專利名稱：智能卡讀取器的制作方法
智能卡讀取器優(yōu)先權(quán)聲明聲明享有2009年3月3日提交的發(fā)明名稱為“智能卡讀取器”的序列號為 12/397,0 的美國專利申請的優(yōu)先權(quán)，通過引用將其全部內(nèi)容合并于此。
背景技術(shù)：
許多智能卡讀取器接受不同類型的卡，且具有主控制器，例如PC(個(gè)人電腦)，可識別卡的類型，例如通過USB集線器插入其中的USB(通用串行總線)設(shè)備。卡讀取器充當(dāng) USB集線器或者‘橋接器’的作用，用于將來自卡的請求轉(zhuǎn)發(fā)到主機(jī)。在某種意義上，卡將枚舉到PC。


圖1是根據(jù)示例實(shí)施方式的智能卡讀取器的結(jié)構(gòu)圖；圖2是說明根據(jù)示例實(shí)施方式的與插入智能卡讀取器插槽里的卡進(jìn)行相互作用的方法的流程圖；圖3是說明根據(jù)示例實(shí)施方式的用于檢測第一種類型的卡的信號的時(shí)序圖；圖4是說明根據(jù)示例實(shí)施方式的用于檢測第二種類型的卡的信號的時(shí)序圖；圖5是根據(jù)示例實(shí)施方式的具有智能卡讀取器的示例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式在下面的說明中，對形成說明的一部分附圖進(jìn)行引用，并通過可以實(shí)現(xiàn)的圖示具體實(shí)施方式
的來示出。足夠詳細(xì)地介紹了這些實(shí)施方式以使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明，并且應(yīng)當(dāng)了解的是可以利用其他實(shí)施方式，并且在不脫離本發(fā)明范圍的情況下可以進(jìn)行那些結(jié)構(gòu)的，邏輯的和電氣的變化。實(shí)施方式的下述說明因此會被理解為受限制的方式，并且本發(fā)明的范圍由附加的權(quán)利要求來定義。這里介紹的功能或算法可以在軟件中實(shí)現(xiàn)，或者在一個(gè)實(shí)施方式中為軟件和人的組合來實(shí)現(xiàn)的過程。軟件可以包含存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)(例如，存儲器或其它類型存儲設(shè)備)中的計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令。更進(jìn)一步的，這樣的功能對應(yīng)于模塊，這些模塊是軟件、硬件、固件或其任意組合。多個(gè)功能可以根據(jù)需要在一個(gè)或多模塊中執(zhí)行，并且所介紹的實(shí)施方式僅僅是示例。軟件可以在數(shù)字信號處理器、ASIC (特定用途集成電路)，微處理器，或計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行其它類型的處理器上執(zhí)行，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)例如是個(gè)人電腦、服務(wù)器或其它計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。智能卡讀取器識別卡的類型并在不中斷主機(jī)系統(tǒng)的情況下初始化與卡的通信。在一個(gè)實(shí)施方式中，USB(通用串行總線)卡并不被識別為主機(jī)的外圍設(shè)備USB。主機(jī)將看到具有卡的智能卡讀取器。但如果卡是若干不同類型中的一種，例如UART7816或USB卡，卡的工作方式將不會改變。該卡本質(zhì)上枚舉智能卡讀取器。智能卡讀取器然后將通知主機(jī)已經(jīng)檢測到智能卡。
