專利名稱：采取全速或高速傳輸使用通用串行總線智能卡通信的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及用于智能卡(集成電路)的通信接口，具體地說，本發(fā)明涉及通過使用通用串行總線(USB)連接以全速或高速模式使智能卡與主機通信的裝置。
背景技術：
智能卡一般通過讀出器與主機終端通信，在一種類型的系統(tǒng)中，讀出器也是主機。在這種類型的系統(tǒng)中，智能卡插入讀出器的槽中，這使讀出器上的電接觸點與智能卡表面上的電接觸點相緊密接合。經(jīng)接合的電接觸點使讀出器上的微控制器與智能卡上的存儲器和/或微處理器進行通信。目前，大部分智能卡都按照國際標準組織/國際電子技術委員會(ISO)7816的方式與卡讀出器進行通信。
圖1是根據(jù)典型的ISO-7816連接方案連接的獨立讀出器10和智能卡12的結構和連接的方塊圖，在典型的智能卡系統(tǒng)上具有8個接觸點，典型的連接一般使用5個接觸點一個觸點用來連接電源，一個觸點用來連接時鐘信號，一個觸點于輸入/輸出數(shù)據(jù)，一個觸點用來發(fā)送復位信號，一個觸點用來連接接地端子。在讀出器10中的微處理器14接受時鐘單元22送出的時鐘信號，并通過I/O線24接受輸入/輸出信號，以及通過RST線26連接復位信號。
雖然ISO-7816是一個良好的和被廣泛使用的標準，但是基于這個標準的通信速度卻比較慢。此外，由于PC機已很普遍，USB連接也已成為大部分PC機的一個標準特點，因此，通過把微處理功能和存儲功能從讀出器(卡接觸機構)改到分立的PC主機的重新配置，從而使讀出器就成為一種簡單的USB連接器，可使智能卡讀出器的價格便宜下來。USB協(xié)議是一種專用的工業(yè)標準，是由USB Implementers Forum公司，以及包括Intel，Hewlett-Packard，Lucent，NEC，Philips，Microsoft等公司共同倡議和發(fā)起的，該協(xié)議與IEEE-1394標準連接器一起配合使用。
圖2是使用計算機與USB連接的智能卡讀出系統(tǒng)的典型結構和連接方法的方塊圖，在圖2中，PC機40通過具有連接器接頭44(卡讀出器)的USB連接電纜42與智能卡46進行通信，它需要4根連接線一根用于連接電源Vcc，一根用于連接接地端GND，一對用于差動數(shù)據(jù)傳輸線DATA+50和DATA-52。第一代USB標準(版本1.1)允許兩種傳輸模式低速模式和全速模式。對于低速傳輸，例如，根據(jù)USB版本1.1的控制傳輸和中斷傳輸，以1.5Mbps速率，數(shù)據(jù)信號誤差在±1.5％(或15000ppm)范圍內(nèi)在PC機40內(nèi)對傳輸數(shù)據(jù)計時。對于全速傳輸，例如，根據(jù)USB版本1.1的等時傳輸或大容量傳輸，數(shù)據(jù)以12Mbps速率，數(shù)據(jù)信號誤差在±0.25％(或2500ppm)范圍內(nèi)計時(定時)傳輸。除了上述兩種模式之外，新的USB標準(版本2.0)還有第三種(高速)傳輸模式，其數(shù)據(jù)信號發(fā)送速率為480Mbps，信號誤差在±500ppm范圍內(nèi)。
對任一給定的傳輸速度，由于USB連接線42沒有另外分開的傳導時鐘信號的導線，因此，必須在連接線42兩端處設立時鐘發(fā)生器，在主機端，大部分讀出器和計算機系統(tǒng)都設有高精密度的系統(tǒng)時鐘單元60，它可用于接受和發(fā)送的兩種目的；在USB連接線42連接智能卡的一端，一種低成本的電子諧振器48可用于低速傳輸，這種諧振器48如圖2所示，一般都結合到智能卡的微處理器58中，但是，這種低成本的諧振器48其精確度不足以用于全速或高速的定時傳輸。目前，為了建立全速或高速傳輸系統(tǒng)，必須把精確的時鐘單元，例如晶體震蕩器，引入到讀出器/連接器。圖3示出了一個典型的高速USB讀出器/連接器44，它把一個高精度的時鐘單元62連接到接觸腳60之一。早期的USB智能卡連接器由于沒有精確的時鐘單元(如圖2所示)，似乎行將過時，但是，由于還有一大批安裝好的低速USB智能卡連接器存在，因此，人們希望有一種智能卡，它能在全速或高速傳輸模式中使用這些連接器，而不管連接器44內(nèi)是否有時鐘單元62。
