專利名稱：基于usb接口的智能卡讀寫方法及其讀寫器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能卡讀寫方法及其讀寫器，具體來(lái)說(shuō)是基于USB接口的智能卡讀寫方法及其讀寫器。
背景技術(shù)：
隨著智能卡技術(shù)的普及，越來(lái)越多的智能卡應(yīng)用到我們生活中，居民的日常生活(水卡、電卡、煤氣卡等)，通訊領(lǐng)域的手機(jī)卡、電話卡，交通領(lǐng)域的月票卡、旅游業(yè)的景點(diǎn)門卡、還有企業(yè)辦公的稅務(wù)卡等等。
目前的智能卡大部分都是通過讀寫器進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀寫，智能卡讀寫器采用的大多是USB接口，讀寫器為了能夠滿足USB通訊協(xié)議向智能卡協(xié)議轉(zhuǎn)換，主機(jī)接口為了兼容智能卡規(guī)范。廠家在設(shè)計(jì)USB通訊協(xié)議時(shí)采用的是私有通訊協(xié)議，所以需要安裝廠家的私有驅(qū)動(dòng)才能夠工作，這就是常說(shuō)的有驅(qū)型的讀寫器。這就給用戶的使用和升級(jí)管理帶來(lái)諸多不便。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述缺點(diǎn)，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作簡(jiǎn)便的基于USB人機(jī)接口的智能卡讀寫方法及其讀寫器。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種USB接口的智能卡讀寫控制方法，包括如下步驟1)主機(jī)通過枚舉USB人機(jī)接口設(shè)備和智能卡讀寫器建立連接，并獲得人機(jī)接口類和報(bào)告描述符，建立和智能卡讀寫器之間的通信；
2)主機(jī)經(jīng)USB接口通過標(biāo)準(zhǔn)人機(jī)接口設(shè)備協(xié)議向智能卡讀寫器發(fā)送命令；3)智能卡讀寫器對(duì)上述控制命令進(jìn)行解析和處理，包括根據(jù)命令和智能卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；4)智能卡讀寫器將返回的處理結(jié)果，轉(zhuǎn)換成人機(jī)接口設(shè)備協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送到主機(jī)。
所述人機(jī)交互設(shè)備指令可包括SET FEATURE和GET FEATURE命令。
所述控制命令可包括身份認(rèn)證、權(quán)限管理或/和讀寫操作。
一種智能卡讀寫器，包括智能處理模塊和分別與所述智能處理模塊相連的USB接口和智能卡模塊，所述智能處理模塊內(nèi)置有人機(jī)接口設(shè)備描述符。
所述智能處理模塊可包括智能控制單元以及分別與所述智能控制單元相連的USB通信協(xié)議單元、程序存儲(chǔ)單元和輸入輸出單元，所述USB通訊協(xié)議單元與所述USB接口相連，所述輸入輸出單元與所述智能卡模塊相連。
所述智能卡模塊可為接觸式智能卡連接裝置。
所述智能處理模塊還可包括與所述智能控制單元相連的智能卡插入檢測(cè)單元，所述智能卡插入檢測(cè)單元還同時(shí)與所述智能卡模塊相連。
所述智能卡模塊可為包含有調(diào)制發(fā)射、接收解調(diào)的非接觸卡控制模塊。
本發(fā)明通過采用帶有人機(jī)接口設(shè)備描述符的智能控制模塊與主機(jī)端使用標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口設(shè)備通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)與智能卡卡片的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)安裝讀寫器時(shí)不需要安裝廠家的私有驅(qū)動(dòng)程序，可以自動(dòng)安裝系統(tǒng)提供的驅(qū)動(dòng)程序。用戶不需要隨身攜帶驅(qū)動(dòng)程序就可以隨時(shí)隨地使用，不需要使用PC外設(shè)時(shí)惱人的驅(qū)動(dòng)安裝，不需要管理版本不斷升級(jí)的驅(qū)動(dòng)程序，不需要考慮不同產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)程序的兼容問題，不需要面對(duì)驅(qū)動(dòng)程序引起的操作系統(tǒng)使用風(fēng)險(xiǎn)，不需要擔(dān)心驅(qū)動(dòng)程序的安裝卸載對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的污染，給智能卡的使用和進(jìn)一步普及帶來(lái)了極大的方便。


圖1為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意2為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
