Sim卡無線通信系統(tǒng)及其通信方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種SIM卡無線通信系統(tǒng)，包括SIM模塊、通訊終端模塊，所述通訊終端模塊設(shè)置有—GSM子模塊，—電能發(fā)送子模塊，—無線收發(fā)子模塊A，—數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A，所述SIM模塊設(shè)置有—SIM卡，—電能接收子模塊，—無線收發(fā)子模塊B，—數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B，—CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊。本發(fā)明還公開了一種SIM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法。本發(fā)明的SIM卡無線通信系統(tǒng)及其通信方法，它避免了接觸式的多次插拔或外力影響而造成外置觸點(diǎn)的接觸磨損，提高了通信的可靠性、穩(wěn)定性；提高了SIM卡和通訊終端設(shè)備的使用壽命；實(shí)現(xiàn)了一種電能與信號同時(shí)傳輸?shù)姆椒ā?br> 【專利說明】SIM卡無線通信系統(tǒng)及其通信方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及無線通信【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種SIM卡無線通信系統(tǒng)及其通信方法。

【背景技術(shù)】
[0002]SIM卡是Subscriber Identity Module (客戶識別模塊)的縮寫。一般的SIM卡有8個(gè)引腳，其中GSM模塊通過SM卡的VCC和GND引腳為SM卡提供電能，SIM卡在CLK引腳信號、RESET引腳信號的控制下通過1引腳與GSM模塊進(jìn)行通信。GSM模塊與SM卡進(jìn)行通信是通過CLK引腳、RESET引腳以及1引腳上的高低電平來實(shí)現(xiàn)的，其中CLK引腳、RESET引腳是單工的，而1引腳是雙工的。
[0003]傳統(tǒng)的SIM卡與GSM模塊之間的連接方式為電氣或者接觸式連接，兩者通過暴露的金屬觸點(diǎn)相互接觸，從而實(shí)現(xiàn)SIM卡與GSM等通訊終端設(shè)備間的信號的傳遞。但多次插拔或外力影響很容易損壞外置的觸點(diǎn)，導(dǎo)致連接的失效，從而削弱了 SIM卡與通訊終端設(shè)備之間連接的可靠性和穩(wěn)定性，這一情況尤其是在公用電話等頻繁插卡的設(shè)備中尤為突出。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是:提供一種SM卡無線通信系統(tǒng)，它通過SM卡和通訊終端之間電能的非接觸傳輸，在不解析SIM卡與通訊終端之間的通信協(xié)議的情況下，將通訊終端的電能無線傳輸給SM卡，為SM卡提供電能，并實(shí)現(xiàn)SM卡和通訊終端之間進(jìn)行數(shù)據(jù)的無線雙向的傳輸。
[0005]本發(fā)明的另一個(gè)目的是:提供一種SM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法。
[0006]本發(fā)明的SM卡無線通信系統(tǒng)的技術(shù)方案是:一種SM卡無線通信系統(tǒng)，包括SM模塊、通訊終端模塊，所述通訊終端模塊設(shè)置有
一GSM子模塊，通過與SIM卡的相應(yīng)的引腳電平，用于向SM卡發(fā)送控制指令，以及接收SIM模塊的響應(yīng)結(jié)果；
一電能發(fā)送子模塊，用于產(chǎn)生與SIM卡工作頻率相同的電能形式的交流信號并為SIM模塊提供電能；
一無線收發(fā)子模塊A，用于采集GSM子模塊引腳上的電平信號并發(fā)送至無線收發(fā)子模塊B，以及接收無線收發(fā)子模塊B發(fā)送來的SM卡引腳電平信號并發(fā)送至GSM子模塊；一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊發(fā)送至SIM模塊還是由SM模塊發(fā)送至通訊終端模塊；
所述SM模塊設(shè)置有
一SIM卡，通過與GSM子模塊相應(yīng)的引腳電平，用于向GSM子模塊發(fā)送復(fù)位應(yīng)答，及響應(yīng)GSM子模塊發(fā)送的控制指令；
一電能接收子模塊，用于接收并處理電能發(fā)送子模塊傳輸來的能量，并為SIM模塊提供電能； 一無線收發(fā)子模塊B，用于采集SM卡引腳上的電平信號并發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A，以及接收無線收發(fā)子模塊A發(fā)送來的GSM子模塊引腳電平信號并發(fā)送至SIM卡；
-CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊，用于向SIM卡的引腳提供所需的CLK時(shí)鐘信號；
一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊發(fā)送至SM模塊還是由SM模塊發(fā)送至通訊終端模塊。
[0007]下面對上述技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步解釋:
所述電能發(fā)送子模塊通過電磁耦合的形式與電能接收子模塊信號輸送，電能發(fā)送子模塊設(shè)置有
一信號產(chǎn)生電路，用于電能形式的交流信號的產(chǎn)生；
一信號放大電路，用于將交流信號的功率放大；
-LC諧振回路一，用于將放大后的交流信號由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式。
[0008]所述電能接收子模塊設(shè)置有
