專利名稱：傳輸數(shù)據(jù)的方法和用于該傳輸?shù)目ǖ闹谱鞣椒?br>
技術領域：
本發(fā)明涉及智能卡型便攜物品，包括物品主體和集成電路芯片。
智能卡是特別在ISO標準7816中描述的標準化物品，其主要功能是使得能夠通過識別持有人來執(zhí)行電子交易。為此，智能卡包括一個芯片，其電路被集成在硅襯底上，定義各種功能元件，特別是中央處理單元(CPU)、易失性存儲器(RAM)、非易失性存儲器(ROM)、電可擦除可編程非易失性存儲器(EEPROM)。中央單元(CPU)通過總線來管理各種存儲器中的數(shù)據(jù)和地址。通常，數(shù)據(jù)和地址被分別按8位和16位來編碼。
該集成電路芯片設有6個接觸焊盤這些焊盤由縮寫VCC、GND、VPP、RST、CLK、以及I/O來標識，分別用于向芯片提供電源、將其接地、向其提供編程電壓、對其進行復位、輸入時鐘信號、以及執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入和輸出。這些焊盤被電連接到與卡的表面平齊的接觸區(qū)域。VCC焊盤被連接到區(qū)域C1,GND焊盤被連接到區(qū)域C5,VPP焊盤被連接到區(qū)域C6,RST焊盤被連接到區(qū)域C2,CLK焊盤被連接到區(qū)域C3，而I/O焊盤被連接到區(qū)域C7。
上述ISO標準7816的第2部分涉及卡上的電接觸區(qū)域的數(shù)目、尺寸、以及定位。這樣，如該標準中定義的那樣，除了區(qū)域C1、C5、C6、C2、C3、以及C7以外，卡還具有兩個區(qū)域C4和C8，是為將來的使用而保留的。沒有功能被分配給這些未連接的區(qū)域。
7816標準的第3部分涉及卡必須支持的各種傳輸協(xié)議和信號。在稱為T=0和T=1的協(xié)議中，數(shù)據(jù)使用定義的格式以半雙工方式只經(jīng)I/O焊盤來異步傳輸。這些數(shù)據(jù)格式和協(xié)議中授權(quán)的數(shù)據(jù)速率很低，為38千比特每秒(kb/s)，并且不允許多點鏈接。
結(jié)果，當現(xiàn)有卡被用于不使用上述7816標準第3部分的協(xié)議和格式的非專用終端、即實際上是市售的大多數(shù)終端特別是個人計算機時，需要使用卡閱讀器，不僅用于開關卡，還用于執(zhí)行協(xié)議轉(zhuǎn)換和對數(shù)據(jù)進行重新格式化以使其可由卡來使用。由于該卡的允許數(shù)據(jù)速率很低，所以它不能被用于要求高速數(shù)據(jù)傳送的應用、例如信息的實時編碼/解碼。
有鑒于此，本發(fā)明涉及一種智能卡型便攜物品，該物品包括主體和集成電路芯片，所述集成電路芯片具有經(jīng)數(shù)據(jù)和地址總線連接到存儲器上的中央處理單元，并且還至少包括用于向芯片提供電源電壓的第一接觸焊盤、用于將芯片接地的第二接觸焊盤、第三接觸焊盤和第四接觸焊盤，所述接觸焊盤分別被電連接到與物品主體的表面平齊的一組至少6個接觸區(qū)域中的第一接觸區(qū)域、第二接觸區(qū)域、第三接觸區(qū)域、以及第四接觸區(qū)域，本發(fā)明要解決的問題是使得這種便攜物品能夠以不同于7816標準第3部分安排的方式來工作，特別是不使用該標準所述的數(shù)據(jù)要求的T=0和T=1協(xié)議和格式。
有鑒于上述問題，本發(fā)明提出的解決方案首先提供一種便攜物品，其特征在于，被連接到芯片的接口上的第三和第四接觸焊盤構(gòu)成差分對，并且用于在中央處理單元的控制下提供雙向數(shù)據(jù)傳輸。
本發(fā)明還提供一種將數(shù)據(jù)傳輸?shù)郊呻娐沸酒姆椒?，該方法的特征在于，中央處理單元處理的?shù)據(jù)經(jīng)構(gòu)成差分對并且被連接到芯片的接口上的第三和第四接觸焊盤被雙向傳輸。