USB終端人機(jī)接口設(shè)備簡(jiǎn)稱HID設(shè)備，在Windows98SE及以上操作系統(tǒng)無(wú)需安裝驅(qū)動(dòng)程序，這為設(shè)備的使用提供了更多的便捷。下面結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明內(nèi)容做進(jìn)一步闡述。
如圖1所示，實(shí)施例1為一種接觸式智能卡讀寫器，包括智能處理模塊和分別與所述智能處理模塊相連的USB接口101和智能卡模塊104，所述智能卡模塊為接觸式智能卡連接裝置，本實(shí)施例中為接觸式智能卡卡座。所述智能處理模塊包括智能控制單元106以及分別與所述智能控制單元相連的USB通信協(xié)議單元105、程序存儲(chǔ)單元107和輸入輸出單元108，所述智能控制單元106中內(nèi)置有HID設(shè)備描述符，所述USB通訊協(xié)議單元105與所述USB接口110相連，所述輸入輸出單元108與所述智能卡模塊104相連。所述智能處理模塊還包括與所述智能控制單元相連的智能卡插入檢測(cè)單元109，用于檢測(cè)卡片是否插入，所述智能卡插入檢測(cè)單元109還同時(shí)與所述智能卡模塊104相連。其中，所述USB通信協(xié)議單元105、智能控制單元106、程序存儲(chǔ)單元107、輸入輸出單元108和智能卡插入檢測(cè)單元109可以使用一個(gè)高度集成的通用微處理芯片實(shí)現(xiàn)，可進(jìn)行USB通訊用的協(xié)議轉(zhuǎn)換、具有大于4個(gè)以上的IO、并可以直接使用USB電源進(jìn)行工作。內(nèi)部電源可采用供電單元101來(lái)提供，時(shí)鐘信號(hào)可通過時(shí)鐘控制單元102分頻后產(chǎn)生，也可以使用智能控制單元106內(nèi)部的定時(shí)器模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)。
采用本實(shí)施例中USB HID讀寫器的讀寫方法如下一、主機(jī)識(shí)別設(shè)備即主機(jī)通過枚舉USB HID設(shè)備和本發(fā)明物建立連接，并獲得HID類和報(bào)告描述符，建立和所述智能卡讀寫器的通信。
二、枚舉結(jié)束后，根據(jù)HID報(bào)告描述符的約定，使用SETFEATURE和GET FEATURE命令完成本發(fā)明物和主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送和數(shù)據(jù)接收。
三、設(shè)備對(duì)命令的解析和處理，并根據(jù)命令和智能卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。本發(fā)明物同主機(jī)的主要數(shù)據(jù)傳輸基本都是通過USB協(xié)議中的HID協(xié)議的子類SET FEATURE和GET FEATURE進(jìn)行的。主機(jī)每次發(fā)送和接收固定字節(jié)長(zhǎng)度的USB數(shù)據(jù)包到本發(fā)明設(shè)備。由于USB協(xié)議具有主從特點(diǎn)，所以每一次的數(shù)據(jù)交互的開始都是由USB主機(jī)端發(fā)起的。主機(jī)端會(huì)根據(jù)本次通訊的目的來(lái)組織USB通訊的數(shù)據(jù)包內(nèi)容。按照約定的格式發(fā)送到本發(fā)明設(shè)備。本發(fā)明設(shè)備會(huì)根據(jù)命令來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)解析，并和所述智能卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交互。
具體為，首先主機(jī)會(huì)發(fā)起一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，主機(jī)使用HID協(xié)議中的SET FEATURE子協(xié)議向所述智能控制模塊傳輸一個(gè)HID協(xié)議的數(shù)據(jù)包，這個(gè)數(shù)據(jù)包需要使用一個(gè)或多個(gè)SET FEATURE事務(wù)構(gòu)成。智能控制模塊收到數(shù)據(jù)后，會(huì)根據(jù)約定對(duì)HID協(xié)議進(jìn)行解析，分析其中那些數(shù)據(jù)是需要發(fā)送到智能卡中的，哪些是需要智能控制模塊自身解釋工作的。智能控制模塊收到需要發(fā)送到智能卡的數(shù)據(jù)后，需要按照接觸卡ISO7816的約定把收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成應(yīng)用協(xié)議數(shù)據(jù)單元(APDU)，同時(shí)按照相應(yīng)的協(xié)議要求，發(fā)送到智能卡中。同時(shí)根據(jù)智能卡通訊協(xié)議的約定，處理智能卡返回的數(shù)據(jù)，達(dá)到和智能卡進(jìn)行通訊的目的。
