实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接触电路
专利汇可以提供实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接触电路专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种实现SIM卡与非 接触 前端芯片之间互连的移动非接触 电路 ，该电路分别通过ISO7816 接口 连接基带芯片和SIM卡，该电路包含通过内部总线连接的接口切换电路和非接触电路，接口切换电路包含电路连接的切换 开关 电路、开关控制电路、非接触7816接口电路、SIM卡类型判别电路和基带监控电路，接口切换电路可实现基带芯片、SIM卡和非接触前端芯片三者之间在基带芯片和SIM卡直通模式与SIM卡和非接触电路的非接触应用模式之间切换。本 发明 在不改动基带芯片和SIM卡芯片的 基础 上，实现SIM卡根据应用需要分别与基带芯片和非接触电路进行分时连接，接口不与现行任何IC卡标准冲突，需要 修改 的电路只需由非接触前端芯片实现，制造成本大幅降低，适用于支持现存和将来的各种类型SIM卡。，下面是实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接触电路专利的具体信息内容。
1.一种实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接触电路(3)，该 电路分别通过ISO7816接口连接基带芯片(1)和SIM卡(2)，其特征在 于，所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接触电路(3) 包含：
通过内部总线连接的接口切换电路(31)和非接触电路(32)。
2.如权利要求1所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的非接触电路(32)连接外部天线(5)。
3.如权利要求2所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的接口切换电路(31)包含：
切换开关电路(3101)，其分别电路连接所述基带芯片(1)的C1、 C2、C3和C7引脚和所述SIM卡(2)的S1、S2、S3和S7引脚；
开关控制电路(3102)，其电路连接所述的切换开关电路(3101)；
非接触7816接口电路(3103)，该非接触7816接口电路(3103)的 F1、F2、F3和F7引脚电路连接所述的切换开关电路(3101)；
SIM卡类型判别电路(3104)，其电路连接所述基带芯片(1)的C1 引脚；
基带监控电路(3105)，其电路连接所述基带芯片(1)的C2、C3和 C7引脚。
4.如权利要求3所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路3，其特征在于，所述的非接触7816接口电路(3103)、开关控制 电路(3102)、SIM卡类型判别电路(3104)和基带监控电路(3105)都 分别电路连接内部总线。
5.如权利要求4所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的切换开关电路(3101)包含信号开关电 路、逻辑开关电路和电源转换电路。
6.如权利要求5所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的信号开关电路用金属氧化物半导体MOS 开关实现。
7.如权利要求5所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的逻辑开关电路用多路开关或者二选一逻 辑电路实现。
8.如权利要求5所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述非接触7816接口电路(3103)的引脚F5 与基带芯片(1)的引脚C5和SIM卡(2)的引脚S5共地。
9.如权利要求8所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的非接触电路(32)包含：
主控制电路(3201)，其电路连接内部总线；
存储器(3102)，其电路连接内部总线。
10.如权利要求9所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的非接触电路(32)还包含电路连接内部 总线的其他电路(3203)，所述的其他电路(3203)指非接触射频电路或 者非接触协议处理电路这样的常规电路。
