本實用新型涉及集成電路設(shè)計領(lǐng)域，特別涉及一種具有異常檢測功能的NFC芯片。

背景技術(shù)：

NFC(Near Field Communication，近場通信)技術(shù)是一種短距離高頻率的無線通訊技術(shù)，由非接觸式射頻識別(RFID)演變而來，在移動設(shè)備、消費類電子產(chǎn)品及其他智能控件等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

而隨著NFC技術(shù)的發(fā)展，NFC芯片的集成度以及安全問題也越來越重要，尤其是在軍工、銀行以及移動支付等領(lǐng)域中的應(yīng)用，對芯片自身的安全性提出了更高的要求，同時希望芯片能夠集成更多的功能，從而，提高芯片本身的性能和功能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種具有異常檢測功能的NFC芯片，在NFC芯片中集成檢測電路，提高芯片的集成度和安全性。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型有如下技術(shù)方案：

一種具有異常檢測功能的NFC芯片，包括處理器電路、電源模塊、天線能量耦合及取電電路和RFID信號解調(diào)及譯碼電路，還包括檢測電路，檢測電路包括電壓檢測電路、頻率檢測電路、溫度檢測電路或光強度檢測電路中的一種或多種，其中，

電壓檢測電路，用于檢測電源模塊的輸出工作電壓值的異常信息；

頻率檢測電路，用于檢測信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號的頻率值的異常信息；

溫度檢測電路，用于檢測NFC芯片的環(huán)境溫度值的異常信息；

光強度檢測電路，用于檢測NFC芯片的環(huán)境光強度的異常信息。

可選的，電壓檢測電路，包括電壓采集電路和第一比較器電路，電壓采集電路采集電壓模塊的輸出電壓，該輸出電壓和預(yù)設(shè)的電源參考電壓分別連接至第一比較器電路的輸入端，第一比較器電路輸出電壓檢測信號；

頻率檢測電路，包括計數(shù)電路和第二比較器電路，計數(shù)電路的輸入端連接信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號并輸出信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號的頻率，該頻率和預(yù)設(shè)的參考頻率分別連接至第二比較器電路的輸入端，第二比較器電路輸出頻率檢測信號；

溫度檢測電路，包括晶體管溫度傳感器和第三比較器電路，晶體管溫度傳感器電路輸出與溫度相關(guān)的第一電壓信號，該第一電壓信號和預(yù)設(shè)的溫度參考電壓分別連接至第三比較器電路的輸入端，第三比較器電路輸出溫度檢測信號；

光強度檢測電路，包括光電二極管電路和第四比較器電路，光電二極管電路輸出與光強度相關(guān)的第二電壓信號，第二電壓信號和預(yù)設(shè)的光強參考電壓分別連接至第四比較器電路的輸入端，第四比較器電路輸出光強檢測信號。

可選的，還包括異常信號輸出電路，用于從檢測電路的輸出信號中獲取異常信號，并根據(jù)異常信號輸出異?？刂菩盘?。

可選的，異常采集及控制電路包括數(shù)據(jù)鎖存電路，或者包括放大器電路和第五比較器電路，數(shù)據(jù)鎖存電路用于收集檢測電路的輸出信號，鎖存的信號用于異?？刂菩盘柕妮敵?；放大器電路將檢測電路的輸出信號進(jìn)行放大，放大后的輸出信號經(jīng)第五比較器電路后輸出異?？刂菩盘?。

可選的，檢測電路的輸出端連接至處理器電路，處理器電路判斷檢測電路的輸出信號值是否異常，并在異常時輸出相應(yīng)的異?？刂菩盘枴?/p>

可選的，異?？刂菩盘柊娫茨K使能信號、時鐘使能信號、非工作模式信號、異常復(fù)位信號或自毀信號中的一種或多種，其中，電源模塊使能信號用于觸發(fā)電源模塊中子模塊的工作狀態(tài)；時鐘使能信號用于觸發(fā)門控時鐘的關(guān)閉；工作模式信號用于觸發(fā)非工作模式；異常復(fù)位信號用于觸發(fā)正常工作模式；自毀信號用于觸發(fā)自毀電路工作。

可選的，還包括與處理器電路連接的存儲電路。

可選的，還包括與處理器電路連接的數(shù)據(jù)加密協(xié)處理器。

可選的，數(shù)據(jù)加密協(xié)處理器包括一個或多個算法模塊，每個算法模塊包括：數(shù)據(jù)存儲區(qū)、密鑰寄存器、控制寄存器、狀態(tài)寄存器和算法硬核電路，處理器電路將需要操作的數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲區(qū)并將密鑰加載至密鑰寄存器，并通過控制寄存器將需要執(zhí)行的操作發(fā)送至算法硬核電路，由算法硬核電路完成相應(yīng)的操作，并將狀態(tài)信息返回至狀態(tài)寄存器。