下述非限制性描述將有助于更容易地理解本發(fā)明在實際中能夠如何實施。應該參照附圖來閱讀它，其中
圖1是插入到經(jīng)集線器(hub)連接到個人計算機端口上的閱讀器的插槽中的本發(fā)明的卡的示意圖；圖2是電連接到本發(fā)明的智能卡的接觸區(qū)域上的芯片的透視圖；圖3示出連接到用于使用通用串行總線(USB)協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)的卡閱讀器上的本發(fā)明的卡的集成電路芯片的各種元件；圖4示出連接到用于使用USB協(xié)議和ISO標準7816第3部分的協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)的卡閱讀器上的本發(fā)明的卡的集成電路芯片的各種元件；以及圖5是用于將卡連接到閱讀器的連接器上的本發(fā)明的方法的示意圖。
本發(fā)明的便攜物品是智能卡型的。
如圖1所示，智能卡型便攜物品1用于插入到閱讀器2的插槽中，該閱讀器2例如經(jīng)連接電纜3被連接到集線器4，所述集線器具有至少一個端口5、特別是USB型端口，并且經(jīng)鏈接電纜6被連接到端口7、特別是中央單元8的USB型端口。
智能卡是ISO標準7810、7816、和14443中定義的標準物品，并且其內(nèi)容被包含在本說明書中以供參考。
它們是尺寸大約為85毫米(mm)長、54mm寬、760微米(μm)厚的扁平矩形，并且它們包括卡主體，其中集成有芯片9。
卡主體包括一個或多個熱塑性或熱固性層。
芯片9是帶有集成電路的硅晶片(die)，其拓撲圖形定義芯片的各種功能元件，通過數(shù)據(jù)和地址總線10的線路相連。如圖3和4所示，這些元件特別包括中央處理單元CPU、易失性存儲器RAM、非易失性程序存儲器ROM、電可擦除和可編程非易失性存儲器EEPROM、以及--根據(jù)本發(fā)明--一個特殊接口、特別是USB接口。
芯片9具有至少4個接觸焊盤第一接觸焊盤VCC、第二接觸焊盤GND、第三接觸焊盤D+、以及第四接觸焊盤D-，所述第三和第四接觸焊盤D+和D-被連接到USB接口。此外，芯片9還任選地帶有第五接觸焊盤VPP、第六接觸焊盤RST、第七接觸焊盤CLK、以及第八接觸焊盤I/O。
如圖2所示，接觸焊盤VCC、GND、D+、以及D-分別被電連接到與卡主體的表面平齊的一組8個接觸區(qū)域C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、以及C8中的第一接觸區(qū)域C1、第二接觸區(qū)域C5、第三接觸區(qū)域C4、以及第四接觸區(qū)域C8。接觸焊盤VPP、RST、CLK、以及I/O被任選地分別電連接到上述組中的第五接觸區(qū)域C6、第六接觸區(qū)域C2、第七接觸區(qū)域C3、以及第八接觸區(qū)域C7。
本發(fā)明的卡適于只通過向芯片提供電源電壓的接觸焊盤VCC、將芯片接地的焊盤GND、以及提供雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)暮副PD+和D-來與外界、即例如個人計算機等終端進行通信。
當數(shù)據(jù)傳輸由接觸焊盤D+和D-來提供時，所用的數(shù)據(jù)和協(xié)議的格式是USB標準的1996年1月15日修訂版1.0中定義的格式，其或后續(xù)USB標準的內(nèi)容被包括在本說明書中以供參考。
在該標準中，焊盤D+和D-構(gòu)成差分對(difierentia1 pair)，所述焊盤上的電勢彼此相反。當D+的電勢大于D-的電勢時，傳輸邏輯“1”，而當D-的電勢大于D+的電勢時，傳輸邏輯“0”。