智能控制模塊接收到GET FEATURE后，把從智能卡收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成HID要求的格式數(shù)據(jù)，傳輸?shù)街鳈C(jī)。主機(jī)會(huì)根據(jù)返回?cái)?shù)據(jù)的內(nèi)容分析，確認(rèn)本次傳輸是否完成，是否需要多個(gè)SET FEATURE，GET FEATURE數(shù)據(jù)包才能完成有效的數(shù)據(jù)通訊。這樣就完成了一個(gè)完整的數(shù)據(jù)通訊。
四、返回智能卡返回的信息。所述智能卡的數(shù)據(jù)被轉(zhuǎn)換成HID數(shù)據(jù)協(xié)議的數(shù)據(jù)，并發(fā)送到主機(jī)。
在整個(gè)的協(xié)議轉(zhuǎn)換過程中，所述智能卡讀寫器在主機(jī)端提供了一個(gè)協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，用于完成智能卡協(xié)議的分析和主機(jī)端智能卡數(shù)據(jù)到HID數(shù)據(jù)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，并提供用戶一個(gè)仿PC/SC的接口，提供給用戶的函數(shù)接口完全兼容PC/SC規(guī)范，可以方便用戶調(diào)用。
如圖2中所示，為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖，包括智能處理模塊203和分別與所述智能處理模塊相連的USB接口202和智能卡模塊204，所述智能處理模塊203內(nèi)置有HID設(shè)備描述符，所述智能卡模塊204為包含有調(diào)制發(fā)射、接收解調(diào)的非接觸卡控制模塊。智能處理模塊203完成主機(jī)HID協(xié)議的分析和轉(zhuǎn)換成非接觸卡數(shù)據(jù)協(xié)議，所述智能卡模塊204完成電信號(hào)到非接觸信號(hào)轉(zhuǎn)換。主要就是把智能處理模塊203發(fā)送的數(shù)據(jù)通過調(diào)制發(fā)送轉(zhuǎn)化成無(wú)線信號(hào)，并發(fā)送到非接觸卡205中。并且從所述非接觸卡205接收無(wú)線數(shù)據(jù)，通過所述智能卡模塊204中接收解調(diào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，發(fā)送給智能處理模塊203，再由智能處理模塊203轉(zhuǎn)化成HID協(xié)議發(fā)送到主機(jī)201中。
其中所述非接觸卡與所述智能卡模塊204之間使用的通訊方式遵循ISO/IEC14443規(guī)范的近程卡通訊協(xié)議，也可以是遵循和ISO/IEC 15693規(guī)范的遠(yuǎn)程卡通訊協(xié)議。所述智能處理模塊包括智能控制單元以及分別與所述智能控制單元相連的USB通信協(xié)議單元、程序存儲(chǔ)單元和輸入輸出單元，所述USB通訊協(xié)議單元與所述USB接口相連，所述輸入輸出單元與所述非接觸卡控制模塊相連，所述智能控制單元內(nèi)部連接關(guān)系與實(shí)施例1中相同，這里不再贅述。
本實(shí)施例中USB HID讀寫器的讀寫方法與實(shí)施例1基本相同，僅在智能控制模塊與智能卡之間的通訊協(xié)議不同，具體為由于USB協(xié)議中HID協(xié)議的約定，每一次數(shù)據(jù)的傳輸都是通過SETUP事務(wù)進(jìn)行的。USB主機(jī)會(huì)發(fā)起一個(gè)數(shù)據(jù)傳輸，使用HID協(xié)議中的SET FEATURE子協(xié)議向智能處理模塊傳輸一個(gè)HID協(xié)議的數(shù)據(jù)包，這個(gè)數(shù)據(jù)包需要使用一個(gè)或多個(gè)SET FEATURE事務(wù)構(gòu)成。303收到數(shù)據(jù)后，會(huì)根據(jù)約定對(duì)HID協(xié)議進(jìn)行解析，如果是發(fā)送到非接觸卡的數(shù)據(jù)，智能處理模塊會(huì)啟動(dòng)智能卡模塊中的調(diào)制發(fā)送單元，和智能卡卡片建立通訊。同時(shí)按照ISO/IEC14443和ISO/IEC15693相應(yīng)的協(xié)議要求，發(fā)送到卡片中，同時(shí)啟動(dòng)接收解調(diào)模塊處理305返回的數(shù)據(jù)，達(dá)到和智能卡卡片進(jìn)行通訊的目的。智能處理模塊單元會(huì)把從卡片收到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成HID協(xié)議的數(shù)據(jù)，等待收到主機(jī)的GETFEATURE命令后向主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。以上過程完成一個(gè)非接觸卡的通訊過程。