11.如权利要求1所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接 触电路(3)，其特征在于，所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互 连的移动非接触电路(3)还通过串行外围设备接口SPI或通用异步收发 器UART连接基带芯片(1)。
12.如上述任意权利要求之一所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连 的移动非接触电路(3)，其特征在于，所述基带芯片(1)的C1、C2、 C3和C5引脚分别传输单向的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK 信号和接地GND信号，C7引脚传输双向的数据IO信号。
13.如上述任意权利要求之一所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连 的移动非接触电路(3)，其特征在于，所述SIM卡(2)的S1、S2、S3 和S5引脚分别传输单向的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK 信号和接地GND信号，S7引脚传输双向的数据IO信号。
14.如上述任意权利要求之一所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连 的移动非接触电路(3)，其特征在于，所述的非接触7816接口电路(3103) 的F1、F2、F3和F5引脚分别传输单向的电源VDD信号、复位RST信 号、时钟CLK信号和接地GND信号，F7引脚传输双向的数据IO信号。
本案是分案申请
原案发明名称：SIM卡连接非接触前端芯片实现移动非接触的电路
原案申请号：200710047387.6
原案申请日：2007年10月25日
技术领域
背景技术
典型的NFC终端架构如图1所示，典型的NFC功能由CLF(Contactless Frontend非接触前端)芯片44和基带芯片11构成(安全模块用于存放和处 理密钥以及算法)，根据应用需求的反馈，NFC的功能很多场合需要与SIM 卡22联系在一起，SIM卡通过基带芯片BB进行转接是最直接的方法，但涉 及到BB资源的占用，并且不能直接由SIM卡完成NFC的卡片模拟功能， 因此出现了很多与SIM卡直接连接的方法。
如图2所示，遵循ISO7816标准的SIM卡的引脚定义如下：
引脚序号 符号 说明 引脚说明 符号 说明 S1 VDD 电源 S5 GND 地
S2 RST 复位 S6 VPP 外部高压编程 S3 CLK 时钟 S7 IO 数据输入输出 S4 RFU 保留引脚 S8 RFU 保留引脚
其中，ISO7816标准保留的S4、S8引脚在最新的SIM标准(ETSI TS 102 600)中被定义为高速接口引脚；S6引脚随着技术进步已失去作用，IC卡不 再需要外部提供编程高压，因此SWP等方案提出了重新定义S6引脚功能。
在通常的移动终端中，基带芯片和SIM卡直接通过ISO7816接口连接， 由于S4、S8和S6在普通的SIM卡中都缺省为NC(不连接)，以下描述的 7816接口仅指S1、S2、S3、S5、S7五个信号的集合。
根据SIM卡标准，SIM卡的卡片类型分为A、B、C三类，A类对应5V 电源，B类对应3V电源，C类对应1.8V电源。
常见的SIM卡与NFC连接的方法包括：
1、NFC的基带芯片与SIM卡封装在一起，利用ISO7816定义的S4、S8 引脚与CLF连接；这种方法是属于复合卡的过渡方案，不是发展的主流。
2、集成基带芯片与SIM卡为单芯片，利用S4、S8引脚与CLF连接； 这种方法会导致S4、S8引脚定义与TS 102 600 USIM高速接口协议(USB) 发生冲突，并且在批量生产中难以解决SIM卡与终端天线的匹配问题(因为 终端和SIM卡是不同厂商提供)。
3、集成基带芯片和SIM卡，利用S6引脚通过单线协议与CLF连接； 这种方法避免了USIM高速接口的冲突问题，但要求SIM卡必须符合UICC (通用IC卡)规范，并且SIM卡芯片需增加支持SWP(单线协议)的调制 解调接口电路，这意味着现存的绝大部分SIM卡芯片将无法支持CLF工作。
所以现有的连接方法，都会带来移动终端和SIM卡双方面同时改动，提 高了NFC应用的推广门槛，减小了可支持的SIM卡范围。
通过对移动非接触应用情况的分析，可以看到支持这种应用的终端有以 下几个特点：
1、终端中SIM卡工作时间是非常有限的，绝大多数时间SIM卡处于休 眠状态，即使基带芯片访问SIM卡，访问时间也是很短暂的；