在各種實(shí)施方式中，可以將與不同卡進(jìn)行交互的軟件知識嵌入到智能卡讀取器里。主機(jī)控制器驅(qū)動器不需要改變或修改?？刂破黩?qū)動器可以僅直接與智能卡讀取器進(jìn)行通訊。在一個(gè)實(shí)施方式中，智能卡讀取器負(fù)責(zé)處理使用UART7816或USB協(xié)議的通信，或?qū)τ诓煌愋偷目ㄊ褂闷渌鼌f(xié)議的通信。在一個(gè)實(shí)施方式中，當(dāng)將不同類型的卡插入到智能卡讀取器中時(shí)，應(yīng)用的行為不需要改變。來自這些卡的請求可以被提供智能卡讀取器。利用先前的讀取器，主機(jī)應(yīng)用需要與智能卡讀取器進(jìn)行通信(如果檢測到UART8916)，或者需要與USB設(shè)備進(jìn)行通信(如果檢測到USB智能卡)。隨著要保持雙命令集合，需要支持雙倍多的驅(qū)動器。利用智能卡讀取器能力的運(yùn)行在主機(jī)上的許多應(yīng)用沒有智能卡協(xié)議的知識。這些應(yīng)用為了通信、加密技術(shù)或數(shù)據(jù)采集而存取高級別的API (應(yīng)用編程接口)。由于在各個(gè)實(shí)施方式中，智能卡知識存在于智能卡讀取器中，這樣的應(yīng)用不需要擁有這些知識。圖1是耦合到主機(jī)115的智能卡讀取器110的結(jié)構(gòu)圖。智能卡讀取器110具有物理接口 120，通過這個(gè)接口可以將多個(gè)卡連接到讀取器中，例如通過插入。在一個(gè)實(shí)施方式，物理接口 120包含在插槽中的多個(gè)引腳，當(dāng)將卡插入到插槽中時(shí)，它們與卡上的鋪墊 (matting)引腳連接在一起。弓丨腳可以被提供用于不同的信號，例如Vcc_VBUS，&id(地)， Rst (重置)，Clk(時(shí)鐘)，10(用于UART7816智能卡的輸入/輸出)和CAJ)+, C8_D_。D+ 和D-引腳用于USB信號，它們是差動信號。差動信號的使用提供了更快的邏輯轉(zhuǎn)換，并因此提供了比其它通訊協(xié)議更高的處理能力，例如那些被用于UART7816智能卡的協(xié)議。在一個(gè)實(shí)施方式中，該物理接口包括卡存在引腳125。在一個(gè)實(shí)施方式中，每種不同類型的卡可以用不同的電壓通過物理接口 120連接到卡讀取器110。例如，UART7816智能卡可以使用第一級電壓(對應(yīng)于不同種類的卡，為 1.8V，3或5V)，而USB卡可以使用3. 3V正電壓。第一邏輯接口 130耦合到物理接口 120以將智能卡110的電壓轉(zhuǎn)換到UART7816智能卡物理接口所需的級別。第二邏輯接口 135也耦合到物理接口 120以將智能卡110電壓級別轉(zhuǎn)換到USB卡所使用的級別，尤其是D+和 D-引腳。電源140耦合到第一邏輯接口 130，從而為Vcc_VBUS引腳提供合適的功率水平。 USB調(diào)節(jié)器145耦合到第二邏輯接口 135，并且為通信提供差動電壓。第一控制器150耦合到電源，且被首先用來試圖與插入物理接口 120的插槽里的第一類型的卡進(jìn)行通信。如果沒有成功，第二控制器巧5用來試圖與插入到物理接口 120的插槽里的第二類型的卡進(jìn)行通信?？梢栽谄渌鼘?shí)施方式中使用更多類型的卡，每個(gè)被順序測試以確定相應(yīng)卡的性質(zhì)和與之通訊的合適方式。在一個(gè)實(shí)施方式中，主機(jī)控制器115不參與確定插入到物理接口 120 的插槽內(nèi)的卡的類型，而且可以通過智能卡讀取器110同等對待這些不同類型的卡。在一個(gè)實(shí)施方式中，系統(tǒng)處理器160，例如CPU (中央處理單元)是控制與被插入卡建立通信的微處理器或微控制器。當(dāng)將卡插入到物理接口 120的插槽中時(shí)，卡存在引腳被激活，例如使它對地短路。在進(jìn)一步的實(shí)施方式中，檢測可選地通過短路引腳到預(yù)定電壓來完成，預(yù)定電壓例如Vcc。這可以通過第一控制器150來配置。這種激活通過耦合到處理器160的引線165來檢測。產(chǎn)生中斷，處理器160開始建立連接的卡的類型和怎樣與這種卡通訊。一旦建立了這種通信，通過主機(jī)總線控制器和接口 170將卡的通用接口提供給主機(jī)控制器115。