本發(fā)明中智能卡讀寫器與所述主機(jī)端使用標(biāo)準(zhǔn)的HID通訊協(xié)議，安裝讀寫器時(shí)不需要安裝廠家的私有驅(qū)動(dòng)程序，可以自動(dòng)安裝系統(tǒng)提供的驅(qū)動(dòng)程序。用戶不需要隨身攜帶驅(qū)動(dòng)程序就可以隨時(shí)隨地使用，不需要使用PC外設(shè)時(shí)惱人的驅(qū)動(dòng)安裝，不需要管理版本不斷升級(jí)的驅(qū)動(dòng)程序，不需要考慮不同產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)程序的兼容問題，不需要面對(duì)驅(qū)動(dòng)程序引起的操作系統(tǒng)使用風(fēng)險(xiǎn)，不需要擔(dān)心驅(qū)動(dòng)程序的安裝卸載對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的污染，而這些對(duì)于對(duì)PC機(jī)不是很精通的用戶來(lái)說(shuō)無(wú)疑都是喜訊。
以上對(duì)本發(fā)明所提供的基于USB接口的智能卡讀寫方法及其讀寫器進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種基于USB接口的智能卡讀寫控制方法，其特征在于包括如下步驟1)主機(jī)通過枚舉USB接口的人機(jī)接口設(shè)備和智能卡讀寫器建立連接，并獲得人機(jī)接口類和報(bào)告描述符，建立和智能卡讀寫器之間的通信；2)主機(jī)經(jīng)USB接口通過標(biāo)準(zhǔn)人機(jī)接口設(shè)備協(xié)議向智能卡讀寫器發(fā)送命令；3)智能卡讀寫器對(duì)上述控制命令進(jìn)行解析和處理，包括根據(jù)命令和智能卡進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；4)智能卡讀寫器將返回的處理結(jié)果，轉(zhuǎn)換成人機(jī)接口設(shè)備協(xié)議的數(shù)據(jù)，發(fā)送到主機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的USB接口的智能卡讀寫控制方法，其特征在于所述人機(jī)接口設(shè)備指令包括SET FEATURE和GETFEATURE命令。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的USB接口的智能卡讀寫控制方法，其特征在于所述控制命令包括身份認(rèn)證、權(quán)限管理或/和讀寫操作。
4.一種采用權(quán)利要求1所述的控制方法的智能卡讀寫器，其特征在于包括智能處理模塊和分別與所述智能處理模塊相連的USB接口和用于處理或讀寫智能卡內(nèi)信息的智能卡模塊，所述智能處理模塊內(nèi)置有人機(jī)接口設(shè)備描述符。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能卡讀寫器，其特征在于所述智能處理模塊包括智能控制單元以及分別與所述智能控制單元相連的USB通信協(xié)議單元、程序存儲(chǔ)單元和輸入輸出單元，所述USB通訊協(xié)議單元與所述USB接口相連，所述輸入輸出單元與所述智能卡模塊相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能卡讀寫器，其特征在于所述智能卡模塊為接觸式智能卡連接裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的智能卡讀寫器，其特征在于所述智能處理模塊還包括與所述智能控制單元相連的智能卡插入檢測(cè)單元，所述智能卡插入檢測(cè)單元還同時(shí)與所述智能卡模塊相連。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的智能卡讀寫器，其特征在于所述智能卡模塊為包含有調(diào)制發(fā)射、接收解調(diào)的非接觸卡控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明通過采用帶有人機(jī)接口設(shè)備描述符的智能控制模塊與主機(jī)端使用標(biāo)準(zhǔn)的人機(jī)接口設(shè)備通訊協(xié)議進(jìn)行通訊，實(shí)現(xiàn)與智能卡卡片的數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)安裝讀寫器時(shí)不需要安裝廠家的私有驅(qū)動(dòng)程序，可以自動(dòng)安裝系統(tǒng)提供的驅(qū)動(dòng)程序。用戶不需要隨身攜帶驅(qū)動(dòng)程序就可以隨時(shí)隨地使用，不需要使用PC外設(shè)時(shí)惱人的驅(qū)動(dòng)安裝，不需要管理版本不斷升級(jí)的驅(qū)動(dòng)程序，不需要考慮不同產(chǎn)品驅(qū)動(dòng)程序的兼容問題，不需要面對(duì)驅(qū)動(dòng)程序引起的操作系統(tǒng)使用風(fēng)險(xiǎn)，不需要擔(dān)心驅(qū)動(dòng)程序的安裝卸載對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生的污染，給智能卡的使用和進(jìn)一步普及帶來(lái)了極大的方便。
文檔編號(hào)G06K19/07GK1821987SQ20061006686
公開日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者陸舟, 于華章 申請(qǐng)人:北京飛天誠(chéng)信科技有限公司