷，也能保證安全芯片供電。當(dāng)安全芯片工作完成后，主動撤銷由安全芯片輸出的控制信號，保證安全芯片正常下電。
[0007]為了保證低功耗和減少漏電，安全芯片和顯示模組之間的數(shù)據(jù)通訊采用帶反相邏輯轉(zhuǎn)換的低功耗電路結(jié)構(gòu)，反相邏輯轉(zhuǎn)換電路分為兩組，一組為連接安全芯片的輸出數(shù)據(jù)信號管腳和顯示模組的輸入信號管腳，供安全芯片向顯示模組傳輸數(shù)據(jù)；另一組為連接顯示模組的輸出信號管腳和安全芯片的輸入信號管腳，供顯示模組向安全芯片輸入信號。從另一方面來講，安全芯片端的數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出信號，在沒有數(shù)據(jù)傳輸或下電的時候，都是低電平的，表示邏輯I。顯示模組端的數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出信號，由于有電池供電，是高電平，表示邏輯I。在有數(shù)據(jù)通訊時，安全芯片端用高電平表示邏輯0，低電平表示邏輯I ;顯示模組端用低電平表示邏輯0，高電平表示邏輯I。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1:可視卡內(nèi)部結(jié)構(gòu)【具體實施方式】
[0009]以下結(jié)合圖示對本實施方案做進一步描述。
[0010]如圖1所示的可電池激活安全芯片的低功耗可視卡電路結(jié)構(gòu)，整個可視卡由安全芯片、顯示模組、電池、電源控制電路、邏輯轉(zhuǎn)換電路和按鈕等組成。安全芯片用于處理與安全相關(guān)的運算，以及和外部讀卡器進行數(shù)據(jù)交互，和顯示模組進行數(shù)據(jù)交互；顯示模組用于數(shù)據(jù)顯示，收集按鈕數(shù)據(jù)，和安全芯片進行數(shù)據(jù)交互，控制電池給安全芯片供電；電池用于給顯示模組供電，也可在顯示模組控制下，通過電源控制電路給安全芯片供電；在安全芯片和顯示模組之間進行數(shù)據(jù)通訊時，由于兩者的電平狀態(tài)不一致，邏輯轉(zhuǎn)換電路可以保證數(shù)據(jù)邏輯的電平匹配；按鈕用于輸入用戶信息。顯示模組和電池相連，處于長供電狀態(tài)。按鈕和顯示模組相連。電源控制電路用于控制電池給安全模塊供電，它有兩個控制信號輸入端口，一是通過R13和P型管Q13相連的低電平導(dǎo)通控制電路，二是通過R12和N型管Q12相連的高電平導(dǎo)通控制電路，在不工作狀態(tài)下，兩個控制電路都不導(dǎo)通，即低電平導(dǎo)通電路為高，P型管Q13截止；高電平導(dǎo)通電路為低，N型管Q12也截止。兩路控制信號共同和P型管Qll的控制端相連，當(dāng)Qll的輸入控制信號為高時，Qll截止，相當(dāng)于電池斷開，不給安全芯片供電；當(dāng)911的輸入控制信號為低時，Qll飽和，相當(dāng)于電池接通，給安全芯片供電。為保證Qll的輸入端在Q12和Q13都截止時，能夠有一個穩(wěn)定的高電平，在Qll上設(shè)置偏置電阻R11。電池通過Qll和二極管Dll向安全芯片供電。二極管Dll是為了防止有外部供電時，電流倒流，導(dǎo)致電池?fù)p壞。邏輯轉(zhuǎn)換電路分為兩路:正相邏輯轉(zhuǎn)換成反相邏輯電路、反相邏輯轉(zhuǎn)換成正向邏輯的電路。正向邏輯是指用高電平表示邏輯1，低電平表示邏輯O ;反相邏輯電路則相反。實現(xiàn)方式是安全芯片輸出的數(shù)據(jù)通過反相邏輯轉(zhuǎn)換成正相邏輯給顯示模組，電阻R21、R22和N型管Q21構(gòu)成反相邏輯轉(zhuǎn)換成正相邏輯電路，電阻R22是其負(fù)載電阻。顯示模組輸出的數(shù)據(jù)通過正相邏輯轉(zhuǎn)換成反相邏輯給安全芯片，電阻R31、R32和P型管Q31構(gòu)成正相邏輯轉(zhuǎn)換成反相邏輯電阻，R32是其負(fù)載電阻。