可選的，算法模塊包括DES算法模塊和/或SM4算法模塊，DES算法模塊的算法硬核電路為DES算法硬核電路，SM4算法模塊的算法硬核電路為SM4算法硬核電路。

本實用新型實施例提供的具有異常檢測功能的NFC芯片，在芯片內(nèi)集成了檢測電路，檢測電路可以為電壓檢測電路、頻率檢測電路、溫度檢測電路或光強度檢測電路中的一種或多種，這些檢測電路的輸出可以反映芯片的工作電壓、工作頻率、環(huán)境溫度以及工作環(huán)境是否異常，從而可以采取進(jìn)一步的決策，提高芯片的集成度的同時，提高了芯片的安全性。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為根據(jù)本實用新型實施例具有異常檢測功能的NFC芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為根據(jù)本實用新型實施例具有異常檢測功能的NFC芯片中數(shù)據(jù)加密協(xié)處理器的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為使本實用新型實施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

參考圖1所示，在本實用新型實施例中，提出了一種具有異常檢測功能的NFC芯片，包括處理器電路100、電源模塊110、天線能量耦合及取電電路120和RFID信號解調(diào)及譯碼電路130，還包括檢測電路150，檢測電路150包括電壓檢測電路、頻率檢測電路、溫度檢測電路或光強度檢測電路中的一種或多種，其中，

電壓檢測電路，用于檢測電源模塊的輸出工作電壓值的異常信息；

頻率檢測電路，用于檢測信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號的頻率值的異常信息；

溫度檢測電路，用于檢測NFC芯片的環(huán)境溫度值的異常信息；

光強度檢測電路，用于檢測NFC芯片的環(huán)境光強度的異常信息。

對于NFC芯片，通常包括處理器電路100、電源模塊110、天線能量耦合及取電電路120和RFID信號解調(diào)及譯碼電路130，其中，天線能量耦合及取電電路110為NFC芯片的天線電路，該電路用于通過近電場電磁耦合進(jìn)行電磁信號的傳輸，產(chǎn)生RFID信號，以及獲取感應(yīng)電壓，感應(yīng)電壓傳輸給電源模塊110；電源模塊110用于將感應(yīng)電壓轉(zhuǎn)化為合適的電源，以供處理器電路100及整個芯片的供電使用，電源模塊110通常包括電容存儲裝置以及電路供電處理模塊，電容存儲裝置將感應(yīng)電壓存儲起來，通過電路供電處理模塊進(jìn)一步進(jìn)行處理，如濾波或穩(wěn)壓等處理之后，作為電源電壓使用；此外，天線能量耦合及取電電路120將產(chǎn)生的RFID信號傳輸至RFID信號解調(diào)及譯碼電路130，RFID信號解調(diào)及譯碼電路130用于進(jìn)行RFID模擬信號的調(diào)制解調(diào)以及數(shù)字信號的譯碼，處理器電路100與RFID信號解調(diào)及譯碼電路130之間進(jìn)行RF信號的傳輸；處理器電路110進(jìn)行數(shù)字信號的處理以及其他處理及控制。

此外，NFC芯片還可以包括與處理器電路100連接的存儲電路140，用于數(shù)據(jù)或指令等的存儲，存儲電路例如可以為EEPROM、SRAM、Flash等。

在本實用新型實施例中，該NFC芯片中還集成了檢測電路150，檢測電路150包括電壓檢測電路、頻率檢測電路、溫度檢測電路或光強度檢測電路中的一種或多種，其中，電壓檢測電路，用于檢測電源模塊的輸出工作電壓值的異常信息；頻率檢測電路，用于檢測信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號的頻率值的異常信息；溫度檢測電路，用于檢測NFC芯片的環(huán)境溫度值的異常信息；光強度檢測電路，用于檢測NFC芯片的環(huán)境光強度的異常信息。這些檢測電路的輸出可以反映芯片的工作電壓、工作頻率、環(huán)境溫度以及工作環(huán)境是否異常，從而可以采取進(jìn)一步的決策，提高芯片的集成度的同時，提高了芯片的安全性。