在可替代的實(shí)施方式中，卡讀取器包括含有卡存在連接器的物理接口。可以將邏輯接口合并成耦合到物理接口的一個(gè)邏輯接口。調(diào)節(jié)器耦合到邏輯接口，并且單控制器耦合到調(diào)節(jié)器和卡存在連接器，以確定第一類型卡是否耦合到物理接口，以及如果沒有，確定第二類型卡是否耦合到物理接口。圖2中的200概括地示出了一種使用智能卡讀取器110的方法。在210中，當(dāng)卡插入到物理接口 120的插槽里時(shí)，通過卡存在引腳125產(chǎn)生卡存在信號。卡存在信號是輸入，例如中斷，并由處理器160從智能卡插槽處接收。在215中，一旦檢測到有智能卡插入， 系統(tǒng)開始激活順序事件(sequence)，這正如IS07816標(biāo)準(zhǔn)所描述的那樣，其中第一類型的卡是UART7816智能卡。在220中，激活的順序事件使得第一控制器150，即在一個(gè)實(shí)施方式中的 IS07816-3控制器此時(shí)電源140產(chǎn)生電能。在225中于是執(zhí)行ISO順序事件。如圖3中的時(shí)序圖300所示，Vcc，Clk，Rst線302，304和306分別由物理接口 120產(chǎn)生。首先提供Vcc 302，緊接著是Clk 304信號和Rst 306信號。IO在上拉(pull-up)配置中，并且等待智能卡產(chǎn)生的“復(fù)位應(yīng)答”(ATR)310。如果智能卡是UART7816卡，那么它將在這個(gè)順序事件后回答ATR。如果該卡是內(nèi)存卡，它也可以發(fā)送指示它將用C4和C8觸點(diǎn)通信的ATR。在這個(gè)順序事件中，C4和C8觸點(diǎn)接口被保持在與IO相同的水平上，這意味著具有上拉的漏狀態(tài) (drain state)。這是為了避免使USB智能卡檢測到它正被插入。事實(shí)上，一旦D+/D-被下拉，USB設(shè)備就被檢測為插入。如果C4( = D+)/C8( = D-)被上提，智能卡不會檢測出它被插入到物理接口 120的插槽內(nèi)。在230中，如果接收到ATR，IS07816-3控制器150將保持與物理接口 120的全部觸點(diǎn)的控制和通訊。在240中，對于三種不同類別的卡，可以重復(fù)該順序事件以與卡通訊到相應(yīng)的相關(guān)電壓范圍。A類對應(yīng)于5V供電的卡，B類對應(yīng)于3V供電的卡，以及C類對應(yīng)于 1.8V供電的卡。該順序事件是相同的，但是由內(nèi)部電源140產(chǎn)生的信號的電平遵從這三種類別的規(guī)則。在230中，如果沒有接收ATR，USB智能卡可能已經(jīng)被插入到物理接口 120的插槽里。因此，在對5中，嘗試激活最初通過IS07816-3失效的卡。然后在250中按照處理器 160的指示，USB主機(jī)控制器155采取控制。使用USB主機(jī)邏輯接口 135來控制電源140和物理接口 120。遵循IS07816-12中描述的USB標(biāo)準(zhǔn)，在圖4的時(shí)序圖400中示出了激活過程。在 255中，通過在初始激活階段401中上拉D+或D-，激活可以由智能卡110來執(zhí)行，其可以在 402、404中進(jìn)行全速操作，或在406、408中進(jìn)行低速操作。激活階段401提供了足夠的時(shí)間給USB智能卡以進(jìn)行啟動，檢查D+/D-線，觀察它們處于低位，推斷它被插到USB主機(jī)上，以及依靠上拉D+/D-(根據(jù)卡的速度能力)在附著階段410附著USB智能卡。這里，在一個(gè)實(shí)施方式中，Vcc或者依靠物理接口(60)的Vcc引腳來產(chǎn)生，或者靠外界提供。D+/D-(eqC4/C8)信號由USB調(diào)節(jié)器145產(chǎn)生，并且高達(dá)3.3V。那么，由于卡或設(shè)備將其自身附著在系統(tǒng)的主機(jī)控制器115上，系統(tǒng)本身可以產(chǎn)生復(fù)位信號，通過那個(gè) API (例如，靠請求描述符等)開始通信，并且準(zhǔn)備實(shí)施通信。在這些順序事件之后，即使卡是UART7816或者USB，系統(tǒng)能夠指示主機(jī)控制器115 激活順序事件被正確地操作，并且卡已在智能卡槽內(nèi)并且已被激活。智能卡讀取器可以被連接到主機(jī)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或者其他類型的設(shè)備，例如微控制器。微控制器可能具有強(qiáng)大的中央處理單元能力，但是可能具有相應(yīng)較低的模擬功能。一些微控制器可能缺少與智能卡通信的模擬接口。智能卡讀取器可以用于向這樣的微控制器提供既支持智能卡又支持如USB智能卡這樣的USB設(shè)備的能力。圖5示出了示例計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，該計(jì)算機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行用于實(shí)現(xiàn)智能卡讀取器和/或主機(jī)系統(tǒng)的功能的程序525。