[0011]安全芯片除了由外部電源，例如符合IS07816協(xié)議的時序上電復(fù)位激活或符合IS014443協(xié)議的非接觸時序上電復(fù)位激活外，還可以僅僅由電池供電，就可以激活并工作。
[0012]電池激活安全芯片的工作流程如下:
[0013]1.當(dāng)按鈕未按下時，顯示模組通過電阻R13輸出高電平，P型管Q13截止。安全芯片未上電，通過電阻R12輸出低電平。N型管Q12截止。由于有偏置電阻Rll存在，P型管Qll的柵極為高電平，處于截止?fàn)顟B(tài)。
[0014]2.當(dāng)按鈕按下后，顯示模組通過電阻R13輸出低電平，P型管Q13導(dǎo)通，由于偏置電阻Rll的存在，P型管Qll的柵極為低電平，處于導(dǎo)通狀態(tài)。電池給安全芯片供電。安全芯片進入工作狀態(tài)。此時，安全芯片通過電阻R12仍然輸出低電平，N型管Q12保持截止?fàn)顟B(tài)。
[0015]3.安全芯片進入工作狀態(tài)后，通過電阻R12輸出一個高電平，使得N型管Q12導(dǎo)通。鎖定P型管Qll的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0016]4.此時，按鈕釋放，或顯示模組通過電阻R13輸出為高電平，導(dǎo)致P型管Q13截止。P型管Qll仍然保持導(dǎo)通狀態(tài)。
[0017]5.安全芯片工作完成后，通過電阻R12輸出低電平，N型管Q12截止。P型管Qll也截止，切斷電源。完成工作。
[0018]安全芯片上電后，開始執(zhí)行內(nèi)部的程序，此時，符合IS07816協(xié)議的復(fù)位管腳信號對于安全芯片內(nèi)部來說，是一個中斷信號，而不是全局復(fù)位信號，因此，即使復(fù)位信號為低，也不會導(dǎo)致安全芯片處于復(fù)位狀態(tài)。如果此時復(fù)位信號由低變高，就會產(chǎn)生中斷信號，安全芯片內(nèi)的程序可處理該中斷信號，如不響應(yīng)該中斷信號，或者按IS07816協(xié)議流程，在其它條件符合的前提下，發(fā)送復(fù)位應(yīng)答(ATR)信息。
[0019]數(shù)據(jù)通訊工作過程如下:
[0020]1.安全芯片未上電的時候，無論是安全芯片的輸出數(shù)據(jù)端還是輸入數(shù)據(jù)端，都是低電平。而顯示模組處于常供電狀態(tài)，為了保證其低功耗，其輸出數(shù)據(jù)端和輸入數(shù)據(jù)端都是高電平。
[0021]2.安全芯片上電工作后，在未收發(fā)數(shù)據(jù)的時候，輸出數(shù)據(jù)端和輸入數(shù)據(jù)端都保持為低電平。
[0022]3.對于安全芯片發(fā)送數(shù)據(jù)而言，安全芯片的輸出數(shù)據(jù)端和顯示模組的輸入數(shù)據(jù)端通過電阻R21、R22和N型管Q21構(gòu)成反相數(shù)據(jù)邏輯電路，安全芯片輸出邏輯1，用低電平表示，通過反相數(shù)據(jù)邏輯電路后，在顯示模組的數(shù)據(jù)輸入端表示為高電平；安全芯片輸出邏輯O，用高電平表示，通過反相數(shù)據(jù)邏輯電路后，在顯示模組的數(shù)據(jù)輸入端表示為低電平；