-LC諧振回路二，用于將從電能發(fā)送子模塊接收到的交流信號由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式；
一倍壓整流電路，用于將轉(zhuǎn)化為電能形式的交流信號整流為直流信號；
一穩(wěn)壓芯片。
[0009]所述CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊包含有信號轉(zhuǎn)換電路，所述信號轉(zhuǎn)換電路用于將從電能接收子模塊中獲取的部分電能形式的交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘?，方波信號作為SIM卡的CLK時(shí)鐘信號。
[0010]本發(fā)明的SIM卡無線通信系統(tǒng)通信方法的技術(shù)方案是:一種SIM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，包括以下步驟:
51、電能發(fā)送子模塊將產(chǎn)生的電能處理后無線傳送至電能接收子模塊；
52、電能接收子模塊接收電能發(fā)送子模塊處理后的電能并進(jìn)行再處理，電能接收子模塊將再處理后的電能供給SIM模塊；
S3XLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊從電能接收子模塊中獲取電信號，并轉(zhuǎn)化成SIM卡的引腳所需的CLK時(shí)鐘信號；
54、數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A、B檢測判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊發(fā)送至SM模塊還是由SM模塊發(fā)送至通訊終端模塊；
55、無線收發(fā)子模塊A根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A檢測判斷的方向收發(fā)信號，無線收發(fā)子模塊B根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B檢測判斷的方向收發(fā)信號；
56、電能發(fā)送子模塊停止發(fā)送電能，SIM模塊停止接入。
[0011 ] 下面對上述技術(shù)方案進(jìn)行進(jìn)一步解釋:
所述步驟Si包括以下步驟:
5101、產(chǎn)生電能形式的交流信號，以信號產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)；
5102、放大交流信號的功率，以信號放大電路實(shí)現(xiàn)；
5103、將放大后的交流信號由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式，將交流信號電能以電磁能形式發(fā)送至電能接收子模塊，以LC諧振回路一實(shí)現(xiàn)。
[0012]所述步驟S2包括以下步驟:
S201、接收電磁能形式的交流信號，并將交流信號由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式，以LC諧振回路二實(shí)現(xiàn)；
5202、將交流信號整流為直流信號，以倍壓整流電路實(shí)現(xiàn)；
5203、將直流信號進(jìn)行穩(wěn)壓處理并將穩(wěn)壓處理后的直流信號提供給SIM模塊，以穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)。
[0013]所述步驟S3包括以下步驟:
5301、獲取步驟S201中的部分的電能形式的交流信號；
5302、將獲取的交流信號轉(zhuǎn)化為方波信號以作為SIM卡的時(shí)鐘信號，以信號轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)。
[0014]所述步驟S5包括以下步驟:
5501、若檢測信號由通訊終端模塊發(fā)送至SM模塊，則無線收發(fā)子模塊A采集GSM子模塊引腳的電平信號并將GSM子模塊引腳的電平信號發(fā)送至無線收發(fā)子模塊B，反之，則無線收發(fā)子模塊B采集SIM卡引腳的電平信號并將SIM卡引腳的電平信號發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A ；
5502、若無線收發(fā)子模塊B接收到電平信號，則對SM卡相應(yīng)引腳進(jìn)行置位處理，反之無線收發(fā)子模塊A接收到電平信號，則對GSM子模塊相應(yīng)引腳進(jìn)行置位處理。
[0015]所述無線收發(fā)子模塊A采用2.4GHz無線通信技術(shù)與無線收發(fā)子模塊B傳輸數(shù)據(jù)；相應(yīng)的，無線收發(fā)子模塊B亦采用2.4GHz無線通信技術(shù)與無線收發(fā)子模塊A傳輸數(shù)據(jù)。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:本發(fā)明的SM卡無線通信系統(tǒng)及其通信方法，它通過SIM卡和通訊終端之間電能的非接觸傳輸，避免了接觸式的多次插拔或外力影響而造成外置觸點(diǎn)的接觸磨損，提高了通信的可靠性、穩(wěn)定性；使用時(shí)，更加簡單方便；提高了 SIM卡和通訊終端設(shè)備的使用壽命；采用2.4GHz無線通信技術(shù)，在2.4GHz頻段下工作可以有較強(qiáng)的抗干擾能力；實(shí)現(xiàn)了一種電能與信號同時(shí)傳輸?shù)姆椒ā?br>
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述:
圖1為本發(fā)明實(shí)施例的SM模塊與通訊終端模塊無線通信結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例的電能發(fā)送子模塊的信號產(chǎn)生電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例的信號放大電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5為本發(fā)明實(shí)施例的倍壓整流電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖6為本發(fā)明實(shí)施例的信號轉(zhuǎn)換電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖7為本發(fā)明實(shí)施例的數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B電路結(jié)構(gòu)示意圖；
圖8為本發(fā)明實(shí)施例的SM模塊與通訊終端模塊通信方法的流程示意圖；
其中:1 SM模塊；11 SM卡；12電能接收子模塊；13無線收發(fā)子模塊B ;14 CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊；15數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B ;121 LC諧振回路二；122倍壓整流電路；123穩(wěn)壓芯片；141信號轉(zhuǎn)換電路；2通訊終端模塊；21 GSM子模塊；22電能發(fā)送子模塊；23無線收發(fā)子模塊A;24數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A ;221信號產(chǎn)生電路；222信號放大電路；223 LC諧振回路一。

【具體實(shí)施方式】
[0018]實(shí)施例一:如圖1所示，一種SM卡無線通信系統(tǒng)，包括SM模塊1、通訊終端模塊2，其中SM模塊I和通訊終端模塊2之間通過無線連接的方式進(jìn)行通信。
[0019]通訊終端模塊2，作用一為:通過電磁耦合的方式為SIM模塊I提供電能，作用二為:通過無線方式發(fā)送CLK電平信號、RESET電平信號以及1電平信號至SM模塊1，實(shí)現(xiàn)信息由通訊終端模塊2向SM模塊I的傳輸；同時(shí)用于接收SM模塊I無線發(fā)送來的SM卡11的1引腳的電平信號。通訊終端模塊2設(shè)置有一GSM子模塊21、一電能發(fā)送子模塊22、一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A 24、一無線收發(fā)子模塊A 23。其中:
一GSM子模塊21，通過與SM卡11的相應(yīng)的引腳電平，用于向SM卡11發(fā)送控制指令，以及接收SIM模塊I的響應(yīng)結(jié)果。具體的:
GSM子模塊21有與SM卡11引腳相對應(yīng)的引腳，通過相應(yīng)的引腳電平來發(fā)送控制指令和接收響應(yīng)信息；
一電能發(fā)送子模塊22，用于產(chǎn)生與SIM卡11工作頻率相同的電能形式的交流信號并為SM模塊I提供電能。電能發(fā)送子模塊22通過電磁耦合的形式與電能接收子模塊12信號輸送，電能發(fā)送子模塊22設(shè)置有一信號產(chǎn)生電路221、一信號放大電路222、一LC諧振回路一。其中:
一信號產(chǎn)生電路221，用于電能形式的交流信號的產(chǎn)生。具體的:
如圖2所示，通過一 13MHz有源晶振產(chǎn)生一個(gè)13MHz頻率的信號，同時(shí)使用74LS74芯片搭建一個(gè)四分頻電路。具體的，將13MHz信號接74LS74的3號引腳，將74LS745號引腳與11號引腳相連接，9號引腳為四分頻輸出端，從輸出端，便得到一個(gè)頻率為13/4=3.25MHz的交流信號。
[0020]一信號放大電路222，用于將交流信號的功率放大。具體的:
如圖3所示，例如選擇E類功率的放大電路作為信號放大電路222，將該交流信號經(jīng)過一個(gè)功率放大電路進(jìn)行放大。選擇芯片NTF3055L作為E類功率放大電路的開關(guān)管。
[0021]-LC諧振回路一 223用于將放大后的交流信號由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式。具體的:
如圖3所示，電容C3和發(fā)射線圈組成LC諧振回路一。信號經(jīng)過功率放大電路放大之后，為了使發(fā)送功率達(dá)到最大化，將交流信號經(jīng)過一個(gè)LC諧振回路一 223，交流信號經(jīng)過LC諧振回路一 223之后，便可以在LC諧振回路一 223的電感線圈中產(chǎn)生交變磁場，將之由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式發(fā)送出去。
[0022]一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A 24，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊2發(fā)送至SM模塊I還是由SM模塊I發(fā)送至通訊終端模塊2。具體的:
如圖4所示，GSM子模塊21的1引腳與通訊終端的無線收發(fā)子模塊A 23的PO引腳分別通過限流電阻Rl、R2和濾波電容Cl、C2連到由四個(gè)二極管(Dl、D2、D3、D4)組成的降壓電路上。(Dl、D3)和(D2、D4)之間經(jīng)過一個(gè)調(diào)節(jié)電阻Rm連接到正電源。降壓電路的兩端分別接到兩個(gè)放大器的正負(fù)極輸入，放大器的輸出連接到無線收發(fā)子模塊A 23的Pl和P2引腳。當(dāng)C1、C2這兩處的電壓相等時(shí)，Pl和P2都將檢測到低電平信號；反之，當(dāng)這兩處的電壓有明顯差別時(shí)，壓差經(jīng)過放大器的放大，使得Pl和P2之中的某個(gè)引腳檢測出高電平信號。
[0023]一無線收發(fā)子模塊A 23，用于采集GSM子模塊21引腳上的電平信號并發(fā)送至無線收發(fā)子模塊B 13，以及接收無線收發(fā)子模塊B 13發(fā)送來的SIM卡11的引腳電平信號并發(fā)送至GSM子模塊21。具體的:
在應(yīng)用中，無線收發(fā)子模塊A 23可以使用德州儀器公司的CC2530作為信號的采集和發(fā)送芯片。無線收發(fā)子模塊A 23工作時(shí)，首先根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A 24來判斷數(shù)據(jù)的傳輸方向，如果檢測到數(shù)據(jù)是由通訊終端模塊2發(fā)送至SIM模塊1，無線收發(fā)子模塊A 23便開始采集GSM子模塊21上引腳的信號，并將采集到的信號無線發(fā)送至SIM卡11的無線收發(fā)子模塊B 13 ;如果數(shù)據(jù)是由SIM模塊I發(fā)送至通訊終端模塊2，則無線收發(fā)子模塊A 23接收無線收發(fā)子模塊B 13傳來的電平信號。根據(jù)其電平信號對GSM子模塊21的引腳進(jìn)行置位。
[0024]SM模塊1，作用一為:接收通訊終端模塊2通過電磁耦合無線傳輸來的電能為SM卡11供電；作用二為:接收通訊終端模塊2以無線方式發(fā)送來的CLK電平信號、RESET電平信號以及1電平信號，對所接收的電平信號進(jìn)行內(nèi)部的處理以及響應(yīng)。同時(shí)SIM模塊I對通訊終端模塊2的響應(yīng)結(jié)果以1引腳高低電平的形式通過其內(nèi)部模塊中的無線收發(fā)模塊B 13無線發(fā)送給通訊終端模塊2。SIM模塊I設(shè)置有一SIM卡11、一電能接收子模塊12、一CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14、一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B 15、一無線收發(fā)子模塊B 13。其中:
一SIM卡11，通過與GSM子模塊21相應(yīng)的引腳電平，用于向GSM子模塊21發(fā)送復(fù)位應(yīng)答，及響應(yīng)GSM子模塊21發(fā)送的控制指令。
[0025]一電能接收子模塊12，用于接收并處理電能發(fā)送子模塊22傳輸來的能量，將接收到的交流信號由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式；將得到的電能提供給無線收發(fā)子模塊B 13和SM卡11。其中電能接收子模塊12設(shè)置有一LC諧振回路二、一倍壓整流電路、一穩(wěn)壓芯片。其中:
一LC諧振回路二 121，用于將從電能發(fā)送子模塊22接收到的交流信號由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式。具體的:
如圖5所示，在電能接收子模塊12中，接收線圈L和CO組成LC諧振電路二 121，電磁能形式的交流信號在電感線圈中感應(yīng)出電能形式的交流信號。
[0026]一倍壓整流電路122，用于將轉(zhuǎn)化為電能形式的交流信號整流為直流信號。具體的:
用兩個(gè)電容Cl和C2以及兩個(gè)二極管Dl和D2組成的一個(gè)倍壓整流電路122，通過該倍壓整流電路122可以將電能形式的交流信號轉(zhuǎn)換為電能形式的直流信號。該電能形式的交流信號的頻率與SIM卡11所需的CLK時(shí)鐘信號頻率相同。
[0027]一穩(wěn)壓芯片123。具體的:
將該直流信號經(jīng)過一個(gè)穩(wěn)壓芯片123之后便得到了 SM模塊I所需的電能。
[0028]一CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14，用于向SM卡11的引腳提供所需的CLK時(shí)鐘信號；其中，CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14包含有信號轉(zhuǎn)換電路141，信號轉(zhuǎn)換電路141用于將從電能接收子模塊12中獲取的部分電能形式的交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘?，方波信號作為SIM卡的CLK時(shí)鐘信號。具體的:
如圖6所示，CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14采用LM555芯片組成的施密特觸發(fā)器電路(或者一過零比較器電路)作為信號轉(zhuǎn)換電路141，獲取從電能接收子模塊12中接收到的一部分電能形式的交流信號，將該交流信號接入到LM555芯片的6號和2號引腳上，在LM555芯片的3號引腳上邊可以輸出相同頻率的方波信號，得到的該方波信號即可提供給SIM卡11作為CLK時(shí)鐘信號。
[0029]一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B 15，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊2發(fā)送至SM模塊I還是由SM模塊I發(fā)送至通訊終端模塊2。具體的:
如圖7所示，為數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B 15。SIM卡11的1引腳與無線收發(fā)子模塊B 13的PO引腳分別通過限流電阻R1、R2和濾波電容C1、C2連到由四個(gè)二極管(D1、D2、D3、D4)組成的降壓電路上，D1、D3和D2、D4之間經(jīng)過一個(gè)調(diào)節(jié)電阻Rm連接到正電源。降壓電路的兩端分別接到兩個(gè)放大器的正負(fù)極輸入，放大器的輸出連接到無線模塊的Pl和P2引腳。當(dāng)Cl、C2兩處的電壓相等時(shí)，Pl和P2都將檢測到低電平信號；反之，當(dāng)這兩處的電壓有明顯差別時(shí)，壓差經(jīng)過放大器的放大，使得Pl和P2之中的某個(gè)引腳檢測出高電平信號。
[0030]一無線收發(fā)子模塊B 13，用于采集SM卡11引腳上的電平信號并發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A 23，以及接收無線收發(fā)子模塊A 23發(fā)送來的GSM子模塊21引腳電平信號并發(fā)送至SIM卡11。具體的:
在應(yīng)用中，無線收發(fā)子模塊B 13可以使用德州儀器公司的CC2530作為信號的采集和發(fā)送芯片；無線收發(fā)子模塊B 13工作時(shí)，首先根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B 15來判斷數(shù)據(jù)的傳輸方向，如果檢測到數(shù)據(jù)是由SIM模塊I發(fā)送至通訊終端模塊2，無線收發(fā)子模塊B 13便開始采集SIM卡11上引腳的信號，并將采集到的信號無線發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A23，如果數(shù)據(jù)是由通訊終端模塊2發(fā)送至SIM模塊1，則無線收發(fā)子模塊A 23接收通訊終端的無線收發(fā)子模塊A 23傳來的電平信號。根據(jù)其電平信號對SIM卡11的引腳進(jìn)行置位處理。
[0031]實(shí)施例二:如圖8所示，一種SM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，以3.25MHz CLK時(shí)鐘信號為例，包括以下步驟:
S1、通訊終端模塊2的電能發(fā)送子模塊將產(chǎn)生的電能處理后無線傳送至電能接收子模塊12。步驟SI包括以下步驟:
S101、產(chǎn)生一個(gè)與SIM卡時(shí)鐘信號頻率相同的電能形式的交流信號，以信號產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)。具體的:
在電能發(fā)送子模塊22中通過一 13MHz有源晶振產(chǎn)生一個(gè)13MHz的時(shí)鐘信號，將該產(chǎn)生的時(shí)鐘信號進(jìn)行一個(gè)4分頻處理，便得到了一個(gè)3.25MHz的電能形式的交流信號。
[0032]S102、放大交流信號的功率，以信號放大電路222實(shí)現(xiàn)。具體的:
在電能發(fā)送子模塊22中設(shè)置一個(gè)E類功率的信號放大電路222，將產(chǎn)生的3.25MHz的交流信號接入到信號放大電路222中，便得到了放大后的交流信號。
[0033]S103、將放大后的交流信號由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式，將交流信號電能以電磁能形式發(fā)送至電能接收子模塊12，以LC諧振回路一 223實(shí)現(xiàn)。具體的:
在電能發(fā)送子模塊22中，將放大后的交流信號經(jīng)過一個(gè)由電感線圈和電容組成的LC諧振電路一 223中，交流信號在LC諧振電路一 223的電感線圈中產(chǎn)生出交變的電磁場，將交流信號以由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式的方式發(fā)送出去。
[0034]S2、電能接收子模塊12接收電能發(fā)送子模塊22處理后的電能并進(jìn)行再處理，電能接收子模塊12將再處理后的電能供給SIM模塊I。
[0035]步驟S2包括以下步驟:
S201、接收電磁能形式的交流信號，并將交流信號由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式，以LC諧振回路二 121實(shí)現(xiàn)。具體的:
在電能接收子模塊12中同樣設(shè)置一個(gè)由電感線圈和電容組成的LC諧振電路二 121，通過該LC諧振電路二 121的電感線圈感應(yīng)到電能發(fā)送子模塊22的電感線圈中的交變磁場，在電能接收子模塊12的電感線圈中將交流信號的由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式，該交流信號的頻率為3.25MHz。
[0036]S202、將交流信號整流為直流信號，以倍壓整流電路122實(shí)現(xiàn)。具體的:
在電能接收子模塊12中，采用一個(gè)倍壓整流電路122，電能形式的交流信號經(jīng)過該倍壓整流電路122之后便得到了一個(gè)直流信號。
[0037]S203、將直流信號進(jìn)行穩(wěn)壓處理并將穩(wěn)壓處理后的直流信號提供給SIM模塊，以穩(wěn)壓芯片123實(shí)現(xiàn)。具體的:
在電能接收子模塊12中，將倍壓整流得到的直流信號經(jīng)過一個(gè)穩(wěn)壓芯片123進(jìn)行穩(wěn)壓，例如使用型號為AMSl117-3.3V的穩(wěn)壓芯片便得到一個(gè)3.3V的直流電壓，將該3.3V的直流電壓可以為SIM卡11和無線收發(fā)子模塊B 13提供工作所需的電源。該交流電信號的頻率與SIM卡11工作所需的CLK時(shí)鐘信號頻率相同，該直流電信號輸送給SIM卡的VCC引腳和GND引腳，SIM模塊I獲得電能。
[0038]S3、CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14從電能接收子模塊12中獲取電信號，并轉(zhuǎn)化成SM卡11的引腳所需的CLK時(shí)鐘信號。
[0039]步驟S3包括以下步驟:
S301、獲取步驟S201中的部分的電能形式的交流信號。具體的:
將電能接收子模塊12的電感線圈中感應(yīng)的到的電能形式的交流信號傳輸?shù)紺LK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14中。
[0040]S302、將獲取的交流信號轉(zhuǎn)化為方波信號以作為SIM卡11的時(shí)鐘信號，以信號轉(zhuǎn)換電路141實(shí)現(xiàn)。具體的:
在CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14中，設(shè)置一施密特觸發(fā)器電路(或者一過零比較器電路)，通過該施密特觸發(fā)器電路，便將線圈中感應(yīng)得到的電能形式的交流信號轉(zhuǎn)換為方波信號。將CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊14中的施密特觸發(fā)器電路(或者過零比較電路)的輸出端與SM的CLK引腳相連接之后，SM卡11便得到了 CLK時(shí)鐘信號，便可以開始進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送。