由于在讀出器/連接器上設置時鐘單元增加了制造上的復雜性，并因此也增加了生產(chǎn)制造的成本，人們也希望能提供一種在讀出器/連接器組件中不需要(消除掉)時鐘單元的智能卡系統(tǒng)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種具有連接到在其微處理器中的高精度時鐘單元的智能卡。高精度時鐘單元與微處理器相結合能使智能卡能采用任一USB允許的智能卡讀出器/連接器進行全速或高速數(shù)據(jù)傳輸。所述精密時鐘單元可以是計時陶瓷振蕩器、諧振器或任一種振動裝置，只要它具有足夠的精度來至少完成全速、最好能夠完成高速數(shù)據(jù)傳輸(例如精密度至少為0.25％)，并且它的厚度滿足安置在智能卡上的要求(例如，最好厚度不大于0.6mm)。
附圖的簡要說明圖1是根據(jù)典型的ISO-7816連接方案連接的獨立讀出器和智能卡的結構和接法的方塊圖。
圖2是一種使用計算機的低速USB智能卡讀出系統(tǒng)的典型現(xiàn)有技術的結構和接法方塊圖。
圖3是另一現(xiàn)有技術的結構和接法的方塊圖，它是一種高速USB智能卡讀出系統(tǒng)，它使用計算機且其USB連接器的連接頭結合了精密時鐘脈沖產(chǎn)生單元。
圖4是本發(fā)明智能卡系統(tǒng)的結構和接法方塊圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的帶有嵌入的時鐘單元的智能卡的立體圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的帶有嵌入的時鐘單元的智能卡橫截面視圖。
發(fā)明的最佳實施方式圖4中示出了本發(fā)明的一個實施例。在圖中，示出的主機70具有連接到CPU78的時鐘單元76，計算機主機70通過USB連接線96連接到USB讀出器/連接器72，USB連接線96由4根導線組成；一根電源線92，一根接地線94，一根正數(shù)據(jù)線86和一根負數(shù)據(jù)線88，正數(shù)據(jù)線86和負數(shù)據(jù)線88一起構成差動數(shù)據(jù)傳輸對。讀出器/連接器的連接頭部為智能卡74提供進入的位置和接觸點，它容納USB連接線96并使4個纜線信號的每一個都能到達8個接觸點78中的一個接點。智能卡74也有8個接觸點90，它們與讀出器/連接器的接觸點相匹配，在現(xiàn)有的USB中，4個接觸點沒有使用，智能卡74還包括芯片組件98，芯片組件98包括通用異步接收器/發(fā)送器(UART)組件84和微處理器82，UART組件84通過輸入/輸出線96和微處理器82相連接。將來自差動數(shù)據(jù)傳輸對的信號連接到智能卡74的UART組件84，UART組件84把差動數(shù)據(jù)傳輸線上的信號轉(zhuǎn)換成串行數(shù)據(jù)，裝在智能卡74上的微處理器82理解這些串行數(shù)據(jù)并通過輸入/輸出線96把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)接到微處理器82。精密時鐘單元80(例如精度至少為0.25％的陶瓷振蕩器)被嵌入到智能卡74而與微處理82相連接。也可以使用具有達到至少全速數(shù)據(jù)傳輸(最好也能支持高速傳輸)所要求的精度以及有足夠薄的厚度的其他類型的機電式振蕩單元。此外，由于現(xiàn)有智能卡的標準規(guī)定總的卡厚度為0.84mm，所以，為了適于把時鐘單元裝配到智能卡中，時鐘單元的厚度不能超過0.6mm左右。時鐘單元對智能卡提供計時裝置，以便以全速或高速接收和發(fā)送USB信號。安裝在智能卡上的時鐘單元與按照USB協(xié)議配置的其他時鐘以相同的方式工作。
