专利名称：Ic模块和便携电话的制作方法
技术领域：
本发明要求日本申请号2006-124593，申请日为2006年4月28日的优先权，该申请的内容经参考引入到本申请中。
本发明涉及装载了非接触通信功能的存储装置、可插入该存储装置的主机和具有该存储装置的主机，尤其涉及具有闪存芯片、存储控制芯片和RF(Radio Frequency)通信控制芯片的SIM(Subscriber Identity Module)卡等的IC卡，进一步涉及有效适用于装载了该IC卡的便携电话等中的技术。
背景技术：
例如，作为装载了非接触通信功能的存储装置的一例，在特开2005-293444号公报中记载了具有闪存芯片、存储控制芯片、接触IC卡芯片和非接触IC卡芯片的存储卡。
一般，用于非接触IC卡芯片工作的功率是从专用读取装置产生的电场经非接触IC卡接口上安装的线圈型天线供给的。因此，接触IC卡在非常不稳定的电源环境下使用。另外，非接触IC卡最期待的应用是电子票，要求在通过入口大门时的几百毫秒左右的短时间内读取数据。
另一方面，闪存是与其他半导体存储器相比，具有更多先天不良存储单元的非易失性存储器。因此，在进行数据读写之前，为了不使用不良存储单元，需要从正常存储单元的一部分中读出记录了不良存储单元的地址的表格等初始化处理。进一步，缓存器在编程数据之前，需要删除由多个存储单元构成的存储块，所以在数据块编程中截断了电源的情况下，有记录内容以较大的单位被破坏的危险。
但是，根据上述背景技术，认为特开2005-293444号公报的存储卡根据通过非接触IC卡接口接收的命令来读写闪存的数据很困难且很危险。这是因为，特开2005-293444号公报的存储卡内的非接触IC芯片在短时间且非常不稳定的电源环境下动作，使用闪存所需的初始化处理的时间裕量也很少，若突然失去电源供给，则破坏很多数据的可能性很高。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种SIM卡等的IC卡，进一步，在装载了该IC卡的便携电话等中，可以根据通过非接触IC卡接口接受的命令，来使读写闪存的数据容易且安全地进行的技术。
本发明提供一种IC卡，其特征在于，具有闪存芯片；存储控制芯片，具有闪存芯片的控制功能；接触IC卡接口；以及非接触IC卡接口；存储控制芯片具有主机设备使用者的认证功能，利用从主机设备向接触IC卡接口供给的功率，从闪存芯片中读出通过非接触IC卡接口传送的数据，或将数据写入到闪存芯片中，存储控制芯片以主机设备为指示认证功能而向接触IC卡接口供电或访问为契机，来执行闪存芯片的初始化。
本发明提供一种IC卡，其特征在于，在向接触IC卡接口供电后，具有闪存控制功能的存储控制芯片执行闪存芯片的初始化。
本发明提供一种IC卡，其特征在于，在向接触IC卡接口输入复位信号后，具有闪存控制功能的存储控制芯片执行闪存芯片的初始化。
本发明提供一种IC卡，其特征在于，在向接触IC卡接口输入选择主机设备服务用户认证功能的命令后，具有闪存控制功能的存储控制芯片执行闪存芯片的初始化。
本发明提供一种IC卡，其特征在于，在向接触IC卡接口输入用于认证主机设备服务用户的命令后，具有闪存控制功能的存储控制芯片执行闪存芯片的初始化。
本发明提供一种IC卡，将闪存芯片的初始化的执行结果保存在存储控制芯片内部的非易失性存储器中，在再次执行初始化时，通过参考该执行结果，对访问闪存芯片进行旁路。
本发明提供一种便携电话，该便携电话包括具有如上所述特征的IC卡、天线和电源，存储控制芯片具有便携电话使用者的认证功能，存储控制芯片利用从便携电话的电源向接触IC卡接口供给的功率，执行从天线通过非接触IC卡接口传送的数据的处理。
根据本发明，在SIM卡等的IC卡，进一步装载了该IC卡的便携电话等中，实现了如下的效果可以使根据通过非接触IC卡接口接收的命令来读写闪存的数据容易且安全地进行。
图1是表示在本发明的第一实施方式中，SIM卡的内部结构和包含SIM卡的系统整体的图；图2是表示在本发明的第一实施方式中，存储控制芯片的内部结构的图；图3是表示在本发明的第一实施方式中，RF通信控制芯片的内部结构的图；图4是表示在本发明的第一实施方式中，执行闪存芯片的初始化的顺序的流程图；图5是表示在本发明的第三实施方式中，包含SIM卡的系统整体的图；图6是表示在本发明的第四实施方式中，执行闪存芯片的初始化的顺序的流程图；图7是表示在本发明的第五实施方式中，包含SIM卡的系统整体的图；图8是表示在本发明的第五实施方式中，执行闪存芯片的初始化的顺序的流程图；图9是表示在本发明的第六实施方式中，包含SIM卡的系统整体的图。
具体实施例方式
下面，根据附图来详细说明本发明的实施方式。在用于说明实施方式的所有图中，原则上对同一部件添加同一符号，而省略该重复的说明。
(第一实施方式)下面，根据图1～图4，说明本发明的第一实施方式。
SIM卡是在GSM(Global System for Mobile Communication)和W-CDMA(Wideband Code Division Multiple Access)等方式的便携电话中使用的IC卡。SIM卡中添加了称作IMSI(International Mobile Subscriber Identity)的固有号。通过使其与电话号码相关联，便携电话业务用户可以用便携电话通信。通过插入拔出SIM卡，可以将电话号码换到其他便携电话，或一个便携电话可以切换多个电话号码来使用。一般SIM卡装载64K字节左右的非易失性存储器，可以保存大约50个通信对方的电话号码。SIM卡通常从电信运营商和从业公司(通信公司)租借，在解除合约时必须归还。
图1简单表示了第一实施方式中的SIM卡1100的内部结构和包含SIM卡1100的系统整体。
SIM卡1100具有基于多媒体卡标准的存储卡功能、根据以基于ISO/IEC7816-3标准的传送方法输入的接触IC卡命令来认证便携电话业务用户的功能、和根据通过基于ISO/IEC14443标准的传送方式输入的非接触IC卡命令来输入输出电子货币和电子票等的机密数据的功能。
