一种多协议智能卡及实现方法与流程

本申请涉及信息技术领域，特别是涉及一种多协议智能卡及实现方法。

背景技术：

现有的卡具备通信功能，通常支持一种或多种通信协议，例如接触通信和非接触通信之一或二者，并且随着通信技术的迅猛发展，现有的卡将集成越来越多的功能，例如用于医疗中的大数据传输，从而使得其功耗迅速增加，这就使得卡的反应速度相应降低，从而降低用户的体验。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本申请提供一种多协议智能卡及实现方法。解决多协议智能卡功耗增加的技术问题。

本申请请求保护一种多协议智能卡，包括：

处理器、通信装置、安全设置、存储器和外壳；

所述处理器与所述通信装置、所述安全设置及所述存储器电连接；

所述通信装置包括非接通信装置和接触通信装置中的一种或多种；

所述非接通信装置遵循非接触通信协议；

所述接触通信装置遵循接触通信协议；

该智能卡还包括功耗模块，所述功耗模块用于计算基于各种通信协议的智能卡实时总功耗，依据计算数据，为智能卡选择合适的通信形式。

其中所述安全设置包括物理按键、pin码输入器、生物特征识别器中的一种或多种。

优选的，所述智能卡还包括可充当充电线圈或天线线圈的线圈。

优选的，功耗模块采取以下公式计算使用通信协议a时芯片的总功耗pa：

其中，为使用协议a时的电路逻辑功耗，call为智能卡中使用协议a时的所有负载电容，vdd为电源产生的电压，p(0,1)为使用协议a时的逻辑翻转概率，f为使用协议a时的平均更新频率，pleakagecell为单个电池产生的静态泄露功耗，为使用协议a时所有电池功耗的累加，pother为芯片内部其他功耗。

pother由以下公式计算：

pother＝pshort+pinternal(2)

其中，pshort为短路电流产生的功耗，pinternal为内部电路功耗。

本申请还保护一种多协议智能卡的实现方法，包括：

步骤s1：智能卡获得可用通信方式；

步骤s2：智能卡选择通信方式，与读卡器建立连接；

步骤s3：智能卡通过读卡器与服务器/终端建立连接；

步骤s4：智能卡判断功耗。

优选的，所述智能卡计算基于各种通信协议的芯片实时总功耗，依据计算数据，为智能卡选择合适的通信形式。

优选的，采取以下公式计算使用通信协议a时芯片的总功耗pa：

其中，为使用协议a时的电路逻辑功耗，call为智能卡中使用协议a时的所有负载电容，vdd为电源产生的电压，p(0,1)为使用协议a时的逻辑翻转概率，f为使用协议a时的平均更新频率，pleakagecell为单个电池产生的静态泄露功耗，为使用协议a时所有电池功耗的累加，pother为芯片内部其他功耗，pother由以下公式计算：

pother＝pshort+pinternal(2)

其中，pshort为短路电流产生的功耗，pinternal为内部电路功耗，

智能卡分别计算使用各种可用通信协议时所产生的功耗，基于计算出的功耗值和各种通信协议的通信质量，选择一种通信方式。

优选的，步骤s4：智能卡判断功耗，包括：

当满足启动条件时，启动智能卡功耗计算过程，并在智能卡功耗超过阈值时，切换智能卡通信方式或者减少智能卡的整体负载或者降低刷新频率。

优选的，智能卡在接收到指令后根据指令类型控制继电器触点的闭合和断开，从事实现线圈功能的切换。

上述本申请提出的一种多协议智能卡及实现方法，获得了以下技术效果：

1、本申请提出的多协议智能卡采用多种数据协议，可以很好的适应多种场合，使用前景广泛。

2、本申请提出的多协议智能卡通过设置安全装置，使卡的安全性得到显著提高，使卡可以用于安全性要求更高的场合。

3、本申请的智能卡可以选择能耗较低或通信质量较好的通信方式，从而在保证完成通信任务的前提下，提升通信速度。

4、改进智能卡结构，采用天线线圈和充电线圈共用线圈的方法，可以避免不同线圈之间的干扰和使用多个线圈分别控制时造成的线圈的面积较大，用户体验差的问题，提升了用户的使用体验。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请多协议智能卡的结构示意图；

图2是本申请多协议智能卡的整体示意图；

图3是本申请多协议智能卡安全设置的结构示意图；

图4是本申请多协议智能卡的实现方法流程图；

图5是本申请卡与读卡器接触式通信建立连接的方法流程图；

图6是本申请卡与读卡器非接触式通信建立连接的方法流程图；

图7是本申请卡通过读卡器与服务器/终端建立连接的方法流程图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

