專利名稱：處理器與用戶識別卡之間的連接裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通信領(lǐng)域中設(shè)置在處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，尤其涉及處理器與用戶識別卡(SIM，Subscriber Identify Module或USIM UserService Identity Module)之間的連接裝置。
背景技術(shù)：
隨著移動通信技術(shù)的演進，移動終端產(chǎn)業(yè)的重要性也隨之提高。由此，眾多國內(nèi)外企業(yè)都在瞄準市場潛力巨大的未來3G(第3代移動通信)的移動終端市場。雖然3G移動終端的開發(fā)是公認的開發(fā)難題，但是，還有很多企業(yè)做著不懈地努力-----進行移動終端各項業(yè)務(wù)的開發(fā)，以便能不斷推出新產(chǎn)品來滿足用戶需要。
在移動終端的開發(fā)過程，需要進行各種測試。最常見的測試方式是用現(xiàn)有設(shè)備(主要包括移動終端)仿真測試環(huán)境，并施予各種測試條件，獲得各種測試結(jié)果，然后通過分析各種測試結(jié)果以開發(fā)具有新業(yè)務(wù)的移動終端。
移動終端包括裸機(本發(fā)明將沒有安裝用戶識別卡的移動終端稱為裸機)和用戶識別卡。用戶識別卡在GSM系統(tǒng)中一般稱為SIM卡(Subscriber IdentifyModule)，而在以通用移動通信系統(tǒng)(Universal Mobile TelecommunicationSystem，UMTS)為代表的第三代移動通信系統(tǒng)中稱為USIM卡(User ServiceIdentity Module)，相對于SIM卡單一的應(yīng)用，USIM卡則將移動通信的平臺和應(yīng)用分離，從而提供更多的應(yīng)用。用戶識別卡表示用戶信息，是國際移動用戶身份識別模塊，它主要用于控制存取各種數(shù)據(jù)，以完成客戶身份鑒權(quán)和客戶信息加密算法等功能。而且，它還提供了移動網(wǎng)絡(luò)所必需的用戶確認功能，使得運營商能夠為用戶提供新的服務(wù)和應(yīng)用。所述服務(wù)和應(yīng)用包括電話簿、業(yè)務(wù)菜單以及判別用戶所在網(wǎng)絡(luò)、使用戶能夠自由漫游在不同的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。用戶識別卡通常需要在相應(yīng)的控制器的控制下工作。比如，在GSM終端中，SIM卡需要在SIM控制器的控制與終端的處理器連接，但是目前SIM控制器通常集成在SIM卡上。并且，USIM卡也需要在USIM控制器的控制下建立與通信終端的處理器連接，以便進行用戶身份認證等操作。
在目前的3G終端開發(fā)過程中，由于USIM控制器的開發(fā)需要較長的開發(fā)周期，不僅費時、費力且開發(fā)的成本高，因此通常采用SIM控制器來完成USIM控制器的接口工作。而且當前的移動終端的處理器上均沒有內(nèi)嵌USIM模塊，因此需要外加連接裝置(現(xiàn)主要包括SIM控制器)來實現(xiàn)處理器與外置USIM卡之間的通信。請參照圖1，其為3G終端開發(fā)過程中處理器與USIM卡建立通信的連接裝置原理圖。該連接裝置包括SIM控制器11與電平轉(zhuǎn)換單元12。其中，SIM控制器11按照ISO7816規(guī)范建立與USIM卡進行通信，起到建立處理器與USIM卡之間的通信的接口作用，主要的功能包括將USIM卡相關(guān)數(shù)據(jù)信息送往處理器進行處理；處理器的相應(yīng)信息發(fā)送至USIM卡。
電平轉(zhuǎn)換芯片12的作用是在SIM控制器與USIM卡間進行信號電平的轉(zhuǎn)換，以便兩者能便安全通信。
從上可知，現(xiàn)有技術(shù)主要是利用現(xiàn)有的SIM控制器建立處理器與USIM卡之間的通信，這種連接裝置存在以下的技術(shù)缺陷SIM控制器內(nèi)嵌單片機及相關(guān)控制電路，需要的工作電流在10mA量級，從而使得連接裝置的功耗相對較高。并且SIM控制器的芯片尺寸大約為7mm*7mm，提高了整個連接裝置所占面積。
另外，雖然在GSM等領(lǐng)域應(yīng)用的SIM控制器已是非常成熟的產(chǎn)品，但是目前大多數(shù)SIM控制器與SIM卡已集成在一塊，而不需要外掛的SIM控制芯片，由此，市場上單獨應(yīng)用在通信終端的SIM控制器很少，相應(yīng)地供應(yīng)此類芯片的廠商也少，不僅采購相對困難而且提高了通信終端的開發(fā)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種處理器與USIM卡之間的連接裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中采用SIM控制器建立處理器與USIM卡之間通信的連接裝置功耗大、面積大、成本高的技術(shù)問題。