SIM卡1100由闪存芯片1300、存储控制芯片1200、RF通信控制芯片1400和外部端子群1500构成。存储控制芯片1200可以是多个，数量越多，SIM卡1100内部可使用的非易失性存储器容量越大。闪存芯片1300是非易失性的半导体存储器。存储控制芯片1200是微控制器。
外部端子群1500由基于多媒体卡标准的7个存储卡外部端子和基于ISO/IEC7816-2标准的8个接触IC卡外部端子构成。数字相机等的外部主机设备通过存储卡外部端子来访问SIM卡1100，执行存储卡功能。便携电话1000通过接触IC卡外部端子来访问SIM卡1100，来执行用户认证功能。
存储卡外部端子由CS端子1501、CMD端子1502、GND端子1503和1506、VCC端子1504、HCK端子1505和DAT端子1507构成。外部主机设备使用VCC端子1504和GND端子1503与1506，来向SIM卡1100供电。CS端子1501是外部主机设备输入想要访问的卡的信号的端子。CMD端子1502是外部主机设备输入基于多媒体卡标准的存储卡命令的端子。DAT端子1507是输入输出应按存储卡命令传送的数据的端子。HCK端子1505是输入用于存储卡命令和数据传送的同步时钟的端子。
接触IC卡外部端子包含VCC端子1511、RST端子1512、SCK端子1513、ANTa端子1514、GND端子1515、SIO端子1517和ANTb端子1518。便携电话1000使用VCC端子1511和GND端子1515，从自身内置的电源1800向SIM卡1100供电。该功率不仅用于用户认证等的接触IC卡功能，还用于电子票等的非接触IC卡功能。RST端子1512是便携电话1000输入对SIM卡1100执行基于ISO/IEC7816-3标准的复位处理用的复位信号的端子。SIO端子1517是便携电话1000以基于ISO/IEC7816-3标准的传送方式向SIM卡1100输入输出接触IC卡命令和响应的端子。SCK端子1513是输入用于接触IC卡命令和响应的传送的同步时钟的端子。ANTa端子1514和ANTb端子1518存在于与ISO/IEC7816-3标准中保留的两个端子相同的位置上，是为了输入输出非接触IC卡命令和数据，与便携电话1000中内置的线圈型天线1700相连的端子。非接触通信读写器1600可以经线圈型天线1700将电子票等的机密数据输入到SIM卡1100，或从SIM卡1100中输出。例如，将非接触通信读写器1600安装在公共设施的出入大门装置上。
闪存芯片1300是将非易失性的半导体存储器作为存储介质的大容量(例如128兆字节)的存储芯片。存储控制芯片1200根据物理地址范围，将闪存芯片1300的存储区域分为文件数据区域、预留区域和系统区域这样的多个区域，并分别分配了不同的用途。文件数据区域几乎占了所有存储区域，是用于存储在存储卡功能、接触IC卡功能和非接触IC卡功能中使用的文件数据的区域。预留区域是包含替代扇区和复用扇区的区域。在字节数据区域中存在不良扇区时，将该数据存储到替代扇区中。表示不良扇区与哪个替代扇区对应的表格也存在于预留区域中。为了使因电源截断等写入对象扇区之外的扇区的数据不丢失，收集包含想要写入的扇区的删除单位块内的数据而保存到复用扇区中。表示可使用的复用扇区的地址的信息也存在于预留区域中。系统区域是存储在存储卡功能下使用的特性信息(存储卡的容量和属性、记录了写保护后的扇区的地址的表格等)和用于验证闪存芯片1300的合法性的数据(最好是随机数值)的区域。
存储卡芯片1200与外部端子群1500相连，可以经该端子接收来自外部主机设备的存储卡命令和来自便携电话1000的接触IC卡命令。可以与一个或多个闪存芯片1300相连，并控制这些闪存芯片1300。
RF通信控制芯片1400与外部端子群1500中的ANTa端子1514和ANTb端子1518相连，可通过这些端子接收来自非接触通信读写器1600的非接触IC卡命令，并将非接触IC卡响应发送到非接触通信读写器1600。另外，与存储控制芯片1200相连，具有相互变换基于ISO/IEC14443标准的传送方式的模拟信号和存储控制芯片1200可处理的数字信号，并与存储控制芯片1200之间发送接收该数字信号的功能。
图2是表示图1的存储控制芯片1200的内部结构的图。
存储控制芯片1200具有与CS端子1501相连的CS端子2501、与CMD端子1502相连的CMD端子2502、与GND端子1515、1503和1506相连的GND端子2503、与VCC端子1511和1504相连的VCC端子2504、与HCK端子1505相连的HCK端子2505、与DAT端子1507相连的DAT端子2507、与RST端子1512相连的RST端子2512、与SCK端子1513相连的SCK端子2513和与SIO端子1517相连的SIO端子2517。进一步，具有用于与闪存芯片1300相连的闪存I/F端子群2300和用于与RF通信控制芯片1400相连的CIO端子2516。存储控制芯片1200通过经VCC端子1511(可以是1504)和GND端子1515(可以是1503、1506)供给的功率来动作。
存储控制芯片1200包括用于进行各种运算处理的CPU(微处理器)1201和作为时钟振荡器的OSC1202。进一步包括存储固定数据(包含程序)的ROM(Read Only Memoy)1203、存储易失性数据的RAM(Random AccessMemory)1204、用于通过接触IC卡外部端子来发送接收数据的串行接口逻辑1205、用于通过存储卡外部端子来发送接收数据的存储卡接口逻辑1206、存储非易失性的数据的EEPROM(Electrically Erasable Programmable ROM)1207、可比CPU1201更高速进行余数相乘、公钥加密和随机数生成等处理的加密协处理器1208、用于与闪存芯片1300之间发送接收数据的闪存接口逻辑1209，这些1203～1209通过从VCC端子2504供给的功率动作，并通过总线1210与CPU1201连接。
OSC1202通过从VCC端子2504供给的功率，来用于振荡CPU1201的驱动时钟。