[0041]S4、數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A 24、數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B 15檢測判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊2發(fā)送至SIM模塊I還是由SIM模塊I發(fā)送至通訊終端模塊
2。具體的:
在1通信開始前，SM模塊1:SM卡11的1引腳和無線收發(fā)子模塊B 13的PO引腳都處于接收狀態(tài)；通訊終端模塊2:GSM子模塊21的1引腳和通訊終端的無線收發(fā)子模塊A 23的PO引腳也都處于接收狀態(tài)。當(dāng)兩者都處于接收狀態(tài)時(shí)，Cl和C2都為高電平。在SIM模塊I上，由于電路上的對稱性，Cl和C2處的電壓是相等的，即使有很小的波動(dòng)誤差，經(jīng)過放大器的放大后，輸出電壓仍舊不高，低于無線模塊低電平的識別閥值，Pl和P2引腳檢測到的都是低電平信號。在某一時(shí)刻，SIM卡11的1引腳轉(zhuǎn)為輸出狀態(tài)，根據(jù)SIM卡11的規(guī)范，1輸出時(shí)首先要置于高電平一段之間，然后以一個(gè)低電平狀態(tài)作為開始標(biāo)志；所以一旦SM卡11開始發(fā)送數(shù)據(jù)，1引腳輸出高電平而PO引腳保持輸入狀態(tài)，電流將由SM卡11流向無線收發(fā)子模塊B 13，由于二極管的壓降作用，Cl和C2這兩處將出現(xiàn)一個(gè)明顯的壓差，這個(gè)壓差經(jīng)放大器的作用后將導(dǎo)致Pl和P2中某個(gè)引腳檢測到高電平信號。無線收發(fā)子模塊B 13收到這個(gè)信號之后開始間歇地采集PO引腳上的電平信號并通過無線的方式發(fā)送出去。在通訊終端模塊2上，無線收發(fā)子模塊A 23 —旦開始接收到無線信號后，就將它的PO引腳置為輸出狀態(tài)，并以同樣的間隔時(shí)間根據(jù)接收到的信息改變PO引腳上的電平。由于四個(gè)二極管之間上拉正電源的存在，此時(shí)不論P(yáng)O是輸出高電平還是低電平，Cl和C2上的電壓都不會相等，區(qū)別只在于:哪一邊的電壓比較高；經(jīng)過放大器后，Pl和P2必定有一個(gè)檢測到高電平信號，另一個(gè)為低電平信號。在SIM模塊I上，SIM卡11輸出狀態(tài)結(jié)束后將轉(zhuǎn)回輸入狀態(tài)。由于上拉電源的存在，此時(shí)PO引腳采集到的電平將保持為高電平信號，經(jīng)過無線傳輸，通訊終端模塊2上的PO引腳也將保持輸出高電平狀態(tài)。在接下來的時(shí)刻，一旦通訊終端模塊2的GSM子模塊21的1引腳轉(zhuǎn)為輸出狀態(tài)，則根據(jù)通信規(guī)則，它也是先置于高電平一段時(shí)間，然后以一個(gè)低電平狀態(tài)作為開始標(biāo)志。由于1引腳輸出高電平，PO引腳也輸出高電平，則Cl和C2處的電壓將相等，Pl和P2都檢測到低電平信號；無線收發(fā)子模塊A 23收到這個(gè)轉(zhuǎn)變信號后將停止無線數(shù)據(jù)的接收，并將PO引腳改為輸入狀態(tài)，同時(shí)開始間歇地采集PO引腳上的電平信息，并通過無線方式發(fā)射出去，開始反向通信的過程。在SIM模塊I上，無線收發(fā)子模塊B 13—旦接收到無線信號，將停止采集電平和無線發(fā)射狀的工作，轉(zhuǎn)而更改PO引腳為輸出狀態(tài)，并根據(jù)收到的無線信號間歇地改變PO引腳電平。一旦雙方的通信開始后，兩個(gè)模塊間將按照如上規(guī)律雙向傳輸信息，當(dāng)兩個(gè)無線模塊保持發(fā)送或接收數(shù)據(jù)狀態(tài)超出一定的時(shí)限未做任何更改時(shí)，可認(rèn)定這一次的通信已結(jié)束，兩邊的無線收發(fā)子模塊都自動(dòng)恢復(fù)到初始狀態(tài)，將PO改為輸入狀態(tài)，同時(shí)停止采集PO上的電平與無線發(fā)送。
[0042]S5、無線收發(fā)子模塊A 23根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A 24檢測判斷的方向收發(fā)信號，無線收發(fā)子模塊B 13根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B 15檢測判斷的方向收發(fā)信號。
[0043]步驟S5包括以下步驟:
S501、若檢測信號由通訊終端模塊2發(fā)送至SIM模塊1，則無線收發(fā)子模塊A 23采集GSM子模塊21引腳的電平信號并將GSM子模塊21引腳的電平信號發(fā)送至無線收發(fā)子模塊B 13，反之，則無線收發(fā)子模塊B 13采集SIM卡11引腳的電平信號并將SIM卡11引腳的電平信號發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A 23。具體的:
若檢測信號由通訊終端模塊2發(fā)送至SIM模塊1，則無線收發(fā)子模塊A 23開始采集GSM子模塊21引腳上的電平信號，即采集與無線收發(fā)子模塊A 23相連接的GSM的RESET引腳電平信號、1引腳電平信號。無線收發(fā)子模塊A 23將采集到的電平信號通過無線方式發(fā)送至無線收發(fā)子模塊B 13，即以無線收發(fā)子模塊A 13中的通信芯片通過2.4GHz信號進(jìn)行無線發(fā)送。
[0044]若檢測信號由SIM模塊I發(fā)送至通訊終端模塊2，則無線收發(fā)子模塊B 13開始采集SIM卡11引腳上的電平信號，即為讀取與無線收發(fā)子模塊B 13相對應(yīng)的SM卡11的RESET引腳電平信號，1引腳電平信號。無線收發(fā)子模塊B 13將采集到的電平信號通過無線方式發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A 23，即以無線收發(fā)子模塊B 13中的通信芯片通過2.4GHz信號進(jìn)行無線發(fā)送。