卡的USB接口對焊盤D+和D-傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的進行解碼，并且對其進行重新格式化以使所述數(shù)據(jù)能夠由CPU來處理。
使用USB標準中定義的協(xié)議經(jīng)焊盤D+和D-進行的數(shù)據(jù)傳輸提供許多優(yōu)點。
首先，傳輸數(shù)據(jù)的速率可以到達12兆比特每秒(Mb/s)，遠高于使用ISO標準7816中定義的協(xié)議和格式經(jīng)I/O焊盤傳輸數(shù)據(jù)的速率38kb/s。
再者，數(shù)據(jù)傳輸以半雙工方式、即交替地同步進行，盡管可以，但是已不再需要經(jīng)焊盤CLK來傳輸時鐘信號。在本發(fā)明中，時鐘有利地在卡的內(nèi)部、例如通過數(shù)字鎖相環(huán)(DPLL)來產(chǎn)生。根據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)速率，低速時1.5Mb/s，高速時12Mb/s，卡自己通過連接到焊盤D+或D-上的上拉電阻來確定其工作速度，并且DPLL鎖定，使得這樣產(chǎn)生的時鐘與傳輸數(shù)據(jù)的速率兼容，并且使得能夠?qū)鬏數(shù)臄?shù)據(jù)幀進行解碼。使用卡內(nèi)部的倍頻器是有利的。
這樣，依賴于分析電子簽名的欺詐變得很困難，因為這種欺詐要求經(jīng)CLK焊盤對時鐘進行外部控制，而這在經(jīng)D+和D-焊盤來傳輸數(shù)據(jù)時是不允許的。
應該理解，這些優(yōu)點使得本發(fā)明的卡能夠例如在付費電視應用或其他應用、特別是與網(wǎng)絡中的信息加密有關的應用中實時并且以高數(shù)據(jù)速率來執(zhí)行加密和加密操作。
可以看出，在本發(fā)明的一個實施例中，卡還可以使用異步協(xié)議、例如ISO標準7816第3部分中定義的T=0和T=1來工作，在此情況下，I/O焊盤用于輸入和輸出數(shù)據(jù)信號，RST焊盤用于對芯片進行復位，CLK焊盤用于向芯片提供時鐘信號，并且任選地，VPP焊盤用于向芯片提供編程電壓。因此這種卡可以被用于現(xiàn)有技術的閱讀器，進而由閱讀器執(zhí)行USB/ISO數(shù)據(jù)重新格式化和協(xié)議轉(zhuǎn)換。
應該看出，使用USB和ISO協(xié)議進行的數(shù)據(jù)傳輸可以同時進行，由CPU處理經(jīng)I/O焊盤傳輸?shù)臄?shù)據(jù)和通過D+和D-焊盤傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。
為了利用本發(fā)明的卡的USB功能，圖3和4所示種類的閱讀器包括用于至少連接到卡的區(qū)域C1、C5、C4、以及C8的裝置，這些區(qū)域被電連接到芯片9的焊盤VCC、GND、D+、以及D-。
如果像圖3那樣，所述閱讀器2具有只連接到卡的區(qū)域C1、C5、C4、以及C8的裝置，則這種閱讀器2不過只是用于傳輸數(shù)據(jù)、電源、和地的電連接器，從而大大降低了這種閱讀器的成本。
相反，如果所述閱讀器2還讀取符合ISO標準7816的卡，則它們必須具有用于連接到與芯片的焊盤RST、VPP、I/O、以及CLK電連接的卡的區(qū)域C6、C3、C2、以及C7的裝置，并且它們必須設有用于轉(zhuǎn)換格式和使用符合ISO標準7816第3部分的協(xié)議的適當接口。然后，可以機械地或電地選擇USB或ISO 7816-3工作模式。然后，這種閱讀器可以被用于讀取多種不同的卡只按照ISO標準來工作的卡、只經(jīng)USB接口來工作的卡、以及能夠以兩種方式來工作的卡。