串行接口逻辑1205与SCK端子2513、SIO端子2517、RST端子2512相连，可以与便携电话1000进行串行通信处理(基于ISO/IEC7816-3标准)。进一步，串行接口逻辑1205与CIO端子2516相连，可以与RF通信控制芯片1400之间进行串行通信处理。
存储卡接口逻辑1206与CS端子2501、CMD端子2502、HCK端子2505和DAT端子2507相连，可以与外部主机设备之间进行存储卡命令通信处理(基于多媒体卡标准)。
闪存接口逻辑1209与由多个端子构成的闪存I/F端子群2300相连，经其来控制闪存芯片1300，可以从闪存芯片1300中读出数据，或将数据写入到闪存芯片1300中。
CPU1201根据来自便携电话1000的接触IC卡命令，根据在ROM1203和EEPROM1207中存储的程序，来执行用户的认证处理。加密协处理器1208进行用户的认证处理所需的加密处理。
CPU1201根据来自外部主机设备的存储卡命令，根据ROM1203和EEPROM1207中存储的程序，来执行多媒体卡标准中规定的读取、写入和删除等的处理。
CPU1201在从闪存芯片1300中读出数据，或将数据写入到闪存芯片1300中时，管理闪存芯片1300，以便不使用先天不良的扇区和因重复删除变为后天不良的扇区，或为了在数据写入中的电源截断中不失去没有关系的存储数据。作为该管理单元，CPU1201需要每次向SIM卡1100供电时，执行几个初始化。初始化在从闪存芯片1300中读出数据，或将数据写入到闪存芯片1300之前进行。
闪存芯片1300的初始化的具体内容是(1)存储芯片数的确认、(2)存储器验证数据的读取、(3)修改程序的读取、(4)存储卡特性信息的读取、(5)不良扇区代替目标地址表格的读取、(6)复用扇区地址信息的读取。
由于是通用制造，使得即使与多少个闪存芯片1300相连都可工作，所以存储控制芯片1200必须通过(1)的初始化，来确认所连接的闪存芯片1300的数量，把握可在SIM卡1100中使用的非易失性存储器容量。
SIM卡1100在部分切断存储控制芯片1200和闪存芯片1300的连接时，或闪存芯片1300不是合法的芯片时，不能正确工作。为了防止该情况，CPU1201必须通过(2)的初始化，读取在制造时预先写入到闪存芯片1300中的数据，并验证连接状态是否没有问题，是否是合法的芯片。
SIM卡1100在ROM1203内的程序有问题的情况下，有因误动作对使用者带来损害的危险。为了防止该问题，CPU1201必须通过(3)的初始化，从闪存芯片1300中读取存储控制器的修正程序码，并用其来代替程序的出问题位置。
SIM卡1100的存储卡功能中，存储卡的容量和属性、记录了写保护的扇区的地址的表格等是CPU1201想要即时访问的特性信息。因此，需要将这些预先保存到可高速访问的RAM1204中。因此，CPU1201必须通过(4)的初始化，来读取闪存芯片1300中写入的特性信息。
SIM卡1100中，用合法的扇区代替不良扇区，以便不访问闪存芯片1300内的先天不良扇区、和因重复删除而后天不良的扇区。该代替目标地址是CPU1201想要即时访问的信息。因此，需要将这些预先保存到可高速访问的RAM1204中。因此，CPU1201必须通过(5)的初始化，来读取记录了不良扇区的代替目标地址的表格。
SIM卡1100中，为了在对闪存芯片1300的数据写入中，截断电源也不丢失没有关系的存储数据，而将这些数据复用(复制)到其他扇区中加以保护。可使用的复用扇区的地址是CPU1201想要即时访问的信息。因此，需要将这些预先保存到可高速访问的RAM1204中。因此，CPU1204必须通过(6)的初始化，来读取复用扇区的地址。
这六个初始化处理由于需要从闪存芯片1300中读取多个数据，所以在全部完成之前需要很长时间。为了表示这些所有初始化处理完成，在RAM1204中存在初始化寄存器。在SIM1100启动后到初始化处理完成之前，复位初始化寄存器(例如，值是0)。在初始化处理完成时，CPU1201复位初始化寄存器(例如，值为1)。
图3是表示图1的RF通信控制芯片1400的内部结构的图。
RF通信控制芯片1400具有和GND端子1515、1503和1506相连的GND端子2523、与VCC端子1511和1504相连的VCC端子2524、与ANTa端子1514相连的ANTa端子2514、与ANTb端子1518相连的ANTb端子2518。进一步，具有用于与存储控制芯片1200相连的CIO端子2526。RF通信控制芯片1400通过经VCC端子1511(也可以是1504)和GND端子1505(也可以是1503、1506)供给的功率来工作。
RF通信控制芯片1400由数字信号处理处理器1401、A/D变换器1402、D/A变换器1403和调制/解调电路1404构成。
调制/解调电路1404经与ANTa端子2514和ANTb端子2518相连的线圈型天线来接收电场变化，解调后生成模拟信号。A/D变换器1402将其变换为数字信号。数字信号处理处理器1401根据编码规则用该信号构成非接触IC卡命令，并作为存储控制芯片1200可处理的串行信号输出到CIO端子2526。
数字信号处理处理器1401根据从存储控制芯片1200通过CIO端子2526作为串行信号接收的非接触IC卡响应，根据编码规则来构成数字信号。D/A变换器1403将该信号转换为模拟信号。调制/解调电路1404经与ANTa端子2514和ANTb端子2518相连的线圈型天线，调制该信号后发送。
存储控制芯片1200可以经RF通信控制芯片1400，与非接触通信读写器1600之间，执行非接触IC卡命令的接收和非接触IC卡响应的发送。其中，CPU1201解释非接触IC卡命令，并根据ROM1203和EEPROM1207中存储的程序来处理命令。这些处理中，包含从闪存芯片1300读取数据，或将数据写入到闪存芯片1300中的处理。在这些读/写处理之前，如前所述，需要闪存芯片1300的初始化。