電壓檢測電路可以為任何檢測出電源模塊的輸出工作電壓值的異常信息的電路，電壓的異常信息指輸出工作電壓值是否在正常范圍內(nèi)，在本實用新型實施例中，電壓檢測電路包括電壓采集電路和第一比較器電路，電壓采集電路采集電壓模塊的輸出電壓，該輸出電壓和預(yù)設(shè)的電源參考電壓分別連接至第一比較器電路的輸入端，第一比較器電路輸出電壓檢測信號。在該實施例中，通過電壓采集電路獲取到電源模塊的輸出電壓值，通過比較器電路與參考電壓進(jìn)行比較之后，從比較器電路輸出的電壓檢測信號可以獲取輸出工作電壓值的異常信息，該第一比較器可以為單比較器或雙比較器，單比較器可以獲得輸出工作電壓值過高異?；蜻^低異常，雙比較器可以獲得過高和過低異常的異常信息。

頻率檢測電路可以為任何可以檢測輸出信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號的頻率值的異常信息的電路，頻率的異常信息指系統(tǒng)時鐘信號的頻率值是否在正常范圍內(nèi)，該信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號為用于RFID信號進(jìn)行數(shù)字解調(diào)時的基準(zhǔn)頻率，該信號解調(diào)基準(zhǔn)時鐘信號可以來自于RFID信號解調(diào)及譯碼電路，也可以來自于外部的輸入時鐘信號，在本實用新型實施例中，頻率檢測電路包括計數(shù)電路和第二比較器電路，計數(shù)電路的輸入端連接NFC芯片的系統(tǒng)時鐘信號并輸出系統(tǒng)時鐘信號的頻率，該頻率和預(yù)設(shè)的參考頻率分別連接至第二比較器電路的輸入端，第二比較器電路輸出頻率檢測信號。在該實施例中，計數(shù)電路記錄系統(tǒng)時鐘信號的頻率，獲得的頻率計數(shù)值通過比較器與參考頻率比較之后，從比較器電路輸出的頻率檢測信號可以獲取時鐘信號頻率值的異常信息。該第二比較器可以為單比較器或雙比較器，單比較器可以獲得輸出時鐘信號頻率值過高異常或過低異常，雙比較器可以獲得時鐘信號頻率值過高和過低異常的異常信息。

溫度檢測電路可以為任何可以檢測NFC芯片的環(huán)境溫度值的異常信息的電路，溫度的異常信息指NFC芯片所在環(huán)境的溫度值是否在正常范圍內(nèi)，在本實用新型實施例中，溫度檢測電路包括晶體管溫度傳感器和第三比較器電路，晶體管溫度傳感器電路輸出與溫度相關(guān)的第一電壓信號，該第一電壓信號和預(yù)設(shè)的溫度參考電壓分別連接至第三比較器電路的輸入端，第三比較器電路輸出溫度檢測信號。在該實施例中，通過晶體管溫度傳感器輸出體現(xiàn)溫度值的電壓信號，該電壓信號與溫度相關(guān)的參考電壓通過比較器比較之后，從比較器電路輸出的溫度檢測信號可以獲取溫度的異常信息。該第三比較器可以為單比較器或雙比較器，單比較器可以獲得輸出環(huán)境溫度值過高異常或過低異常，雙比較器可以獲得環(huán)境溫度值過高和過低異常的異常信息。

光強度檢測電路可以為任何可以檢測NFC芯片的環(huán)境光強度的異常信息的電路，光強度的異常信息是指NFC芯片所在環(huán)境的光強度值是否在正常范圍內(nèi)，在本實用新型實施例中，光強度檢測電路包括光電二極管電路和第四比較器電路，光電二極管電路輸出與光強度相關(guān)的第二電壓信號，第二電壓信號和預(yù)設(shè)的光強參考電壓分別連接至第四比較器電路的輸入端，第四比較器電路輸出光強檢測信號。在該實施例中，光電二極管電路輸出體現(xiàn)光強度的電壓信號，該電壓信號與光強度相關(guān)的參考電壓通過比較器比較之后，從比較器電路輸出的光強檢測信號可以獲取光強的異常信息。該第四比較器可以為單比較器，可以獲得環(huán)境的光強度值過高時的異常信息。通常地，NFC芯片都是被封裝在塑料殼體里，在殼體中時，芯片處于正常光強下，而當(dāng)芯片的殼體被撬開或毀壞時，芯片則會處于強烈的光強下，通過該光強檢測電路可以判斷出芯片處于該異常的狀態(tài)，以便進(jìn)一步采取措施，保證芯片信息的安全性。