2、非接触应用如刷卡动作时间非常短，通常在百毫秒级，所以CLF访 问SIM卡的时间非常短暂；
3、用户在同一时间通常只会处理一件事情(用户不会在揿拨号键的同时 进行刷卡动作)；
4、如果利用分时切换来分享SIM卡接口，短暂的切换延迟对用户来说 几乎感受不到。
基于以上分析，可以在基带芯片与SIM之间增加可控开关，通过分时方 式实现SIM与基带芯片和CLF的通讯。
发明内容
为了达到上述目的，本发明提供一种实现SIM卡与非接触前端芯片之间 互连的移动非接触电路，该电路分别通过ISO7816接口连接基带芯片和SIM 卡，该电路还通过其他接口连接基带芯片，所述基带芯片的C1、C2、C3和 C5引脚分别传输单向的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK信号和 接地GND信号，C7引脚传输双向的数据IO信号，所述SIM卡的S1、S2、 S3和S5引脚分别传输单向的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK 信号和接地GND信号，S7引脚传输双向的数据IO信号；
所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接触电路包含：
通过内部总线连接的接口切换电路和非接触电路；所述的非接触电路连 接外部天线；
所述的接口切换电路包含：
切换开关电路，其分别电路连接所述基带芯片的C1、C2、C3和C7引 脚，以及所述SIM卡的S1、S2、S3和S7引脚；
所述的切换开关电路包含信号开关电路、逻辑开关电路和电源转换电路； 所述的信号开关电路实现双向数据IO信号的切换，可用MOS开关实现，所 述的逻辑开关电路实现单向复位RST信号和单向时钟CLK信号的切换，可 用多路开关或者二选一逻辑电路实现，所述的电源转换电路实现SIM卡供电 电源的切换；
所述的接口切换电路还包含：
开关控制电路，其电路连接所述的切换开关电路，发送开关切换控制信 号给切换开关电路，从而控制切换开关电路选择是处于基带芯片和SIM卡直 通模式，还是处于SIM卡和非接触电路之间的非接触应用状态；
非接触7816接口电路，该非接触7816接口电路的F1、F2、F3和F7引 脚电路连接所述的切换开关电路，所述的F1、F2、F3和F5引脚分别传输单 向的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK信号和接地GND信号，F7 引脚传输双向的数据IO信号；该非接触7816接口电路提供SIM卡和非接触 电路之间的非接触连接；
引脚F5与引脚C5和引脚S5共地；
SIM卡类型判别电路，其电路连接所述基带芯片的C1引脚；该SIM卡 类型判别电路对SIM卡的类型进行判断，判断采用何种电平，并且将判断出 的SIM卡类型存储在存储器内。典型的终端判断过程是基带芯片先按C类卡 接口电平进行一次通讯，等待SIM卡响应，如无响应则再按B类卡接口电平 进行通讯，等待SIM卡响应，基带芯片根据SIM响应时的电平决定采用哪 种类型的接口电平，在这个过程中，SIM卡类型判别电路识别接口电平是C 类还是B类；
基带监控电路，其电路连接所述基带芯片的C2、C3和C7引脚；该基带 监控电路监控基带芯片的接口活动状态，给主控制电路提供可切换时机的选 择并处理接口冲突时的响应；
所述的非接触7816接口电路、开关控制电路、SIM卡类型判别电路和 基带监控电路都分别电路连接内部总线，通过内部总线实现相互之间的数据 交换，并且通过内部总线实现与非接触电路的数据交换；
所述的非接触电路包含：
主控制电路，其电路连接内部总线；该主控制电路采用微处理器MCU， 通过内部总线访问和控制其它电路模块；
存储器，其电路连接内部总线；该存储器采用MCU需要的ROM、RAM 或EEPROM，用于存放MCU的程序、临时数据和非挥发数据；
其他电路，其电路连接内部总线；所述的其他电路指非接触射频电路、 非接触协议处理电路等常规的电路；
本发明可实现基带芯片、SIM卡和非接触前端芯片三者之间在下述两种 模式之间进行转换：
工作模式1：接口切换电路处于基带芯片和SIM卡直通模式，即正常工 作模式(C1＝S1、C2＝S2、C3＝S3、C7＝S7)；
工作模式2：接口切换电路处于SIM卡和非接触电路之间的非接触应用 模式，即非接触应用模式(F1＝S1、F2＝S2、F3＝S3、F7＝S7)；
切换开关电路可以在开关控制电路的控制下分别选择连通C1和S1、C2 和S2、C3和S3、C7和S7，或者连通F1和S1、F2和S2、F3和S3、F7和 S7；
上电工作时，基带芯片先上电，其次本发明实现SIM卡与非接触前端芯 片之间互连的移动非接触电路上电，最后再给SIM卡上电。上电过程中，基 带芯片和SIM卡之间要进行复位应答，同时完成SIM卡类型判断和波特率 设置，此时基带监控电路要同时记录SIM卡的通讯波特率，为非接触通讯做 好准备；