[0045]S502、若無線收發(fā)子模塊B 13接收到電平信號，則對SM卡11相應(yīng)引腳進(jìn)行置位處理，反之無線收發(fā)子模塊A 23接收到電平信號，則對GSM子模塊21相應(yīng)引腳進(jìn)行置位處理。具體的:
若無線收發(fā)子模塊B 13接收無線收發(fā)子模塊A 23發(fā)送來的電平信號。無線收發(fā)子模塊B 13按照接收的電平信號對SIM卡11相應(yīng)引腳進(jìn)行電平的改變。即如果無線收發(fā)子模塊B 13接收到的GSM子模塊21的RESET引腳為高電平，則無線收發(fā)子模塊B 13將SIM卡的RESET引腳置為高電平；如果無線收發(fā)子模塊B 13收到的GSM子模塊21的1引腳為高電平，則無線收發(fā)子模塊B 13將SIM卡11的1引腳置為高電平。
[0046]若無線收發(fā)子模塊A 23接收到無線收發(fā)子模塊B 13發(fā)送來的電平信號。無線收發(fā)子模塊A 23按照接收的電平信號對GSM子模塊21相應(yīng)引腳進(jìn)行置位處理。即如果無線收發(fā)子模塊A 23到的SIM卡11的1引腳為高電平，則無線收發(fā)子模塊A將GSM子模塊21的1引腳置為高電平，如果無線收發(fā)子模塊A 23收到的SM卡11的1引腳為低電平，則無線收發(fā)子模塊A 23將GSM子模塊21的1引腳置為低電平。
[0047]無線收發(fā)模塊B 13接收到通訊終端模塊2發(fā)送的引腳電平指令后，控制SM卡11相應(yīng)引腳的電平進(jìn)行高低切換，在CLK時(shí)鐘信號的配合下，實(shí)現(xiàn)信息由終端模塊2向SIM模塊I的無線傳輸。SIM模塊I在響應(yīng)通訊終端模塊2發(fā)送的電平信號之后，通過控制SIM卡11的1引腳的高低電平進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，無線收發(fā)模塊B 13采集到SIM卡11的1引腳高低電平信號，將采集到的高低電平信號無線發(fā)送到通訊終端模塊2 ;無線收發(fā)模塊A 23接收到SM模塊I中的無線收發(fā)模塊B13發(fā)送來的信號來改變通訊終端模塊2相應(yīng)的1引腳電平。
[0048]S6、電能發(fā)送子模塊22停止發(fā)送電能，SIM模塊I停止接入。具體的:
如果通訊終端模塊2停止對SM模塊I提供電能和CLK時(shí)鐘信號，則SM模塊I停止接入；如果通訊終端模塊2沒有停止對SM模塊I提供電能和CLK時(shí)鐘信號，則SM卡11的接入過程繼續(xù)進(jìn)行。
[0049]在以上實(shí)施例中，無線收發(fā)子模塊A 23采用2.4GHz無線通信技術(shù)與無線收發(fā)子模塊B 13傳輸數(shù)據(jù)，無線收發(fā)子模塊B 13亦采用2.4GHz無線通信技術(shù)與無線收發(fā)子模塊A 23傳輸數(shù)據(jù)。
[0050]應(yīng)當(dāng)指出，對于經(jīng)充分說明的本發(fā)明來說，還可具有多種變換及改型的實(shí)施方案，并不局限于上述實(shí)施方式的具體實(shí)施例。上述實(shí)施例僅僅作為本發(fā)明的說明，而不是對本發(fā)明的限制。總之，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)包括那些對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說顯而易見的變換或替代以及改型。
【權(quán)利要求】
1.一種SM卡無線通信系統(tǒng)，其特征在于:包括SM模塊、通訊終端模塊，所述通訊終端模塊設(shè)置有 一GSM子模塊，通過與SM卡的相應(yīng)的引腳電平，用于向SM卡發(fā)送控制指令，以及接收SIM模塊的響應(yīng)結(jié)果； 一電能發(fā)送子模塊，用于產(chǎn)生與SIM卡工作頻率相同的電能形式的交流信號并為SIM模塊提供電能； 一無線收發(fā)子模塊A，用于采集GSM子模塊引腳上的電平信號并發(fā)送至無線收發(fā)子模塊B，以及接收無線收發(fā)子模塊B發(fā)送來的SIM卡引腳電平信號并發(fā)送至GSM子模塊；一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊發(fā)送至SM模塊還是由SM模塊發(fā)送至通訊終端模塊； 所述SM模塊設(shè)置有 一SM卡，通過與GSM子模塊相應(yīng)的引腳電平，用于向GSM子模塊發(fā)送復(fù)位應(yīng)答，及響應(yīng)GSM子模塊發(fā)送的控制指令； 一電能接收子模塊，用于接收并處理電能發(fā)送子模塊傳輸來的能量，并為SIM模塊提供電能； 一無線收發(fā)子模塊B，用于采集SM卡引腳上的電平信號并發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A，以及接收無線收發(fā)子模塊A發(fā)送來的GSM子模塊引腳電平信號并發(fā)送至SIM卡； -CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊，用于向SIM卡的引腳提供所需的CLK時(shí)鐘信號； 一數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B，用于檢測數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊發(fā)送至SM模塊還是由SM模塊發(fā)送至通訊終端模塊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SM卡無線通信系統(tǒng)，其特征在于:所述電能發(fā)送子模塊通過電磁耦合的形式與電能接收子模塊信號輸送，電能發(fā)送子模塊設(shè)置有 一信號產(chǎn)生電路，用于電能形式的交流信號的產(chǎn)生； 一信號放大電路，用于將交流信號的功率放大； -LC諧振回路一，用于將放大后的交流信號由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的SIM卡無線通信系統(tǒng)，其特征在于:所述電能接收子模塊設(shè)置有 -LC諧振回路二，用于將從電能發(fā)送子模塊接收到的交流信號由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式； 一倍壓整流電路，用于將轉(zhuǎn)化為電能形式的交流信號整流為直流信號； 一穩(wěn)壓芯片。