當(dāng)示出一般的計(jì)算設(shè)備時(shí)，部件可以表示為適于在智能卡讀取器中使用的微控制器和適用于可以合并或耦合到智能卡讀取器的主機(jī)系統(tǒng)的微控制器。這樣的微控制器，在一個(gè)實(shí)施方式中，可以僅僅合并圖5中被選的單元。計(jì)算機(jī)系統(tǒng)510可以包括處理器單元502、內(nèi)存504、可移動存儲器512和非移動存儲器514。存儲器 504可以包括易失性存儲器506和非易失性存儲器508。計(jì)算機(jī)510可以包括一或可訪問的計(jì)算環(huán)境可包括一多種計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，如易失性存儲器506和非易失性存儲器508、可移動存儲器512和非移動存儲器514。計(jì)算機(jī)存儲器包括隨機(jī)存取存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、可擦可編程只讀存儲器(EPROM)和電可擦除可編程只讀存儲器(EEPROM)、閃存或其他存儲技術(shù)、光盤只讀存儲器(CD ROM)、數(shù)字化多功能磁盤(DVD)或其他光盤存儲器、盒式磁帶、磁帶、磁盤存儲器或其它磁性存儲設(shè)備、或者其它任何可以存儲計(jì)算機(jī)可讀指令的介質(zhì)。計(jì)算機(jī)510可以包括或訪問的計(jì)算機(jī)環(huán)境，其可以包括輸入516、輸出518和通信連接520。計(jì)算機(jī)可以在網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中操作，該環(huán)境使用通信連接來連接到一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)。遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可以包括個(gè)人計(jì)算機(jī)(PC)、服務(wù)器、路由器、網(wǎng)絡(luò)PC、對等設(shè)備或其他常見網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)或類似的。通信連接可以包括局域網(wǎng)(LAN)、廣域網(wǎng)(WAN)或其他網(wǎng)絡(luò)。存儲在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)上的計(jì)算機(jī)可讀指令可以由計(jì)算機(jī)510的處理單元502執(zhí)行。硬盤、⑶-ROM和RAM是包含計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)的一些物件實(shí)例。提供的摘要遵循37C.F.R. § 1.72(b)以使讀者快速地確定技術(shù)方案的類型和要點(diǎn)，在這個(gè)條件下，提交的摘要將不會用來解釋或限定權(quán)利要求的范圍或意義。
權(quán)利要求
1.一種方法，包括接收設(shè)備已被插入到插槽中的指示；依照第一類型的設(shè)備給插槽提供電能；依照第一類型的設(shè)備協(xié)議，嘗試與設(shè)備進(jìn)行通信；如果通信嘗試不成功，依照第二類型的設(shè)備給插槽提供電能；以及依照第二類型的設(shè)備協(xié)議與設(shè)備進(jìn)行通信。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中一旦與第一或第二類型的設(shè)備建立成功的通信，則通知主機(jī)。
3.如權(quán)利要求1至2中任意一項(xiàng)所述的方法，其中第一類型的設(shè)備協(xié)議使用無差動電壓，并且第二類型的設(shè)備協(xié)議使用差動電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中第一類型的設(shè)備協(xié)議使用若干電壓中的一個(gè)。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中第二類型的設(shè)備協(xié)議具有比第一類型的設(shè)備協(xié)議更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