本发明中接口切换电路默认保持基带芯片和SIM卡连通，处于工作模 式，基带芯片和SIM卡之间进行数据交换；
当非接触电路通过外部天线感应到外部触发信号(如将终端放在外部的 POS机上进行刷卡操作)时，主控制电路判断需要进行非接触模式连接，使 开关控制电路发送开关切换控制信号给切换开关电路，而基带监控电路则先 判断基带芯片和SIM卡之间是否正在进行通讯，只有基带芯片和SIM卡之 间处于休眠状态时，非接触电路的切换请求才能被允许，否则切换开关电路 要等基带芯片和SIM卡的此次通讯结束后才能切换到非接触应用模式；
SIM卡经过切换开关电路的切换，通过非接触7816接口电路与非接触 电路进行通讯，进入非接触应用模式；
非接触应用的时间都是非常短暂的，通常在几百毫秒的时间内完成，在 这段时间内，发生接口冲突的几率非常低，如果发生了接口冲突，则接口切 换电路需要利用SIM卡通讯协议的延迟指令向基带芯片发送延迟请求，并通 过基带监控电路记录下基带芯片已发送过来的指令，等待非接触通讯结束后， 再转发基带芯片的指令给SIM卡，然后恢复基带芯片和SIM卡的连接，为 了保持基带芯片和SIM卡通讯的绝对优先，可以设置超时限制，超时后强制 中断非接触通讯，转发基带芯片的指令后直接恢复基带芯片和SIM卡的连 接；
SIM卡类型判别电路同时监控基带芯片的电源输出，当处于正常工作模 式，且基带芯片C1引脚有电源输出时，切换开关电路将该电源信号输出给 SIM卡的引脚S1，当基带芯片的C1引脚无电源输出，且处于非接触应用模 式时，由于非接触电路可以通过天线感应外部POS电磁场获得能量，接口切 换电路可以根据存储卡记录的SIM卡类型产生相应的SIM卡电源和信号， 通过非接触7816接口电路输出给SIM卡。
利用本发明，除了可以使SIM卡和非接触前端芯片连接作为非接触卡片 应用外，还可以将SIM卡作为非接触读写器的SAM(安全存取模块)卡应 用，给SIM卡提供了更宽广的应用范围。
附图说明
图1是背景技术中典型的NFC终端架构示意图；
图2是背景技术中SIM卡的引脚示意图；
图3是本发明提供的一种实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动 非接触电路的结构示意图；
图4是本发明提供的一种实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动 非接触电路的具体结构示意图。
具体实施方式
如图3所示，本发明提供一种实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的 移动非接触电路3，该电路分别通过ISO7816接口连接基带芯片1和SIM卡 2，该电路还通过其他接口(串行外围设备接口SPI或通用异步收发器UART) 连接基带芯片1，所述基带芯片1的C1、C2、C3和C5引脚分别传输单向 的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK信号和接地GND信号，C7 引脚传输双向的数据IO信号，所述SIM卡2的S1、S2、S3和S5引脚分别 传输单向的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK信号和接地GND信 号，S7引脚传输双向的数据IO信号；
所述的实现SIM卡与非接触前端芯片之间互连的移动非接触电路3包 含：
通过内部总线连接的接口切换电路31和非接触电路32；所述的非接触 电路32连接外部天线5；
如图4所示，所述的接口切换电路31包含：
切换开关电路3101，其电路连接所述基带芯片1的C1、C2、C3和C7 引脚，还电路连接所述SIM卡2的S1、S2、S3和S7引脚；
所述的切换开关电路3101包含信号开关电路、逻辑开关电路和电源转换 电路；所述的信号开关电路实现双向数据IO信号的切换，可用MOS(金属 氧化物半导体)开关实现，所述的逻辑开关电路实现单向复位RST信号和单 向时钟CLK信号的切换，可用多路开关或者二选一逻辑电路实现，所述的电 源转换电路实现SIM卡供电电源的切换；
所述的接口切换电路31还包含：
开关控制电路3102，其电路连接所述的切换开关电路3101，发送开关切 换控制信号给切换开关电路3101，从而控制切换开关电路3101选择是处于 基带芯片和SIM卡直通模式，还是处于SIM卡和非接触电路之间的非接触 应用状态；