实施例1

本申请提出一种多协议智能卡，例如，用于医疗领域中的用于存储用户信息和诊疗信息的智能卡，如图1所示，包括：

处理器11、通信装置12、安全设置13、存储器14和外壳15；

外壳15包括上壳体和下壳体；

上壳体与下壳体通过配嵌的方式结合成一完整外壳15，同时内部设置有处理器11、通信装置12、安全设13置和存储器14，同时还设置有天线装置和电源模块；

外壳的材质包括树脂、塑料、木质和金属中的一种或多种；

外壳15还包括螺丝，通过螺丝将上壳体与下壳体紧密固定；

螺丝为一次性旋紧螺丝，使用后无法再次旋转，这样可以避免一般的人为破解，提高安全性。

处理器11与通信装置12、安全设置13及存储器14通过设置在pcb板上的电路连接；

如图3所示，通信装置12可以为非接通信装置121或者是接触通信装置122，还可以同时具备了非接通信装置121和接触通信装置122。

非接通信装置121包括但不限于蓝牙协议通信装置、射频协议通信装置、zigbee协议通信装置、nfc协议通信装置等非接触通信装置中的一种或多种。

所述接触通信装置122包括但不限于磁条协议通信装置、emv(简易移动值)标准协议通信装置和pboc2.0(第二代金融卡)标准协议通信装置等接触通信装置中的一种或多种。

本实施例中指出的多协议智能卡，实体如图2所示，其中的安全设置13包括但不限于物理按键、pin码输入器、生物特征识别器中的一种或多种；生物特征识别器包含但不限于指纹识别器、声音识别器和dna识别器中的一种或多种。

其中如图2所示，以指纹识别器为例示出了生物识别器。

存储器14包括安全存储器和用户存储器；

安全存储器用于存储安全信息，包括了安全支付信息和通信秘钥信息；

用户存储器用于存储用户信息、采集数据和诊断信息的服务器存储信息及一些安全性较低的辅助信息。

通信装置12还包括天线装置；

天线装置包括柔性pcb板和天线线圈，并且天线线圈安装于所述柔性pcb板上；

电源模块包括充电线圈和电池；

充电线圈与电池电连接，并与处理器11、通信装置12、安全设置13和存储器14电连接，设置在上壳体和下壳体内部；

充电线圈与所述天线线圈可以为同一线圈，天线装置还包括继电器，所述继电器与处理器电连接，继电器与处理器电连接；

处理器控制继电器对天线线圈触电开关，使线圈可以实现充电功能或数据传输功能。

使用时，处理器收到指令，进行指令判断，识别出指令为交易指令，处理器控制天线装置的继电器，使得继电器的常闭触点23、89闭合，常开触点34、78断开，此时天线装置的线圈做为交易通信天线，使用电源模块的电池为线圈进行供电，所述智能卡可用于支付或充值。

处理器收到指令、进行指令判断，识别出指令为常规信息读取指令，启动电源模块，给电源模块及其他模块供电，通过按键操作或拨动开关操作启动继电器，继电器的常闭触点23、89断开，常开触点34、78闭合，此时天线模块的线圈做为供电天线使用，在进行基本数据交互的同时完成对电源模块的充电过程。即实现天线线圈和充电线圈共用一套线圈。

电池包括但不限于锂电池、钠电池或镍氢电池中的一种或多种。

所述智能卡还包括功耗模块，所述功耗模块用于计算基于各种通信协议的芯片实时总功耗，依据计算数据，为智能卡选择合适的通信形式。

为了降低智能卡功耗，采取以下公式计算使用通信协议a时芯片的总功耗pa：

其中，为使用协议a时的电路逻辑功耗，call为智能卡中使用协议a时的所有负载电容，vdd为电源产生的电压，p(0,1)为使用协议a时的逻辑翻转概率，f为使用协议a时的平均更新频率，pleakagecell为单个电池产生的静态泄露功耗，为使用协议a时所有电池功耗的累加，pother为芯片内部其他功耗，pother由以下公式计算：

pother＝pshort+pinternal(2)

其中，pshort为短路电流产生的功耗，pinternal为内部电路功耗，

在通信之初，智能ic卡获得基于多种通信协议的可用通信方式，功耗模块计算使用每种通信协议时所产生的功耗，基于功耗值和通信质量，选择一种通信方式。例如可选择功耗值高于预先给定的阈值，且通信质量最好的通信方式。

在基于选择的通信协议建立通信之后，功耗模块继续计算智能ic卡的实时功耗，在功耗超过一定阈值之后，可以选择切换通信方式或者减少智能卡的整体负载或者降低刷新频率的方式，以便降低智能卡的当前电路功耗，增加通信质量和通信速度。