6.如權(quán)利要求1至5中任意一項(xiàng)所述的方法，其中接收設(shè)備已被插入到插槽中的指示包括當(dāng)將卡插入到插槽時(shí)，檢測插槽中的存在引腳已經(jīng)對地或預(yù)定電壓短路。
7.如權(quán)利要求6所述方法，并且進(jìn)一步包括響應(yīng)于存在引腳已對地或預(yù)定電壓短路， 產(chǎn)生中斷。
8.如權(quán)利要求1至7中任意一項(xiàng)所述的方法，其中嘗試根據(jù)第一類型的設(shè)備協(xié)議與設(shè)備進(jìn)行通信包括在插槽的復(fù)位引腳上產(chǎn)生復(fù)位信號。
9.如權(quán)利要求8所述方法，并且進(jìn)一步包括等待來自第一類型設(shè)備的“復(fù)位應(yīng)答” (ATR)。
10.一種讀卡器，包括具有卡存在連接器的物理接口；耦合到物理接口的邏輯接口；耦合到邏輯接口的調(diào)節(jié)器；耦合到調(diào)節(jié)器和卡存在連接器的控制器，以確定第一類型的卡是否耦合到物理接口， 并且如果沒有，確定第二類型的卡是否耦合到物理接口。
11.如權(quán)利要求10所述的讀卡器，其中讀卡器耦合到主機(jī)，并且一旦與第一或第二類型的卡建立成功的通訊，則通知主機(jī)。
12.如權(quán)利要求10至11中任意一項(xiàng)所述的讀卡器，其中第一類型的卡包括使用無差動電壓的協(xié)議，并且第二類型的卡包括使用差動電壓的協(xié)議。
13.如權(quán)利要求12所述的讀卡器，其中第二類型的卡協(xié)議具有比第一類型的卡協(xié)議更高的數(shù)據(jù)傳輸速率。
14.如權(quán)利要求10至13中任意一項(xiàng)所述的讀卡器，其中該控制器響應(yīng)于卡存在引腳被激活而產(chǎn)生中斷。
15.如權(quán)利要求14的讀卡器，其中當(dāng)卡被插入到物理接口時(shí)卡存在引腳對地短路，接收設(shè)備已被插入到插槽中的指示包括當(dāng)卡被插入插槽中時(shí)檢測插槽中的存在引腳已經(jīng)對地短路。
16.如權(quán)利要求10至15中任意一項(xiàng)所述的讀卡器，其中控制器在物理接口的復(fù)位引腳上產(chǎn)生復(fù)位信號以試圖根據(jù)第一類型的卡協(xié)議與被插入的卡進(jìn)行通信。
17.如權(quán)利要求16所述的讀卡器，其中該控制器等待來自第一類型卡的“復(fù)位應(yīng)答” (ATR)。
18.一種讀卡器，包括具有卡存在連接器的物理接口； 耦合到物理接口的第一和第二邏輯接口 ； 耦合到第一邏輯接口的電源； 耦合到第二邏輯接口的調(diào)節(jié)器；耦合到電源的第一控制器和耦合到電源和調(diào)節(jié)器的第二控制器；以及耦合到第一和第二控制器及卡存在連接器的處理器，用以發(fā)動第一控制器確定第一類型的卡是否耦合到物理接口，并且如果沒有，發(fā)動第二控制器確定第二類型的卡是否耦合到物理接口。
19.如權(quán)利要求18所述的讀卡器，其中第一類型的卡包括使用無差動電壓的協(xié)議且第二類型的卡包括使用差動電壓的協(xié)議。
20.如權(quán)利要求18至19中任意一項(xiàng)所述的讀卡器，其中處理器響應(yīng)于卡存在引腳被激活而產(chǎn)生中斷。
全文摘要
讀卡器接收設(shè)備已被插入到讀卡器的插槽的指示。依照第一類型的設(shè)備給插槽供電。根據(jù)第一種類型的設(shè)備協(xié)議嘗試與設(shè)備進(jìn)行通信。如果通信嘗試沒有成功，依照第二類型的設(shè)備給插槽供電，并根據(jù)第二種類型的設(shè)備協(xié)議與設(shè)備進(jìn)行通信。
文檔編號G06K7/00GK102395980SQ201080010465
公開日2012年3月28日 申請日期2010年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月3日
發(fā)明者A·O·埃爾哈森, F·博南, S·費(fèi)弗爾 申請人:英賽瑟庫爾公司