為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種實現(xiàn)處理器與USIM卡之間通信的連接裝置，所述處理器上包含UART接口，所述UART接口至少包含數(shù)據(jù)發(fā)送信號端和數(shù)據(jù)接收信號端，所述連接裝置包括接口轉(zhuǎn)換單元，分別連接處理器的UART接口和USIM卡，用于建立UART接口與USIM卡之間的數(shù)據(jù)通信完成UART雙線單向收發(fā)信號與USIM單線雙向收發(fā)信號間的轉(zhuǎn)換。
其中，還包括設(shè)置在所述接口轉(zhuǎn)換單元和所述USIM卡之間的電平轉(zhuǎn)換單元，用以完成信號電平的變化，提高接口轉(zhuǎn)換單元和USIM卡之間通信的可靠性。
所述接口轉(zhuǎn)換單元包括第一三態(tài)門、第二三態(tài)門及非門，其中第一三態(tài)門的輸入端和使能端連接UART接口的數(shù)據(jù)發(fā)送信號端；第二三態(tài)門的使能端通過非門連接所述UART接口的數(shù)據(jù)發(fā)送信號端，其輸出端連接UART接口的數(shù)據(jù)接收信號端，所述第一三態(tài)門的輸出端、所述第二三態(tài)門的輸入端連接至所述USIM卡的收發(fā)信號端。
所述UART接口的第一IO通信信號端連接至USIM卡的收發(fā)信號端。
所述接口轉(zhuǎn)換單元還包括第一上拉電阻R1，所述第一上拉電阻R1的一端連接電源，另一端連接USIM卡的收發(fā)信號端。
所述接口轉(zhuǎn)換單元還包括第二上拉電阻R2，所述第二上拉電阻R2的一端連接電源，另一端連接UART接口的數(shù)據(jù)接收信號端。
所述UART接口的時鐘信號端連接至USIM卡的時鐘信號端。
所述UART接口的第二通用IO信號端連接至USIM卡的復位端。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明采用的連接裝置是利用處理器的UART接口建立與USIM卡之間的通信，由此省略了SIM控制芯片，進而降低開發(fā)移動終端的成本，并且也由此降低了連接裝置的面積。
比如該連接裝置由一個包含3個簡單門器件的接口轉(zhuǎn)換單元來實現(xiàn)，達到建立處理器和USIM卡通信的實現(xiàn)成本低，并且每個門器件的供電電流低，從而降低了功耗。還有，門器件采購容易且降低了通信終端的開發(fā)成本。


圖1是3G終端開發(fā)過程中處理器與USIM卡建立通信的連接裝置原理圖；圖2為USIM卡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式與采用UART標準傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式比對的示意圖；圖3為用于建立處理器與USIM通信連接的連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為接口轉(zhuǎn)換單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
以下結(jié)合附圖，具體說明本發(fā)明。
UART(即Universal Asynchronous Receiver Transmitter通用異步收發(fā)器)是廣泛使用的串行數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，結(jié)構(gòu)上主要有由數(shù)據(jù)總線接口、控制邏輯、波特率發(fā)生器、發(fā)送部分和接收部分等組成。USIM卡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)與采用UART標準傳輸數(shù)據(jù)具有很多相似之處。請參閱圖2，其為USIM卡上傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式與采用UART標準傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式比對的示意圖。
通過上述比對可知，它們的1幀數(shù)據(jù)都是由1bit(比特)起始位、8位數(shù)據(jù)位1BIT奇偶校驗位(PARITY BIT)，以及保護時間/停止位(大于等于2BIT)組成。二者在傳輸數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)格式、時序上基本相同。兩者的主要區(qū)別之處在于(1)數(shù)據(jù)信號數(shù)量USIM卡僅有雙向一根信號線；而UART有兩根，數(shù)據(jù)接收、發(fā)送各一根；(2)錯誤指示和檢測對于USIM卡而言，根據(jù)ISO7816規(guī)范，當USIM作為接收端且所接收的數(shù)據(jù)存在奇偶校驗錯誤時，則在保護時間段內(nèi)發(fā)送一個低電平，向發(fā)送端指示發(fā)送數(shù)據(jù)錯誤。對應(yīng)的，發(fā)送端在奇偶校驗位發(fā)送結(jié)束后，對數(shù)據(jù)信號線進行監(jiān)測，若(在保護時間段內(nèi))檢測到低電平，則應(yīng)進行相應(yīng)的錯誤處理。