在圖5所示的優(yōu)選實施例中，用于讀取本發(fā)明的卡的閱讀器的連接器這樣實現(xiàn)，使得在插入卡的過程中連接次序如下機械地進行初始時連接到區(qū)域C5，然后連接到區(qū)域C4和C8，最后連接到區(qū)域C1以向芯片供電。
在本發(fā)明的另一實施例中，只使用卡的6個接觸區(qū)域。在USB模式中，這些區(qū)域分別是分別連接到芯片的焊盤VCC、GND、CLK、以及I/O上的區(qū)域C1、C5、C3、以及C7。在ISO模式中，這些區(qū)域分別是分別連接到焊盤VCC、GND、RST、VPP、CLK、以及I/O上的區(qū)域C1、C5、C2、C6、C3、以及C7。此外，在本發(fā)明中，接觸焊盤VCC、GND、D+、以及D-分別被電連接到一組至少6個接觸區(qū)域C1、C2、C3、C5、C6、以及C7中的第一接觸區(qū)域C1、第二接觸區(qū)域C5、第三接觸區(qū)域C3、以及第四接觸區(qū)域C7。應該看出，在所有實施例中，在焊盤VPP和區(qū)域C7之間進行連接始終是任選的。
權(quán)利要求
1.一種智能卡型便攜物品，該物品包括主體和集成電路芯片(9)，所述集成電路芯片(9)具有經(jīng)數(shù)據(jù)和地址總線連接到存儲器(ROM、RAM、EEPROM)上的中央處理單元(CPU)，并且還至少包括用于向芯片(9)提供電源電壓的第一接觸焊盤(VCC)、用于將芯片(9)接地的第二接觸焊盤(GND)、第三接觸焊盤(D+)和第四接觸焊盤(D-)，所述接觸焊盤(VCC、GND、D+、D-)分別被電連接到與物品主體的表面平齊的一組至少6個接觸區(qū)域(C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8)中的第一接觸區(qū)域(C1)、第二接觸區(qū)域(C5)、第三接觸區(qū)域(C4)、以及第四接觸區(qū)域(C8)，所述便攜物品的特征在于，第三和第四接觸焊盤(D+、D-)被連接到芯片(9)的接口上，并且用于在中央處理單元(CPU)的控制下提供數(shù)據(jù)傳輸。
2.如權(quán)利要求1所述的便攜物品，其特征在于，芯片(9)還包括第五接觸焊盤(VPP)、用于對芯片(9)進行復位的第六接觸焊盤(RST)、用于對芯片提供時鐘信號的第七接觸焊盤(CLK)、以及用于使用異步協(xié)議來輸入和輸出數(shù)據(jù)信號的第八接觸焊盤(I/O)，所述第六、第七、以及第八接觸焊盤(RST、CLK、I/O)分別被電連接到與物品主體的表面平齊的一組至少8個接觸區(qū)域中的第六接觸區(qū)域(C2)、第七接觸區(qū)域(C3)、以及第八接觸區(qū)域(C7)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的便攜物品，其特征在于，第三和第四焊盤(D+、D-)構(gòu)成差分對，所述焊盤上的電勢彼此相反。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的便攜物品，其特征在于，第三和第四焊盤(D+、D-)用于使用通用串行總線(USB)標準中定義的協(xié)議來進行數(shù)據(jù)傳輸。
5.一種將數(shù)據(jù)傳輸?shù)桨ㄎ锲分黧w的智能卡型便攜物品的集成電路芯片(9)的方法，所述集成電路芯片(9)包括經(jīng)數(shù)據(jù)和地址總線連接到存儲器(ROM、RAM、EEPROM)上的中央處理單元(CPU)，并且還至少包括用于向芯片(9)提供電源電壓的第一接觸焊盤(VCC)、用于將芯片(9)接地的第二接觸焊盤(GND)、第三接觸焊盤(D+)和第四接觸焊盤(D-)，所述接觸焊盤(VCC、GND、D+、D-)分別被電連接到與物品主體的表面平齊的一組至少6個接觸區(qū)域(C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8)中的第一接觸區(qū)域(C1)、第二接觸區(qū)域(C5)、第三接觸區(qū)域(C4)、以及第四接觸區(qū)域(C8)，所述方法的特征在于，中央處理單元(CPU)處理的數(shù)據(jù)經(jīng)被連接到芯片(9)的接口上的第三和第四接觸焊盤(D+、D-)被傳輸。