图4是表示存储控制芯片1200根据非接触IC卡命令来执行闪存芯片1300的读/写处理之前，执行闪存芯片1300的初始化的步骤的流程图。该流程中，将闪存芯片1300的初始化分为第一次～第四次4个阶段。上述所述的(1)～(6)的初始化处理分别包含该4个阶段。例如，第一初始化包含(1)，第二初始化包含(2)和(3)，第三初始化包含(4)，第四初始化包含(5)和(6)。但是，各初始化处理包含哪个阶段可以是其他情况，也可以根据SIM卡1100的内部状态来动态改变。
下面，说明闪存芯片1300的初始化顺序。
便携电话1000若自身启动，则马上向SIM卡1100开始供电(步骤4100)。由此，SIM卡1100内的存储控制芯片1200执行启动程序，其中，执行第一闪存初始化(步骤4200)。
之后，便携电话1000为了认证用户而使通信功能有效，而对SIM卡1100进行下面三阶段的访问。
作为第一访问，便携电话1000将复位信号发送到SIM卡1100的RST端子1512(步骤4110)。由此，SIM卡1100内的存储控制芯片1200执行复位处理(步骤4210)。并且，确认第一次闪存初始化完成(步骤4211)之后，执行第二次闪存初始化(步骤4212)。并且，SIM卡1100通过SIO端子1517向便携电话1000发送ATR(Answer To Reset)字节。由此，判断便携电话1000是否复位成功(步骤4111)，若失败，则返回到步骤4110。
接着，作为第二访问，便携电话1000通过SIM卡1100的SIO端子1517来发送用户认证功能选择命令(步骤4120)。由此，SIM卡1100内的存储控制芯片1200从支持的IC卡功能中选择用户认证功能(步骤4220)。并且，确认第二次闪存初始化完成(步骤4221)。之后，执行第三次闪存初始化(步骤4222)。并且，SIM卡1100通过SIO端子1517向便携电话1000发送表示选择成功的响应。由此，便携电话1000判断选择是否成功(步骤4121)。若失败，则返回到步骤4120。由于第二次闪存初始化可以在到达步骤4221之前完成，所以可以并行执行步骤4111到步骤4221的处理和第二次闪存初始化。通过该并行化，缩短了闪存初始化整体所需的时间。
接着，作为第三访问，便携电话1000通过SIM卡1100的SIO端子1517来发送用户认证命令(步骤4130)。由此，SIM卡1100内的存储控制芯片1200执行用户认证功能(步骤4230)。并且，确认第三次闪存初始化完成(步骤4231)之后，执行第四次闪存初始化(步骤4232)。并且，确认第四次闪存初始化完成(步骤4233)。由此，由于闪存初始化整体完成，所以CPU1201设置初始化寄存器(步骤4234)。并且，SIM卡1100通过SIO端子1517来向便携电话1000发送表示认证成功的响应。由此，便携电话1000判断认证是否成功(步骤4131)。若失败，则返回到步骤4130。由于第三次闪存初始化只要在到达步骤4231之前完成即可，所以可以并行执行从步骤4121到步骤4231的处理和第三次闪存初始化。通过该并行化，缩短了闪存初始化整体所需的时间。
如上所述，使便携电话1000的通信功能有效，便携电话1000变为通信待机状态(步骤4140)。
这样，在接通便携电话1000的电源时进行的一系列例程中，可以进行SIM卡1100内的闪存芯片1300的初始化。结果，在SIM卡1100经便携电话1000来与非接触通信读写器1600实施非接触通信的时刻，可以马上使用对闪存芯片1300的读/写处理。在想要根据通过非接触IC卡接口接收的命令来执行闪存芯片1300的读/写处理时，CPU1201仅通过确认设置了初始化寄存器，可以即时执行读/写处理。即，与现有技术相比缩短了执行读/写处理所需的时间。另外，由于从便携电话1000的电源1800供给用于执行闪存芯片1300的读/写处理的功率，所以功率状态稳定。如上，通过本实施方式在SIM卡1100中，可以使根据通过非接触IC卡接口接收的命令来访问闪存变得容易且安全。
(第二实施方式)下面，说明本发明的第2实施方式。
第二实施方式中的SIM卡1100和便携电话1000与第一实施方式中的SIM和便携电话具有相同的内部结构、端子和功能。由SIM卡1100和便携电话1000构成的本系统与第一实施方式相同，可以根据图4所示的顺序来执行闪存芯片1300的初始化。但是，在图4中的步骤4200、4212、4222、4232所示的各闪存初始化处理中，将从闪存芯片1300读出的数据保存在存储控制芯片1200的EEPROM1207内部(高速缓存)。并且，再次根据图4所示的顺序来执行闪存芯片1300的初始化时，代替从闪存芯片1300中读出数据，而读出高速缓存后的数据。另外，与闪存芯片1300相比，CPU1201访问EEPROM1207所需的时间短。如上，可以缩短闪存芯片1300的初始化所需的时间。
(第三实施方式)下面，根据图5，来说明本发明的第三实施方式。
图5简单表示了包含第三实施方式中的SIM卡1100a的系统整体。
便携电话1000a具有电源1800、RF通信控制芯片2400和线圈型天线2700。便携电话1000a还具有电话用通信模块。由此，RF通信控制芯片2400与电话用的通信模块不同。
SIM卡1100a具有从第一实施方式的SIM卡1100除去RF通信控制芯片1400的内部结构，但是作为外部端子群1500的接触IC卡外部端子的一个，新具有CIO端子1516。CIO端子1516与SIM卡1100a内部的存储控制芯片1200的CIO端子2516相连。
RF通信控制芯片2400与第一实施方式中的RF通信控制芯片1400具有相同的内部结构、端子和功能，通过从电源1g00供给的功率来动作。RF通信控制芯片2400通过该ANTa端子和ANTb端子，来与线圈型天线2700相连。该CIO端子与SIM卡1100a的CIO端子1516相连。
根据以上的结构，由SIM卡1100a和便携电话1000a构成的本系统可以实施与第一实施方式相同的“闪存的初始化”和与第二实施方式相同的“缩短初始化所需的时间”。因此，其兼有第一和第二实施方式所示的发明效果。
(第四实施方式)