[0023]4.對于顯示模組發(fā)送數(shù)據(jù)而言，顯示模組的輸出數(shù)據(jù)端和安全芯片的輸入數(shù)據(jù)端通過電阻R31、R32和P型管Q31構(gòu)成反相數(shù)據(jù)邏輯電路，顯示模組輸出邏輯1，用高電平表示，通過反相數(shù)據(jù)邏輯電路后，在安全芯片的數(shù)據(jù)輸入端表示為低電平；顯示模組輸出邏輯0，用低電平表示，通過反相數(shù)據(jù)邏輯電路后，在安全芯片的數(shù)據(jù)輸入端表示為高電平；[0024]顯然，以上所述僅為本發(fā)明的一個較好的實現(xiàn)示例，并不用于限制本發(fā)明，凡是在本發(fā)明的精神和原則范圍之內(nèi)所作的任何修改，等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種電池激活安全芯片的低功耗可視卡，其特征在于可視卡由安全芯片、顯示模組、電池、電源控制電路、邏輯轉(zhuǎn)換電路和按鈕組成，其中: 安全芯片用于處理與安全相關(guān)的運算，以及和外部讀卡器進行數(shù)據(jù)交互，和顯示模組進行數(shù)據(jù)交互； 顯示模組用于數(shù)據(jù)顯示，收集按鈕數(shù)據(jù)，和安全芯片進行數(shù)據(jù)交互，控制電池給安全芯片供電；顯示模組和電池相連，處于長供電狀態(tài)； 電池用于給顯示模組供電，也可以在顯示模組控制下，通過電源控制電路給安全芯片供電； 在安全芯片和顯示模組之間進行數(shù)據(jù)通訊時，由于兩者的電平狀態(tài)不一致，邏輯轉(zhuǎn)換電路可以保證數(shù)據(jù)邏輯的電平匹配； 按鈕用于輸入用戶信息，和顯示模組相連。
2.如權(quán)利要求1所述的可視卡，其特征在于電源控制電路包括低電平導(dǎo)通控制電路和高電平導(dǎo)通控制電路，低電平導(dǎo)通控制電路通過電阻R13和P型管Q13相連，高電平導(dǎo)通控制電路通過電阻R12和N型管Q12相連，低電平導(dǎo)通控制電路和高電平導(dǎo)通控制電路控制信號共同和P型管Ql I的控制端相連，在不工作狀態(tài)下，低電平導(dǎo)通控制電路和高電平導(dǎo)通控制電路都不導(dǎo)通，即低電平導(dǎo)通電路為高，P型管Q13截止；高電平導(dǎo)通電路為低，N型管Q12也截止。
3.如權(quán)利要求2所述的可視卡，其特征在于當(dāng)Qll的輸入控制信號為高時，Qll截止，相當(dāng)于電池斷開，不給安全芯片供電；當(dāng)911的輸入控制信號為低時，Qll飽和，相當(dāng)于電池接通，給安全芯片供電。
4.如權(quán)利要求2所述的可視卡，其特征在于為保證Qll的輸入端在Q12和Q13都截止時，能夠有一個穩(wěn)定的高電平，在Ql I上設(shè)置偏置電阻Rl I，電池通過Ql I和二極管Dl I向安全芯片供電。
5.如權(quán)利要求1所述的可視卡，其特征在于邏輯轉(zhuǎn)換電路包括正相邏輯轉(zhuǎn)換成反相邏輯電路和反相邏輯轉(zhuǎn)換成正向邏輯電路，電阻R21、R22和N型管Q21構(gòu)成反相邏輯轉(zhuǎn)換成正相邏輯電路，電阻R22是反相邏輯轉(zhuǎn)換成正相邏輯電路負(fù)載電阻，電阻R31、R32和P型管Q31構(gòu)成正相邏輯轉(zhuǎn)換成反相邏輯電路電阻，R32是正相邏輯轉(zhuǎn)換成反相邏輯電路負(fù)載電阻；安全芯片輸出的數(shù)據(jù)通過反相邏輯轉(zhuǎn)換成正相邏輯電路給顯示模組，顯示模組輸出的數(shù)據(jù)通過正相邏輯轉(zhuǎn)換成反相邏輯電路給安全芯片。