根據(jù)具體的需要，在NFC芯片中可以集成上述的電壓檢測電路、頻率檢測電路、溫度檢測電路或光強度檢測電路中的一種或多種，在本實用新型優(yōu)選的實施例中，包含了上述的四種檢測電路，以便全面的保護(hù)芯片信息的安全性，同時，提高芯片的集成度。

對于以上通過檢測電路獲得的異常信息，可以進(jìn)一步的用于異?？刂?。在一些實施例中，檢測電路150的輸出連接至處理器電路100，通過處理器電路100判斷檢測電路輸出信號值是否異常，在判斷結(jié)果為異常時，則輸出異?？刂菩盘枺惓？刂菩盘栠B接到不同的電路模塊，用于進(jìn)行這些電路模塊工作狀態(tài)的控制。在上述實施例中，通過比較器之后輸出的檢測信號包括高于比較器參考輸入端的輸出值和地域比較器參考輸入端的輸出值的輸出值，通過判斷這些輸出值，可以獲得被檢測信號是否為異常。

在另一些實施例中，還包括異常信號輸出電路160，用于從檢測電路的輸出信號中獲取異常信號，并根據(jù)異常信號輸出異?？刂菩盘?，也就是說，在這些實施例中，通過專門的電路進(jìn)行異常信息的采集以及控制信號的生成，檢測電路的輸出信號，如電壓檢測信號、輸出頻率檢測信號、溫度檢測信號或光強檢測信號中的一種或多種，這些信號中包含有正常和異常的數(shù)據(jù)信息，通過從這些檢測數(shù)據(jù)信息中獲取出異常信號的情況，在為異常時，輸出相應(yīng)的異?？刂菩盘?，以進(jìn)一步用于異?？刂啤?/p>

在本實用新型一些實施例中，異常信號輸出電路160包括數(shù)據(jù)鎖存電路，數(shù)據(jù)鎖存電路用于收集檢測電路的輸出信號，鎖存的信號用于異?？刂菩盘柕妮敵?，該實施例適用于檢測電路的輸出信號的數(shù)值合適，可以用于異?？刂菩盘柕妮敵?；在另一些實施例中，異常信號輸出電路160包括放大器電路和第五比較器電路，放大器電路將檢測電路的輸出信號進(jìn)行放大，放大后的輸出信號經(jīng)第五比較器電路后輸出異?？刂菩盘枺?jīng)過比較器之后輸出的信號，作為異常控制信號，用于進(jìn)一步的異?？刂?，該實施例適用于檢測電路的輸出信號的數(shù)值需要進(jìn)一步放大，才可以用于異?？刂菩盘柕妮敵觥?/p>

根據(jù)不同的檢測電路的選擇，以上所述的異?？刂菩盘柨梢园娫茨K使能信號、時鐘使能信號、非工作模式信號、異常復(fù)位信號或自毀信號中的一種或多種，根據(jù)不同功能的芯片設(shè)計的不同，這些異?？刂菩盘柨梢詫?yīng)某一種異?；蚰硯追N檢測電路的輸出信號的異常情況，在某一個檢測信號或某幾個檢測信號出現(xiàn)異常時，輸出對應(yīng)的異?？刂菩盘?。

其中，電源模塊使能信號用于觸發(fā)電源模塊中子模塊的工作狀態(tài)，具體的，例如電源模塊中包括有不同子模塊，各子模塊用于芯片的不同運行模式，電源模塊包括低功耗穩(wěn)壓模塊和正常功耗穩(wěn)壓模塊，以用于芯片低功耗運行以及正常功耗運行時的電源提供模塊，電源模塊使能信號則可以用于低功耗穩(wěn)壓模塊和正常功耗穩(wěn)壓模塊工作狀態(tài)的觸發(fā)，例如有電壓異常時，觸發(fā)關(guān)閉正常功耗穩(wěn)壓模塊并開啟低功耗穩(wěn)壓模塊。

時鐘使能信號用于觸發(fā)門控時鐘的關(guān)閉，具體地，例如在NFC芯片中的一些相關(guān)的核心模塊的門控時鐘，例如，例如CPU模塊、加密模塊、外設(shè)模塊、內(nèi)存管理模塊、內(nèi)存操作模塊等模塊的門控時鐘，在頻率異常時，可以通過時鐘使能信號可以將這些門控時鐘關(guān)閉，避免錯誤操作。

工作模式信號用于觸發(fā)非工作模式，具體地，例如芯片通常具有正常工作模式、異常模式和睡眠模式，在不同的模式下各子模塊的工作參數(shù)對應(yīng)不同的設(shè)置或?qū)?yīng)不同的工作狀態(tài)，該工作模式信號觸發(fā)這些不同的工作模式。異常復(fù)位信號用于觸發(fā)正常工作模式，具體地，例如在記錄芯片的異常之后，產(chǎn)生異常復(fù)位信號，該信號用于觸發(fā)芯片的正常工作模式。