下面，根据图6，说明本发明的第四实施方式。第四实施方式中的SIM卡1100a与第三实施方式中的SIM卡1100a具有相同的内部结构，但是通过存储控制芯片1200适当控制对闪存器1300的供电可以减少耗电量。
下面，说明SIM卡1100a执行闪存芯片1300的初始化和执行闪存芯片1300的读/写处理的顺序。将图4的流程图的步骤4121和图6的流程图连起来表示该流程。
本发明的第四实施方式中，基本上以图4中说明的顺序来执行闪存芯片1300的初始化。但是，存储控制芯片1200在为了表示初始化处理完全完成，而设置了初始化寄存器(4234)后，在停止对闪存芯片1300的供电(6000)后，将用户认证结果发送到便携电话1000。之后，便携电话1000变为等待与非接触通信读写器1600的信息交换的状态(4140)。在该状态期间，由于没有闪存芯片1300带来的耗电量，所以实现了SIM卡1100a的节电，节约了便携电话1000的电源电池。如上所述，通过初始化的完成，在SIM卡1100a的RAM1204上保持了可即时读/写闪存1300的数据的控制信息。由于在步骤6000后维持了对存储控制芯片1200的电源供给，所以不会导致挥发并失去这些控制信息。
步骤4140后，若便携电话1000的线圈型天线2700进入到可与非接触通信读写器1600通信的范围内，则接收来自非接触通信读写器1600的信号(6010)。并且，将通过RF通信控制芯片2400从该信号解调的数据通过CIO端子1516传送到SIM卡1100a中(6020)。存储控制芯片1200根据该数据的接收，重新开始对闪存1300的供电(6030)。并且，通过读取初始化寄存器，而确认已经设置(6040)，使用在RAM1204上保持的控制信号等来对闪存1300即时进行数据的读写(6050)。
在便携电话1000和非接触通信读写器1600的信息交换终止(或中断)，没有对闪存1300的访问的情况下，存储控制芯片1200停止对闪存1300供电(6060)，便携电话1000返回到等待与非接触通信读写器1600的信息交换的状态(4140)。
也可在步骤6020中传送的数据中包含表示是否有对闪存1300的数据读写的信息。存储控制芯片1200根据该信息来判断是否重新开始对闪存1300供电。若不需要对闪存1300的数据读写，则仍停止对闪存1300的供电。由此，可以减少闪存1300的耗电量。
另外，若是闪存1300的初始化完全完成后，则可以在任何时刻实施存储控制芯片1200进行的对闪存1300的停止供电。图6是因第四次闪存初始化的完成，初始化处理完全完成后的情况下的电源供给停止的一例，还可实施其他顺序。例如，也可在因第一次闪存初始化的完成，初始化处理完全完成后的情况下，在步骤4221之后停止供电。例如，也可在因第二次闪存初始化的完成，初始化处理完全完成后的情况下，在步骤4221之后停止供电。例如，也可在因第三次闪存初始化的完成，初始化处理完全完成后的情况下，在步骤4231之后停止供电。
也可将存储控制芯片1200进行的对闪存1300的供电期间限制在第一～第四次闪存初始化的各自执行期间。即，分别在第一～第四次闪存初始化中，在该开始之前重新开始供电，在其完成之后停止供电。例如，也可在第二和第三次闪存初始化中什么都不进行初始化处理的情况下，在步骤4211之后停止供给，在步骤4232之前开始供电。可以减少期间没有访问的闪存1300的耗电量。
(第五实施方式)下面，根据图7和图8，来说明本发明的第五实施方式。第五实施方式中的便携电话1000在第四实施方式中的便携电话1000上添加了近距离无线通信模块。第五实施方式中的SIM卡1100a具有与第四实施方式的SIM卡1100a相同的内部结构。
近距离无线通信模块例如是蓝牙模块。所谓蓝牙是指代替线缆而近距离用无线连接个人计算机和便携电话等的移动设备彼此的通信标准。若使用蓝牙，则各种设备可通过无线来进行数据通信。与使用IrDA(Infrared DataAssociation)的红外线的近距离无线通信技术不同，即使有障碍物，若在10米以内，也可进行通信。作为通信技术，使用跳频方式的频谱扩散通信，使用将按每1MHz分割后的79个信道在1秒内进行1600次的频率改变，而使电波干扰的时间缩短。由于通信模块小，耗电量低，所以有容易装载在便携设备上的特点。蓝牙的基本标准中，同时连接设备数是8个机器、使用频带是2.4GHz(ISM波段频带)、睡眠状态时消耗电流是30uA，待机消耗电流是300uA，非同步数据传送速度是发送723.2Kbps，接收57.6Kbps。
第五实施方式中的便携电话1000可以通过近距离无线通信模块与约10米范围内的其他近距离无线通信模块进行通信。便携电话1000通过该通信可以得到与位于离开约10米的位置上的非接触通信读写器1600有关的信息。SIM卡1100a通过从便携电话1000接收该信息，来执行闪存1300的初始化。由此，在开始非接触通信之前，该初始化完成，在非接触通信中，可以即时对闪存1300进行数据的读写。
图7简单表示了包含第五实施方式中的便携电话1000的系统整体。
门设备7000上装载了非接触通信读写器1600和近距离无线通信单元7010。门设备7000是例如公共交通机关的场所内的检票机。门设备7000利用近距离无线通信单元7010，对在约10米的范围内存在的便携电话1000发送通知自身的存在的数据，门设备上装载了非接触通信读写器1600。该数据还包含例如公共交通机关的类别和站名等的信息。
便携电话1000上装载了近距离无线通信单元7020。通过接收该数据，检测出门设备7000的存在。MPU7030是控制便携电话1000整体的微处理器，与近距离无线通信单元7020相连。切换单元7040是切换将SIM卡1100a的CIO端子1516连接到RF通信控制芯片2400或连接到MPU7030的电路。MPU7030控制该切换。下面，将SIM卡1100a的CIO端子1516与RF通信控制芯片2400连接的状态称作状态A，将与MPU7030相连的状态称作状态B。尤其，在状态B时，MPU7030是虚拟的RF通信控制芯片2400，可以向SIM卡1100a发送非接触IC卡命令，或接收其响应。