6.如權(quán)利要求1所述的可視卡，其特征在于可視卡除了外部電源，如符合IS07816協(xié)議的上電復(fù)位可以激活外，僅在電源管腳加電也可以激活，此時:符合IS07816協(xié)議的外部復(fù)位管腳的信號不作為全局復(fù)位信號來處理，因而可以不關(guān)心復(fù)位管腳的狀態(tài)； 當(dāng)在電源管腳施加可以保證安全芯片工作的電壓時，安全芯片內(nèi)部通過延時電路產(chǎn)生上電復(fù)位邏輯，保證芯片的正常復(fù)位，進而正常工作。 對于符合IS07816協(xié)議的復(fù)位管腳的信號處理，是采用中斷方式，初始狀態(tài)是下拉，為低電平的； 當(dāng)可視卡和符合IS07816協(xié)議的讀卡器相連，并由讀卡器供電時，為了防止讀卡器的供電損壞電池，采用串聯(lián)單向二極管來保護電池。
7.如權(quán)利要求1所述的可視卡，其特征在于在安全芯片激活后，是利用符合IS07816協(xié)議的外部時鐘連續(xù)采樣多次符合IS07816協(xié)議的外部復(fù)位信號，如果該采樣值為高電平，則表示有符合IS07816協(xié)議的上電復(fù)位過程，安全芯片的內(nèi)部程序按IS07816協(xié)議的流程處理，該采樣值一直保持到電源掉電；如果該采樣值為低電平，則不按IS07816協(xié)議的上電復(fù)位過程來處理。
8.如權(quán)利要求1所述的可視卡，其特征在于可視卡的電源控制電路起開關(guān)的作用，控制電池給安全芯片供電，其輸入控制信號即可由顯示模組產(chǎn)生，也可以由安全芯片產(chǎn)生，而且兩者是邏輯“或”的關(guān)系；首先，由顯示模組產(chǎn)生控制信號，打開電源控制電路，使電池給安全芯片供電，保證安全芯片正常工作，然后，安全芯片輸出控制信號，鎖定電源控制電路，保證對安全芯片的供電，此時，即使顯示模組的控制信號撤銷，也能保證安全芯片供電，最后，安全產(chǎn)品工作完成后，主動撤銷由安全芯片輸出的控制信號，保證安全芯片正常下電。
9.如權(quán)利要求1所述的可視卡，其特征在于安全芯片和顯示模組之間的數(shù)據(jù)通訊采用帶反相邏輯轉(zhuǎn)換、低功耗電路結(jié)構(gòu)的雙向數(shù)據(jù)通訊，反相邏輯轉(zhuǎn)換電路分為兩組，一組為連接安全芯片的輸出數(shù)據(jù)信號管腳和顯示模組的輸入信號管腳，供安全芯片向顯示模組傳輸數(shù)據(jù)；另一組為連接顯示模組的輸出信號管腳和安全芯片的輸入信號管腳，供顯示模組向安全芯片輸入信號。
10.如權(quán)利要求10所述的可視卡，其特征在于對于顯示模組而言，由于有電池供電，在沒有數(shù)據(jù)通訊的時候，輸入信號管腳和輸出信號管腳都為高電平；對于安全芯片而言，在沒有供電，或有供電但沒有數(shù)據(jù)通訊的時候，輸入信號管腳和輸出信號管腳都為低電平。
11.如權(quán)利要求10所述的可視卡，其特征在于有數(shù)據(jù)通訊的時候，顯示模組端的輸入信號管腳和輸出信號管腳的電平所表示的邏輯與安全芯片端的輸入信號和輸出信號的電平所表示的邏輯相反。`
【文檔編號】G06K19/077GK103699926SQ201310665528
【公開日】2014年4月2日 申請日期:2013年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月10日
【發(fā)明者】李丹 申請人:北京中電華大電子設(shè)計有限責(zé)任公司