非接触7816接口电路3103，该非接触7816接口电路3103的F1、F2、 F3和F7引脚电路连接所述的切换开关电路3101，所述的F1、F2、F3和F5 引脚分别传输单向的电源VDD信号、复位RST信号、时钟CLK信号和接地 GND信号，F7引脚传输双向的数据IO信号；该非接触7816接口电路3103 提供SIM卡和非接触电路32之间的非接触连接；
引脚F5与引脚C5和引脚S5共地；
SIM卡类型判别电路3104，其电路连接所述基带芯片1的C1引脚；该 SIM卡类型判别电路3104对SIM卡的类型进行判断，判断采用何种电平， 并且将判断出的SIM卡类型存储在存储器3202内，判断过程通常是基带芯 片先按C类卡接口电平进行一次通讯，等待SIM卡响应，如无响应则再按B 类卡接口电平进行通讯，等待SIM卡响应，基带芯片根据SIM响应时的电 平决定采用哪种类型的接口电平；
基带监控电路3105，其电路连接所述基带芯片1的C2、C3和C7引脚； 该基带监控电路3105监控基带芯片1的接口活动状态，给主控制电路3201 提供可切换时机的选择并处理接口冲突时的响应；
所述的非接触7816接口电路3103、开关控制电路3102、SIM卡类型判 别电路3104和基带监控电路3105都分别电路连接内部总线，通过内部总线 实现相互之间的数据交换，并且通过内部总线实现与非接触电路32的数据交 换；
所述的非接触电路32包含：
主控制电路3201，其电路连接内部总线；该主控制电路3201采用微处 理器MCU，通过内部总线访问和控制其它电路模块；
存储器3102，其电路连接内部总线；该存储器3102采用MCU需要的 ROM、RAM或EEPROM，用于存放MCU的程序、临时数据和非挥发数据；
其他电路3203，其电路连接内部总线；所述的其他电路3203指非接触 射频电路、非接触协议处理电路等常规的电路；
本发明可实现基带芯片1、SIM卡2和非接触前端芯片3三者之间在下 述两种模式之间进行转换：
工作模式1：接口切换电路31处于基带芯片1和SIM卡2直通模式， 即正常工作模式；
工作模式2：接口切换电路31处于SIM卡2和非接触电路32之间的非 接触应用模式，即非接触应用模式；
上电工作时，基带芯片1先上电，其次本发明实现SIM卡与非接触前端 芯片之间互连的移动非接触电路3上电，最后再给SIM卡2上电。上电过程 中，基带芯片1和SIM卡2之间要进行复位应答，同时完成SIM卡类型判 断和波特率设置，此时基带监控电路3105要同时记录SIM卡2的通讯波特 率，为非接触通讯做好准备；
本发明中接口切换电路31默认保持基带芯片1和SIM卡2连通，处于 工作模式1，基带芯片1和SIM卡2之间进行数据交换；
当非接触电路32通过外部天线5感应到外部触发信号(如将终端放在外 部的POS机上进行刷卡操作)时，主控制电路3201判断需要进行非接触模 式连接，使开关控制电路3102发送开关切换控制信号给切换开关电路3101， 而基带监控电路3105则先判断基带芯片1和SIM卡2之间是否正在进行通 讯，只有基带芯片1和SIM卡2之间处于休眠状态时，非接触电路32的切 换请求才能被允许，否则切换开关电路3101要等基带芯片1和SIM卡2的 此次通讯结束后才能切换到非接触应用模式；
SIM卡经过切换开关电路3101的切换，通过非接触7816接口电路3103 与非接触电路进行通讯，进入非接触应用模式；
非接触应用的时间都是非常短暂的，通常在几百毫秒的时间内完成，在 这段时间内，发生接口冲突的几率非常低，如果发生了接口冲突，则接口切 换电路31需要利用SIM卡通讯协议的延迟指令向基带芯片1发送延迟请求， 并通过基带监控电路3105记录下基带芯片1已发送过来的指令，等待非接触 通讯结束后，再转发基带芯片1的指令给SIM卡2，然后恢复基带芯片1和 SIM卡2的连接，为了保持基带芯片1和SIM卡2通讯的绝对优先，可以设 置超时限制，超时后强制中断非接触通讯，转发基带芯片1的指令后直接恢 复基带芯片1和SIM卡2的连接；
SIM卡类型判别电路3104同时监控基带芯片1的电源输出，当处于正 常工作模式，且基带芯片C1引脚有电源输出时，切换开关电路3101将该电 源信号输出给SIM卡2的引脚S1，当基带芯片1的C1引脚无电源输出，且 处于非接触应用模式时(例如在移动终端关机状态下进行非接触应用操作)， 由于非接触电路32可以通过天线5感应外部POS电磁场获得能量，接口切 换电路31可以根据存储卡3202记录的SIM卡类型产生相应的SIM卡电源 和信号，通过非接触7816接口电路3103输出给SIM卡2。
利用本发明，除了可以使SIM卡和非接触前端芯片连接作为非接触卡片 应用外，还可以将SIM卡作为非接触读写器的SAM(安全存取模块)卡应 用，给SIM卡提供了更宽广的应用范围。
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