图8是表示了第五实施方式中的SIM卡1100a执行闪存芯片1300的初始化和执行闪存芯片1300的读/写处理的顺序的流程图。
便携电话1000内的MPU7030通过近距离无线通信单元7020，检测出装载了非接触通信读写器1600的门设备7000(8000)。MPU7030将切换单元7040设作状态B，将非接触IC卡命令发送到SIM卡1100a。该命令用于将与门设备7000有关的信息传送到SIM卡1100a(8010)。SIM卡1100a接收该命令，而决定预先初始化闪存芯片1300。首先，读取初始化寄存器，确认尚未设置的情况(8020)。此外，执行至此所述的闪存芯片1300的初始化处理(8030)。若所有的初始化处理完成，则SIM卡1100a设置初始化寄存器(8040)，而停止对闪存芯片1300供电(8050)。之后，SIM卡1100a向便携电话1000返回对上述命令的响应。MPU7030接收该命令后，将切换单元7040设为状态A，而成为等待与非接触通信读写器1600的信息交换的状态(8060)。
在步骤8060之后，若便携电话1000的线圈型天线2700进入可与非接触通信读写器1600通信的范围内，则接收来自非接触通信读写器1600的信号(8110)。并且，将通过RF通信控制开关2400从该信号解调的数据传送到SIM卡1100a(8120)。存储控制芯片1200根据该数据的接收，重新开始对闪存1300的供电(8130)。并且，读取初始化寄存器，来确认已设置的(8140)，而对闪存1300即时进行数据的读写(8150)。
在便携电话1000和非接触通信读写器1600的信息交换终止(或中断)，而不存在对闪存1300的访问的情况下，存储控制芯片1200停止对闪存1300供电(8160)，便携电话1000返回到等待与非接触通信读写器1600的信息交换的状态(8060)。
步骤8120中传送的数据中也可以包含表示是否存在对闪存1300的数据读写的信息。存储控制芯片1200根据该信息判断是否重新开始对闪存1300供电。若不需要对闪存1300的数据读写，则仍停止对闪存1300的供电。由此，可以减少闪存1300的耗电量。
(第六实施方式)下面，根据图9，来说明本发明的第六实施方式。
第六实施方式中的SIM卡1100b在第四实施方式的SIM卡1100a添加了USB(Universal Serial Bus)接口，使其起到USB设备的作用。将SIM卡1100a中没有使用的外部端子DP9010和DM9020分别分配为USB标准中的D+端子、D-端子。USB的电源端子共用ISO7816标准的电源端子VCC1511和GND1515。便携电话1000具有USB控制芯片9000，与SIM卡1100b的上述USB端子群(1511、1515、9010、9020)相连，可以以基于USB标准的协议来与SIM卡1100b进行信息交换。这时，USB控制芯片9000作为USB主机动作，SIM卡1100b作为USB设备动作。SIM卡1100b内的存储控制芯片1200为了将SIM卡1100b作为USB设备动作，具有需要的接口电路，具有执行需要的运算的功能。
根据存储控制芯片1200内的ROM1203和EEPROM1207中存储的程序，具有各种USB设备分类的功能。所谓设备分类是指对各种USB设备规定了标准的功能和协议。其中有例如大容量存储分类、芯片卡接口设备(CCID)分类、通信设备分类(CDC)、音频分类、人机接口设备(HID)分类等。其中，大容量存储分类是起到USB存储器等的可移动存储器作用的标准规格。CCID分类是起到IC卡等的个人ID设备作用的标准规格，支持使用了ISO7816标准的APDU命令/响应的信息交换。CDC是起到调制解调器等的通信设备作用的标准规格。
第六实施方式中的SIM卡1100b至少起到大容量存储器设备和CCID分类设备的作用。
在起到大容量存储器作用时，存储数据的存储介质是闪存芯片1300。另一方面，在作为CCID分类设备作用时，通过USB端子群(1511、1515、9010、9020)，进行使用了ISO7816标准的APDUC命令/响应的信息交换。包含SIM卡1100b的现有的SIM卡通过标准IC卡端子群来进行基于APDU命令/响应的信息交换，通过该端子群来实施用户认证功能。SIM卡1100b通过起到CCID分类设备的作用，即使通过USB端子群也可实施用户认证功能。
第六实施方式中的SIM卡1100b在使用了USB端子群的用户认证功能的执行中，通过与图4和图6所示的流程图相同的顺序，以来自USB端子群的信号接收为契机，在非接触通信开始之前实施闪存1300的初始化。进一步，通过第四实施方式中描述的这种方法，限制对闪存芯片1300的供电。这利用了本发明的效果。
SIM卡1100b不仅在起到CCID分类设备来执行用户认证功能时，在作为CCID分类设备来实施其他功能时，或在起到其他USB设备作用时，也以来自USB端子群的信号接收为契机，在非接触通信开始之前实施闪存芯片1300的初始化。进一步，通过第四实施方式所描述的这种方法，限制对闪存芯片1300的供电。这也利用了本发明的效果。
对于前面所述的闪存的初始化处理，从所使用的闪存的种类和管理方法的不同观点来加以补充。
一般，在装载了闪存来作为存储介质的存储器系统中，在读写闪存的数据之前进行初始化的具体内容根据在存储器系统上采用哪种闪存芯片，或存储系统内的存储控制器以哪种方法来管理逻辑扇区的物理分割目标，而多种多样。本发明中，不管执行初始化的内容是什么，都可缩短现有技术中初始化所需的时间。尤其，第一～第六实施方式中描述的初始化是采用了AND型闪存的情况下的初始化的一种。
对AND型闪存的一般存储器管理方法以固定分配逻辑扇区地址和物理扇区地址为基础，只要分配目标是不良扇区，就分配到其他预备扇区。由于逻辑扇区地址和物理扇区地址的相互变换可以通过简单计算进行，所以尤其不需要生成地址变换用的表格等。本方法中的数据改写顺序如下。
(1)确定包含改写对象数据的删除单位块。
(2)将该块内的所有数据读出到缓存中。