自毀信號用于觸發(fā)自毀電路工作，具體地，芯片包括有自毀電路，在觸發(fā)自毀電路之后，可以徹底地摧毀芯片，保護(hù)芯片中的數(shù)據(jù)信息的安全，例如在光強度異常時，芯片可能是處于被惡意破壞狀態(tài)，對應(yīng)產(chǎn)生自毀信號，通過自毀信號可以觸發(fā)自毀電路的工作，避免惡意從芯片中獲取數(shù)據(jù)。

此外，本實用新型的NFC芯片還集成了數(shù)據(jù)加密協(xié)處理器200，通過硬件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的加密解密，更為有效地保護(hù)密鑰和信息的安全，提高處理的數(shù)據(jù)的吞吐率。

在本實用新型實施例中，數(shù)據(jù)加密協(xié)處理器200可以包括一個或多個算法模塊，參考圖2所示，對于每個算法模塊可以包括：數(shù)據(jù)存儲區(qū)210、密鑰寄存器220、控制寄存器230、狀態(tài)寄存器240和算法硬核電路250，處理器電路100將需要操作的數(shù)據(jù)存儲至數(shù)據(jù)存儲區(qū)210并將密鑰加載至密鑰寄存器220，并通過控制寄存器230將需要執(zhí)行的操作發(fā)送至算法硬核電路250，由算法硬核電路250完成相應(yīng)的操作，并將狀態(tài)信息返回至控制寄存器240。

在優(yōu)選的實施例中，算法模塊包括DES算法模塊和/或SM4算法模塊，DES算法模塊的算法硬核電路為DES算法硬核電路，SM4算法模塊的算法硬核電路為SM4算法硬核電路。

DES算法，即Data Encryption Standard算法，是一種國際通行的對稱加密算法，密鑰長度為56比特，在實際應(yīng)用中，通常采用3DES的方式，該方式兼容DES和2DES的方式。DES算法模塊與處理器電路可以通過數(shù)據(jù)和地址總線連接，實現(xiàn)DES算法操作，操作包括加密或者解密操作，通過二者實現(xiàn)DES算法操作的過程具體如下：處理器電路將需要操作的數(shù)據(jù)寫到DES算法模塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)之中，并將密鑰加載到DES算法模塊的密鑰寄存器中；而后，通過配置DES算法模塊的控制寄存器，告知DES算法硬核電路需要執(zhí)行的操作以及數(shù)據(jù)的長度；DES算法硬核電路執(zhí)行外當(dāng)前任務(wù)之后，將狀態(tài)信息返回至狀態(tài)寄存器，同時，也可以產(chǎn)生一個中斷返回至處理器電路，以便于處理器獲知當(dāng)前操作任務(wù)已完成，處理器電路也可以直接從狀態(tài)寄存器中獲得狀態(tài)信息。

SM4算法也是一種對稱加密算法，是國內(nèi)發(fā)布的分組密碼算法，密鑰長度為128比特，數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到120Mbps。同DES算法模塊，SM4算法模塊與處理器電路可以通過數(shù)據(jù)和地址總線連接，實現(xiàn)SM4算法操作，操作包括加密或者解密操作，通過二者實現(xiàn)SM4算法操作的過程具體如下：處理器電路將需要操作的數(shù)據(jù)寫到SM4算法模塊的數(shù)據(jù)存儲區(qū)之中，并將密鑰加載到SM4算法模塊的密鑰寄存器中；而后，通過配置SM4算法模塊的控制寄存器，告知SM4算法硬核電路需要執(zhí)行的操作以及數(shù)據(jù)的長度；SM4算法硬核電路執(zhí)行外當(dāng)前任務(wù)之后，將狀態(tài)信息返回至狀態(tài)寄存器，同時，也可以產(chǎn)生一個中斷返回至處理器電路，以便于處理器獲知當(dāng)前操作任務(wù)已完成，處理器電路也可以直接從狀態(tài)寄存器中獲得狀態(tài)信息。以上的算法僅為示例，可以根據(jù)具體的需要，選擇合適的算法。

以上所述僅是本實用新型的優(yōu)選實施方式，雖然本實用新型已以較佳實施例披露如上，然而并非用以限定本實用新型。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實用新型技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實用新型技術(shù)方案做出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本實用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實用新型的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何的簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本實用新型技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。