由于現(xiàn)有的處理器(如DSP、CPU)上都帶有UART口，因此本發(fā)明提供了一種利用UART實現(xiàn)處理器與USIM卡之間通信的連接裝置，而無需額外增加SIM控制器，進而達到減少硬件成本的目的。請參閱圖3，其為用于建立處理器與USIM通信連接的連接裝置結(jié)構(gòu)示意圖。處理器上包含UART接口，所述UART接口包含數(shù)據(jù)發(fā)送信號端、數(shù)據(jù)接收信號端和第一通用IO信號端，該連接裝置包括接口轉(zhuǎn)換單元，分別連接處理器的UART接口和USIM卡，用于建立UART接口與USIM卡之間的數(shù)據(jù)通信完成UART雙線單向收發(fā)信號與USIM單線雙向收發(fā)信號間的轉(zhuǎn)換。
并且該連接裝置還可以包括設(shè)置在接口轉(zhuǎn)換單元與USIM卡之間的一電平轉(zhuǎn)換單元，用以完成信號電平的變化，提高接口轉(zhuǎn)換單元和USIM卡之間通信的可靠性。
請參閱圖4，其為本發(fā)明接口轉(zhuǎn)換單元的一個具體實施例。該接口轉(zhuǎn)換單元包括第一三態(tài)門B1、第二三態(tài)門B2及非門INV，其中第一三態(tài)門B1的輸入端和使能端EN1連接UART接口的數(shù)據(jù)發(fā)送信號端UART-TX；第二三態(tài)門B2的使能端EN2通過非門INV連接所述UART接口的數(shù)據(jù)發(fā)送信號端UART-TX，其輸出端連接UART接口的數(shù)據(jù)接收信號端UART-RX，所述第一三態(tài)門B1的輸出端、所述第二三態(tài)門B2的輸入端和第一通用IO信號端GPIO1連接至所述USIM卡的收發(fā)信號端SIM-IO。
接口轉(zhuǎn)換單元還包括第一上拉電阻R1，第一上拉電阻R1的一端連接電源，另一端連接USIM卡的收發(fā)信號端GPIO1。所述接口轉(zhuǎn)換單元還包括第二上拉電阻R2，所述第二上拉電阻R2的一端連接電源，另一端連接UART接口的數(shù)據(jù)接收信號端UART-RX。
假設(shè)三態(tài)門B1、B2的使能端EN1、EN2為“0”時，B1、B2打開，當EN1、EN2為“1”時，B1、B2輸出為高阻態(tài)。
三態(tài)門B1、B2以及非門INV構(gòu)成基本的收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，完成UART雙線單向收發(fā)信號與USIM單線雙向收發(fā)信號間的轉(zhuǎn)換，防止信號的環(huán)回、沖突等。
(1)處理器向USIM卡發(fā)送數(shù)據(jù)UART-TX輸出為“0”，第一三態(tài)門的使能端EN1為“0”，B1門打開，SIM-IO為接收數(shù)據(jù)發(fā)送信號端UART-TX發(fā)送的數(shù)據(jù)。此時第二三態(tài)門的使能端EN2為“1”，B2門未被打開，并且由于上拉電阻R2的作用，數(shù)據(jù)接收信號端UART-RX的輸入為“1”。
根據(jù)UART接口規(guī)范，數(shù)據(jù)的起始位應(yīng)為“0”，即只有接收信號(UART-RX)出現(xiàn)低電平時方啟動接收。因此，在處理器向USIM卡發(fā)送數(shù)據(jù)的整個過程中，UART-RX上都不會進行接收，即發(fā)送的數(shù)據(jù)不會被環(huán)回并被處理器的UART口錯誤接收。
(2)USIM卡向系統(tǒng)發(fā)送數(shù)據(jù)第二三態(tài)門的使能端EN2為“0”，B2門打開，SIM卡的SIM-IO端發(fā)送的信號通過第二三態(tài)門B2傳輸?shù)教幚砥鞯臄?shù)據(jù)接口信號端UART-RX，被處理器的UART口接收。
(3)錯誤檢測在本實施例中，通過GPIO1來實現(xiàn)ISO7816所定義的錯誤檢測功能。
在處理器向USIM卡發(fā)送數(shù)據(jù)時，GPIO1被設(shè)置為輸入，主要用于接收數(shù)據(jù)。當每次數(shù)據(jù)(8BIT數(shù)據(jù)以及1BIT校驗位)發(fā)送結(jié)束后，GPIO1在后續(xù)的2BIT時間內(nèi)對SIM-IO信號進行檢測。若SIM-IO始終保持為“1”，則說明數(shù)據(jù)被USIM卡正確接收；若檢測到低跳變，則說明USIM卡接收數(shù)據(jù)錯誤，處理器需要進行相應(yīng)的錯誤處理(如重發(fā))。
在系統(tǒng)從USIM卡接收數(shù)據(jù)過程中，GPIO1仍被設(shè)置為輸入，還用于接收數(shù)據(jù)。當每次1幀數(shù)據(jù)(8BIT數(shù)據(jù)以及1BIT校驗位)接收結(jié)束后，若校驗正確，GPIO1保持為輸入；若校驗錯誤，GPIO1設(shè)置為輸出，輸出電平為“0”，通知USIM卡數(shù)據(jù)接收錯誤。
(4)復位UART口的第二通用IO端GPIO2與USIM卡的SIM-RST連接，用于對USIM卡進行復位通常情況下，此信號輸出為“1”；當需要對USIM卡進行復位時，GPIO2輸出一個負脈沖信號，完成對USIM卡的復位。