(3)将缓存的数据保存到与该块数量相同的复用扇区中。
(4)在缓存上改写数据。
(5)删除该块。
(6)在其中写入缓存上的数据。
(7)若在写入中电源截断，则使用保存后的数据进行回复。
AND型闪存由于消除单位块的大小小(几兆字节)，所以所准备的缓存器的量可以很小，这种改写顺序很有用。但是，NAND型闪存器由于删除单位块的大小大(几百兆字节)，所以这种改写顺序需要大量的存储器，通常不能适用。对NAND型闪存的一般存储器管理方法基本上动态分配逻辑扇区地址和物理扇区地址。为了进行逻辑扇区地址和物理扇区地址的相互交换，需要生成地址变换用的表格等。本发明中的数据改写顺序如下。
(1)选择包含未写入扇区的删除单位块A。
(2)将数据写入到块A内的未写入扇区中，在地址变换表格上更新该分配地址。
(3)选择包含很多因改写而变为无效的数据的删除单位块B。
(4)将块B内的无效数据之外的数据(有效数据)写入到块A内的未写入扇区中，在地址变换表格上更新这些分配地址。
(5)删除块B。
(6)块B如(1)的块A那样来重新使用。
在顺序(2)和(4)中，将数据写入到闪存扇区的数据区域上，同时，在该冗余区域上写入该逻辑地址。
在本发明的SIM卡中采用了NAND型闪存的情况下，通常需要生成上述的地址变换表格来作为初始化处理的一个。其是经过闪存芯片内的物理扇区整体，来读出在各个冗余区域中写入的逻辑地址，并根据该地址来生成从逻辑地址到物理地址的映射表格的处理。该处理时间与闪存的容量成正比地增大。在SIM卡内的闪存容量大的情况下，本发明的缩短初始化时间的效果大。
接着，下面表示在第一～第六实施方式中，使用线圈型天线1700或2700来进行的非接触通信的详细标准。
该通信方式称作邻近型(Proximity)非接触通信，非接触通信与便携电话的电话通信不同。在ISO/IEC中进行了标准化。该可通信距离约在10厘米以内。说明邻近型非接触通信的原理。若在读写器1600侧的线圈型天线上流过电流，则产生交流磁场。若在该磁场中罩入线圈型天线1700或2700，则交流电压激励而流过电流。由此，产生磁场(反磁场)，对读写器1600侧的线圈型天线有影响。这种磁场的相互作用为便携电话1000和读写器1600之间的载波。通过使该振幅·频率·相位变化来彼此传送信号。邻近型非接触通信有在ISO/IEC14443标准中标准化的类型A和类型B、在ISO/IEC 18092标准中标准化的NFC(Near Field Communication)三种。在日本国内的公共交通机关中NFC最普及，其通信速度是212kbps，数字数据交换(编码)方式是曼彻斯特编码方式。
第三～第六实施方式中，还可以如第二实施方式所述，代替从闪存芯片1300中读出数据，而读出在EEPROM1207中高速缓存的数据，来实施初始化。由此，可以缩短闪存初始化所需的时间。
以上，根据实施方式具体说明了本发明人进行的发明，但是本发明并不限于上述实施方式，当然可以在不脱离其精神的范围内进行各种改变。
本发明可以用于SIM卡等的IC卡，进一步用于装载了该IC卡的便携电话等中。
权利要求
1.一种IC模块，其特征在于，装载了非易失性存储芯片、用于控制上述非易失性存储芯片的控制芯片、接触通信用接口以及非接触通信用接口；所述控制芯片可认证主机设备的使用者；所述控制芯片利用从所述主机设备向所述接触通信用接口的供电，来执行通过所述非接触通信用接口传送的数据的处理；所述数据的处理包含所述控制芯片从所述非易失性存储芯片中读出所述数据的处理、或所述存储控制芯片将所述数据写入到所述非易失性存储芯片中的处理；从所述主机设备启动到由所述主机设备指示的所述使用者认证完成为止的期间，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
2.根据权利要求1所述的IC模块，其特征在于，在从所述主机设备开始对所述接触通信用接口供电起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
3.根据权利要求1所述的IC模块，其特征在于，在从所述主机设备对所述接触通信用接口输入复位信号起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
4.根据权利要求1所述的IC模块，其特征在于，在从所述主机设备对所述接触通信用接口输入请求执行所述使用者认证的命令起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
5.根据权利要求1所述的IC模块，其特征在于，在从所述主机设备对所述接触通信用接口输入执行进行所述使用者认证的功能的命令起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
6.根据权利要求2所述的IC模块，其特征在于，所述控制芯片将所述非易失性存储芯片的所述初始化的执行结果保存在该控制芯片内部的内部非易失性存储器中；在再次执行所述初始化时，所述控制芯片通过参考所述内部非易失性存储器中保存的所述执行结果，来对访问所述非易失性存储芯片进行旁路。
7.根据权利要求2-5中任一项所述的IC模块，其特征在于，所述初始化包含存储器芯片数的确认、存储器验证数据的读取、修正程序的读取、存储卡特性信息的读取、不良扇区替代目标地址表格的读取、复用扇区地址信息的读取中的至少一个。
8.一种便携电话，装载了IC模块、天线和电源，其特征在于，所述IC模块装载了非易失性存储芯片、用于控制所述非易失性存储芯片的控制芯片、接触通信用接口以及非接触通信用接口；所述控制芯片可认证所述便携电话的使用者；所述控制芯片利用从所述便携电话的所述电源向所述接触通信用接口的供电，执行从所述天线通过所述非接触通信用接口传送的数据的处理；所述数据的处理包含所述控制芯片从所述非易失性存储芯片中读出所述数据的处理、或所述存储控制芯片将所述数据写入到所述非易失性存储芯片中的处理；从所述便携电话启动到由所述便携电话指示的所述使用者认证完成为止的期间，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