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的SIM卡無線通信系統(tǒng)，其特征在于:所述CLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊包含有信號轉(zhuǎn)換電路，所述信號轉(zhuǎn)換電路用于將從電能接收子模塊中獲取的部分電能形式的交流信號轉(zhuǎn)變?yōu)榉讲ㄐ盘?，方波信號作為SIM卡的CLK時(shí)鐘信號。
5.一種SIM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:包括以下步驟: 51、電能發(fā)送子模塊將產(chǎn)生的電能處理后無線傳送至電能接收子模塊； 52、電能接收子模塊接收電能發(fā)送子模塊處理后的電能并進(jìn)行再處理，電能接收子模塊將再處理后的電能供給SIM模塊； S3XLK時(shí)鐘信號產(chǎn)生子模塊從電能接收子模塊中獲取電信號，并轉(zhuǎn)化成SIM卡的引腳所需的CLK時(shí)鐘信號； 54、數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A、B檢測判斷數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴怯赏ㄓ嵔K端模塊發(fā)送至SM模塊還是由SM模塊發(fā)送至通訊終端模塊； 55、無線收發(fā)子模塊A根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊A檢測判斷的方向收發(fā)信號，無線收發(fā)子模塊B根據(jù)數(shù)據(jù)傳輸方向檢測子模塊B檢測判斷的方向收發(fā)信號； 56、電能發(fā)送子模塊停止發(fā)送電能，SIM模塊停止接入。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的SIM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:所述步驟SI包括以下步驟: 5101、產(chǎn)生電能形式的交流信號，以信號產(chǎn)生電路實(shí)現(xiàn)； 5102、放大交流信號的功率，以信號放大電路實(shí)現(xiàn)； 5103、將放大后的交流信號由電能形式轉(zhuǎn)化為電磁能形式，將交流信號電能以電磁能形式發(fā)送至電能接收子模塊，以LC諧振回路一實(shí)現(xiàn)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的SM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在 于:所述步驟S2包括以下步驟: 5201、接收電磁能形式的交流信號，并將交流信號由電磁能形式轉(zhuǎn)化為電能形式，以LC諧振回路二實(shí)現(xiàn)； 5202、將交流信號整流為直流信號，以倍壓整流電路實(shí)現(xiàn)； 5203、將直流信號進(jìn)行穩(wěn)壓處理并將穩(wěn)壓處理后的直流信號提供給SIM模塊，以穩(wěn)壓芯片實(shí)現(xiàn)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的SIM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:所述步驟S3包括以下步驟: 5301、獲取步驟S201中的部分的電能形式的交流信號； 5302、將獲取的交流信號轉(zhuǎn)化為方波信號以作為SIM卡的時(shí)鐘信號，以信號轉(zhuǎn)換電路實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的SIM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:所述步驟S5包括以下步驟: 5501、若檢測信號由通訊終端模塊發(fā)送至SIM模塊，則無線收發(fā)子模塊A采集GSM子模塊引腳的電平信號并將GSM子模塊引腳的電平信號發(fā)送至無線收發(fā)子模塊B，反之，則無線收發(fā)子模塊B采集SIM卡引腳的電平信號并將SIM卡引腳的電平信號發(fā)送至無線收發(fā)子模塊A ； 5502、若無線收發(fā)子模塊B接收到電平信號，則對SM卡相應(yīng)引腳進(jìn)行置位處理，反之無線收發(fā)子模塊A接收到電平信號，則對GSM子模塊相應(yīng)引腳進(jìn)行置位處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的SIM卡無線通信系統(tǒng)的通信方法，其特征在于:所述無線收發(fā)子模塊A采用2.4GHz無線通信技術(shù)與無線收發(fā)子模塊B傳輸數(shù)據(jù)；相應(yīng)的，無線收發(fā)子模塊B亦采用2.4GHz無線通信技術(shù)與無線收發(fā)子模塊A傳輸數(shù)據(jù)。
【文檔編號】H04M1/725GK104135572SQ201410395508
【公開日】2014年11月5日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】易建軍, 鞠文強(qiáng), 徐駿, 顧春華, 朱曉民, 黃孝慈, 范體軍 申請人:華東理工大學(xué)