(5)時鐘信號UART口的時鐘信號端CLKOUT連接USIM卡的時鐘信號端SIM-CLK，用于向USIM卡提供工作時鐘，根據(jù)ISO7816規(guī)范，此信號頻率(fc1k)應(yīng)在1～5MHz之間。根據(jù)ISO7816規(guī)范，USIM卡IO信號數(shù)據(jù)寬度(每BIT時間，即ETU)為375/fclk。UART數(shù)據(jù)速率應(yīng)設(shè)置為與USIM卡相同。若處理器無法提供合適的輸出時鐘信號，可通過外加晶振來提供USIM卡時鐘。
以上公開的僅為本發(fā)明的幾個具體實施例，本發(fā)明的保護范圍并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應(yīng)落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，該用戶識別卡簡稱USIM卡，所述處理器上包含通用異步收發(fā)器接口，簡稱UART接口，該UART接口至少包含數(shù)據(jù)發(fā)送信號端和數(shù)據(jù)接收信號端，其特征在于，所述連接裝置包括接口轉(zhuǎn)換單元，分別連接處理器的UART接口和USIM卡，用于建立UART接口與USIM卡之間的數(shù)據(jù)通信完成UART雙線單向收發(fā)信號與USIM單線雙向收發(fā)信號間的轉(zhuǎn)換。
2.如權(quán)利要求1所述的處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，其特征在于，還包括設(shè)置在所述接口轉(zhuǎn)換單元和所述USIM卡之間的電平轉(zhuǎn)換單元，用以完成信號電平的變化，提高接口轉(zhuǎn)換單元和USIM卡之間通信的可靠性。
3.如權(quán)利要求1或2所述的處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，其特征在于，所述接口轉(zhuǎn)換單元包括第一三態(tài)門、第二三態(tài)門及非門，其中第一三態(tài)門的輸入端和使能端連接UART接口的數(shù)據(jù)發(fā)送信號端；第二三態(tài)門的使能端通過非門連接所述UART接口的數(shù)據(jù)發(fā)送信號端，其輸出端連接UART接口的數(shù)據(jù)接收信號端，所述第一三態(tài)門的輸出端、所述第二三態(tài)門的輸入端連接至所述USIM卡的收發(fā)信號端。
4.如權(quán)利要求3所述的處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，其特征在于，所述UART接口的第一IO通信信號端連接至USIM卡的收發(fā)信號端。
5.如權(quán)利要求3或4所述的處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，其特征在于，所述接口轉(zhuǎn)換單元還包括第一上拉電阻R1，所述第一上拉電阻R1的一端連接電源，另一端連接USIM卡的收發(fā)信號端。
6.如權(quán)利要求3或4所述的處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，其特征在于，所述接口轉(zhuǎn)換單元還包括第二上拉電阻R2，所述第二上拉電阻R2的一端連接電源，另一端連接UART接口的數(shù)據(jù)接收信號端。
7.如權(quán)利要求1或2所述的處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，其特征在于，所述UART接口的時鐘信號端連接至USIM卡的時鐘信號端。
8.如權(quán)利要求1或2所述的處理器與用戶識別卡之間的連接裝置，其特征在于，所述UART接口的第二通用IO信號端連接至USIM卡的復位端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種處理器與用戶識別卡(USIM卡)之間的連接裝置，所述處理器上包含通用異步收發(fā)器接口(UART接口)，所述UART接口至少包含數(shù)據(jù)發(fā)送信號端和數(shù)據(jù)接收信號端，所述連接裝置包括接口轉(zhuǎn)換單元，分別連接處理器的UART接口和USIM卡，用于建立UART接口與USIM卡之間的數(shù)據(jù)通信完成UART雙線單向收發(fā)信號與USIM單線雙向收發(fā)信號間的轉(zhuǎn)換。本發(fā)明采用的連接裝置是利用處理器的UART接口建立與USIM卡之間的通信，由此省略了SIM控制芯片，進而降低開發(fā)移動終端的成本，并且也由此降低了連接裝置的面積。
文檔編號H04Q7/32GK1770132SQ20041008635
公開日2006年5月10日 申請日期2004年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月26日
發(fā)明者王海龍 申請人:大唐移動通信設(shè)備有限公司, 上海大唐移動通信設(shè)備有限公司