圖5示出了本發(fā)明智能卡108的立體圖，其中陶瓷諧振器114經(jīng)由智能卡通過連接線116連接到芯片組件112。芯片組件112可以通過具有8個接觸點的接觸板110連接到讀出器/連接器。圖6示出了智能卡截面視圖，在圖6中，芯片組件112和陶瓷諧振器114都處于智能卡108上的縮進的部位118內(nèi)，陶瓷諧振器114通過導線116連接到芯片組件112，在實際實施過程中，也可以來用其它方來實現(xiàn)連接，例如，可用導電的粘貼條。接觸板110則用于對芯片組件的外部連接。
權利要求
1.一種智能卡，按照通用串行總線(USB)標準協(xié)議，通過與USB相容的連接線端接在卡讀出器/連接器的連接頭，設置成與主機通信，該智能卡包括位于卡上的第一接觸點，它接受主機來的電源信號；位于卡上的第二接觸點，它連接接地端；位于卡上的第三和第四接觸點，它們協(xié)作發(fā)送和接收差動數(shù)據(jù)信號；位于卡上的芯片組件，它接受第一和第二接觸點來的電源端連線和接地端連線及通過所述的第三和第四接接觸點發(fā)送和接收與USB相容的數(shù)據(jù)信號；裝在卡上的時鐘組件，它具有足夠的計時精度，能與任一相容的主機對USB信號進行到全速數(shù)據(jù)傳輸?shù)挠嫊r，而與卡連接到的讀出器/連接器的類型無關。
2.根據(jù)權利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述芯片組件包括連接到所述的第三和第四接觸點的USB通用異步接收器/發(fā)送器(UART)電路，用以接收或發(fā)送差動數(shù)據(jù)；通過雙向接法連接到所述的USB通用異步接收器/發(fā)送器(UART)的微處理器，用以發(fā)送和接收從主機送來和到主機去的數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權利要求1所述的智能卡，其特征在于，所述的時鐘組件是陶瓷諧振器。
4.根據(jù)權利要求1所述的智能卡，其特征在于，該時鐘組件提供12Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，誤差范圍±0.25％，即±2500ppm的計時精度。
5.根據(jù)權利要求1所述的智能卡，其特征在于，該時鐘組件提供480Mbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，誤差范圍±500ppm的計時精度。
6.根據(jù)權利要求1所述的智能卡，其特征在于，該時鐘組件和智能卡的加起來的厚度為0.84mm。
7.根據(jù)權利要求6所述的智能卡，其特征在于該時鐘組件的厚度最多為0.6mm。
全文摘要
本發(fā)明通過把精密時鐘單元(80；114)裝進入智能卡(74；108)，就能夠把低速USB讀出器/連接器(72；84；110)做成用于全速或高速數(shù)據(jù)傳送，此外，本發(fā)明還取消了在任一與USB相容的讀出器/連接器中設置一時鐘單元(62)的要求，使讀出器/連接器可以做成為一個低成本的非常簡單的裝置。
文檔編號G06K7/00GK1748222SQ200380109725
公開日2006年3月15日 申請日期2003年12月10日 優(yōu)先權日2003年1月10日
發(fā)明者G·蓋茲, A·佩塔維 申請人:愛特梅爾股份有限公司