实施例2

上面根据图1-3介绍了本申请提出的一种多协议智能卡，下面根据图4-7介绍本申请提出的多协议智能卡的实现方法；

本申请提出的一种多协议智能卡的实现方法，如图4所示，包括：

步骤s1：智能卡获得可用通信方式；

可用通信方式包括但不限于：接触式通信，非接触式通信，例如蓝牙通信，nfc通信等等。

步骤s2：智能卡选择通信方式，与读卡器建立连接。

所述智能卡计算基于各种通信协议的芯片实时总功耗，依据计算数据，为智能卡选择合适的通信形式。

为了降低智能卡功耗，采取以下公式计算使用通信协议a时芯片的总功耗pa：

其中，为使用协议a时的电路逻辑功耗，call为智能卡中使用协议a时的所有负载电容，vdd为电源产生的电压，p(0,1)为使用协议a时的逻辑翻转概率，f为使用协议a时的平均更新频率，plrakagecell为单个电池产生的静态泄露功耗，为使用协议a时所有电池功耗的累加，pother为芯片内部其他功耗，pother由以下公式计算：

pother＝pshort+pinternal(2)

其中，pshort为短路电流产生的功耗，pinternal为内部电路功耗，

智能卡分别计算使用各种可用通信协议时所产生的功耗，基于计算出的功耗值和各种通信协议的通信质量，选择一种通信方式。例如可选择功耗值高于预先给定的阈值，且通信质量最好的通信方式。

其中，如图5-6所示，智能卡与读卡器建立连接，包括了智能卡与读卡器建立接触式通信或非接触式通信，其中图5示出了智能卡与读卡器建立接触式通信的流程，图6是出了智能卡与读卡器建立非接触式通信的流程。

如图5所示，其中包括如下步骤：

步骤s111：将卡插入读卡器；

步骤s112：读卡器通过接触通信装置122向卡发出数据交互请求；

步骤s113：卡处理器11验证请求后通过接触通信装置122向读卡器回复验证秘钥；

步骤s114：读卡器通过秘钥与卡建立连接；

当智能卡与读卡器通过非接触式通信建立连接，则如图6所示，包括如下步骤：

步骤s121：将卡靠近读卡器；

步骤s122：读卡器通过非接通信装置121向卡发出数据交互请求；

步骤s123：卡处理器11验证请求后通过非接通信装置121向读卡器回复验证秘钥；

步骤s124：读卡器通过秘钥与卡建立连接。

使用时，处理器收到指令，进行指令判断，识别出指令为交易指令，处理器控制天线装置的继电器，使得继电器的常闭触点23、89闭合，常开触点34、78断开，此时天线装置的线圈为做为交易通信天线，使用电源模块的电池为线圈进行供电，所述智能卡可用于支付或充值。

处理器收到指令、进行指令判断，识别出指令为常规信息读取指令，启动电源模块，给电源模块及其他模块供电，通过按键操作或拨动开关操作启动继电器，继电器的常闭触点23、89断开，常开触点34、78闭合，此时天线模块的线圈做为供电天线使用，在进行基本数据交互的同时完成对电源模块的充电过程。采用天线线圈和充电线圈共用线圈的方法，可以避免不同线圈之间的干扰和使用多个线圈分别控制时造成的线圈的面积较小，用户体验差的问题，提升了用户的使用体验。

步骤s3：卡通过读卡器与服务器/终端建立连接；

其中，如图7所示，步骤s2、卡通过读卡器与服务器/终端建立连接，包括：

步骤s211：卡通过通信装置12向读卡器发送访问服务器/终端请求；

步骤s212：读卡器将访问服务器请求发送给服务器/终端；

步骤s213：服务器/终端向读卡器回复验证身份请求；

步骤s214：读卡器将验证身份请求发送给卡；

步骤s215：卡提示用户进行持卡用户安全验证；

例如在卡上设置有led灯，待需要用户进行操作时，led灯亮起，用户操作完毕后led灯熄灭；

安全验证为对安全设置13进行操作；

步骤s216：处理器11判断用户是否对安全设置13进行操作，如果是则执行步骤s217，否则执行步骤s215；

步骤s217：处理器11判断操作是否通过验证，如果是则执行步骤s218，否则执行步骤s215；

步骤s218：卡将验证成功信息通过读卡器发送给服务器/终端；

步骤s219：卡与服务器/终端建立连接。

基于建立的连接，卡与服务器/终端进行数据传输。

步骤s4：智能卡判断功耗。

当满足启动条件时，启动智能卡功耗计算过程，并在智能卡功耗超过阈值时，切换智能卡通信方式或者减少智能卡的整体负载或者降低刷新频率。

其中启动条件可以是预定时间间隔，或者是智能卡应答时间超过阈值时，在基于选择的通信协议建立通信之后，功耗模块继续使用上述公式计算智能ic卡的实时功耗，在功耗超过一定阈值之后，可以选择切换通信方式或者减少智能卡的整体负载或者降低刷新频率的方式，以便降低智能卡的当前电路功耗，增加通信质量和通信速度。

以上所述，仅是本申请的较佳实施例，并非对本申请作任何形式上的限制，虽然本申请已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本申请,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本申请技术方案的范围内。