9.根据权利要求8所述的便携电话，其特征在于，在从所述便携电话开始对所述接触通信用接口供电起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
10.根据权利要求8所述的便携电话，其特征在于，在从所述便携电话对所述接触通信用接口输入复位信号起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
11.根据权利要求8所述的便携电话，其特征在于，在从所述便携电话对所述接触通信用接口输入请求执行所述使用者认证的命令起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
12.根据权利要求8所述的便携电话，其特征在于，在从所述便携电话对所述接触通信用接口输入执行进行所述使用者认证的功能的命令起预定时间内，所述控制芯片执行所述非易失性存储芯片的初始化。
13.根据权利要求9所述的便携电话，其特征在于，所述控制芯片将所述非易失性存储芯片的所述初始化的执行结果保存在该控制芯片内部的内部非易失性存储器中；在再次执行所述初始化时，所述控制芯片通过参考所述内部非易失性存储器中保存的所述执行结果，对访问所述非易失性存储芯片进行旁路。
14.根据权利要求9所述的便携电话，其特征在于，所述初始化包含存储器芯片数的确认、存储器验证数据的读取、修正程序的读取、存储卡特性信息的读取、不良扇区替代目标地址表格的读取、复用扇区地址信息的读取中的至少一个。
15.一种IC模块，可与具有天线及信号变换器的便携电话通过所述信号变换器进行通信，所述天线用于不同于电话通信的非接触通信，其特征在于，包括非易失性存储器；认证单元，用于认证所述便携电话的用户；控制器，用于控制所述非易失性存储器；所述控制器将所述信号变换器从所述非接触通信中的接收信号解调的数据写入到所述非易失性存储器；所述控制器从所述非易失性存储器中读取用于由所述信号变换器调制为所述非接触通信中的发送信号的数据。
16.根据权利要求15所述的IC模块，其特征在于，通过来自所述便携电话的电源供给来动作。
17.根据权利要求16所述的IC模块，其特征在于，根据所述用户的认证处理的执行，来执行所述非易失性存储器的初始化。
18.根据权利要求17所述的IC模块，其特征在于，在所述初始化执行后，将表示所述初始化完成的值设置在寄存器上；在所述非接触通信时，读出所述寄存器内的所述值，省略所述初始化的执行。
19.根据权利要求17所述的IC模块，其特征在于，从所述初始化完成到开始所述非接触通信为止的期间，停止对所述非易失性存储器的供电。
20.根据权利要求17所述的IC模块，其特征在于，所述初始化读出所述非易失性存储器中记录的多个逻辑地址，生成用于将所述多个逻辑地址变换为分别对应的物理地址的表格。
21.一种IC模块，可与具有天线、信号变换器及近距离无线通信单元的便携电话通过所述信号变换器进行通信，且可通过来自所述便携电话的电源供给进行动作，所述天线用于不同于电话通信的非接触通信，其特征在于，装载了非易失性存储器、用于认证所述便携电话的用户的认证单元、用于控制所述非易失性存储器的控制器；所述控制器根据所述近距离无线通信单元检测出作为所述非接触通信的通信对方的装置的情况，执行所述非易失性存储器的初始化；所述控制器将用于所述信号变换器从所述非接触通信的接收信号解调的数据写入到所述非易失性存储器；所述控制器从所述非易失性存储器中读取用于由所述信号变换器调制为所述非接触通信中的发送信号的数据。
22.根据权利要求21所述的IC模块，其特征在于，在所述初始化执行后，将表示所述初始化完成的值设置在寄存器上；在所述非接触通信时，读出所述寄存器内的所述值，省略所述初始化的执行。
23.根据权利要求21所述的IC模块，其特征在于，从所述初始化完成到开始所述非接触通信为止的期间，停止对所述非易失性存储器的电源供给。
24.根据权利要求21所述的IC模块，其特征在于，所述初始化读出在所述非易失性存储器中记录的多个逻辑地址，生成用于将该多个逻辑地址变换为分别对应的物理地址的表格。
25.一种IC模块，可与具有天线、信号变换器及USB接口的便携电话通过所述信号变换器及所述USB接口进行通信，且可通过从所述便携电话的电源供给来进行动作，所述天线用于不同于电话通信的非接触通信，其特征在于，装载了非易失性存储器、用于认证所述便携电话的用户的认证单元、用于控制所述非易失性存储器的控制器；所述控制器根据来自所述USB接口的信号接收，执行所述非易失性存储器的初始化；所述控制器将所述信号变换器从所述非接触通信中的接收信号解调的数据写入到所述非易失性存储器；所述控制器从所述非易失性存储器中读取用于由所述信号变换器调制为所述非接触通信中的发送信号的数据。
26.根据权利要求25所述的IC模块，其特征在于，在所述初始化执行后，将表示所述初始化完成的值设置在寄存器上；在所述非接触通信时，读出所述寄存器内的所述值，省略所述初始化的执行。
27.根据权利要求25所述的IC模块，其特征在于，从所述初始化完成到开始所述非接触通信为止的期间，停止对所述非易失性存储器的供电。
28.根据权利要求25所述的IC模块，其特征在于，所述初始化读出在所述非易失性存储器中记录的多个逻辑地址，生成用于将该多个逻辑地址变换为分别对应的物理地址的表格。
全文摘要
本发明的SIM卡(1100)，装载了闪存芯片(1300)、存储控制芯片(1200)和接触/非接触IC卡接口，存储控制芯片具有进行主机设备的使用者认证的功能，利用从主机设备向接触IC卡接口的供电，执行通过非接触IC卡接口传送的数据的处理(对闪存芯片的数据的读出或写入)，在主机设备启动起到由主机设备指示的使用者认证完成期间，执行闪存芯片的初始化。
文档编号G06K7/10GK101064893SQ20071010193
公开日2007年10月31日 申请日期2007年4月27日 优先权日2006年4月28日
发明者水岛永雅, 片山国弘, 受田贤知, 望月义则 申请人:株式会社瑞萨科技