6.如權(quán)利要求5中任一項所述的方法，其特征在于，第五接觸焊盤(VPP)、第六接觸焊盤(RST)對芯片(9)進行復位，第七接觸焊盤(CLK)向芯片提供時鐘信號，而第八接觸焊盤(I/O)使用異步協(xié)議來提供數(shù)據(jù)信號輸入和輸出，所述第六、第七、以及第八接觸焊盤(RST、CLK、I/O)分別被電連接到與卡主體的表面平齊的一組至少6個接觸區(qū)域中的第六接觸區(qū)域(C2)、第七接觸區(qū)域(C3)、以及第八接觸區(qū)域(C7)。
7.如權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征在于，第三和第四焊盤(D+、D-)構(gòu)成差分對。
8.如權(quán)利要求5、6或7所述的方法，其特征在于，經(jīng)第三和第四焊盤(D+、D-)進行的數(shù)據(jù)傳輸是雙向的和交替的。
9.如權(quán)利要求5至8中任一項所述的方法，其特征在于，為了處理經(jīng)第三和第四接觸焊盤(D+、D-)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，在芯片內(nèi)部產(chǎn)生時鐘。
10.如權(quán)利要求5至9中任一項所述的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)使用同步通信協(xié)議經(jīng)第三和第四接觸焊盤(D+、D-)來傳輸。
11.如權(quán)利要求5至10中任一項所述的方法，其特征在于，以高至大約12兆比特每秒的值的速率來進行數(shù)據(jù)傳輸。
12.如權(quán)利要求5至12中任一項所述的方法，其特征在于，數(shù)據(jù)傳輸使用符合通用串行總線(USB)標準的協(xié)議來進行。
13.如權(quán)利要求5至12中任一項所述的方法，其特征在于，為了經(jīng)第三和第四焊盤(D+、D-)來傳輸數(shù)據(jù)，便攜物品被連接到閱讀器(2)的連接器上，使得初始時連接到第二接觸區(qū)域(C5)，然后連接到第三和第四接觸區(qū)域(C4、C8)，最后連接到第一區(qū)域(C1)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能卡型便攜物品和將數(shù)據(jù)傳輸?shù)竭@種物品的方法，該物品包括主體和集成電路芯片，所述集成電路芯片包括經(jīng)數(shù)據(jù)和地址總線連接到存儲器(ROM、RAM、EEPROM)上的中央處理單元(CPU)，并且還包括被連接到與卡主體的表面平齊的一組至少6個接觸區(qū)域中的4個接觸區(qū)域(C1、C5、C4、C8)上的至少4個接觸焊盤(VCC、GND、RST、VPP、CLK、I/O、D+、D－)。本發(fā)明的特征在于，兩個接觸焊盤(D+、D－)被連接到卡的接口，并且用于提供由中央處理單元(CPU)處理的數(shù)據(jù)傳輸。本發(fā)明特別適用于使用通用串行總線(USB)協(xié)議和格式來傳輸數(shù)據(jù)。
文檔編號G06F1/18GK1317123SQ99810776
公開日2001年10月10日 申請日期1999年9月2日 優(yōu)先權(quán)日1998年9月11日
發(fā)明者阿蘭·雷利米 申請人:施藍姆伯格系統(tǒng)公司