智能卡的制作方法

智能卡
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年11月16日提交的法国专利申请号2011736的优先权权益，其内容在法律允许的最大范围内通过引用整体并入本文。
技术领域
3.本公开总体上涉及电子设备，并且更具体地涉及智能卡。


背景技术：

4.许多应用使用智能卡(例如，支付卡、交通卡、个人身份证等)。在当前的微电路卡中，配备有生物特征传感器的卡是特别公知的。生物特征传感器通常能够例如针对卡的每次使用来执行身份验证。
5.需要改进当前的智能卡，特别是包括生物特征传感器的当前智能卡。例如，期望智能卡能够为用户显示信息。


技术实现要素：

6.一个实施例克服了当前智能卡、特别是包括生物特征传感器的当前智能卡的全部或部分缺点。
7.一个实施例提供了智能卡，智能卡包括：第一电路，被配置为从由卡接收的供应功率递送供电电压；第二电路，通过电导体而被耦合到第一电路并且被配置为由供电电压供电；以及发光二极管，具有与电导体耦合的第一端子以及与第二电路的第一端子耦合的第二端子；其中，在第一操作阶段期间，第一电路被配置为递送供电电压的第一值，并且第二电路被配置为在第二电路的第一端子上施加第一电压，并且在第二操作阶段期间，第一电路被配置为递送供电电压的第二值，并且第二电路被配置为向第二电路的第一端子施加第二电压。
8.一个实施例提供了控制智能卡的发光二极管的方法，智能卡包括由电导体耦合的第一电路和第二电路；发光二极管具有与导体耦合的第一端子以及与第二电路的第一端子耦合的第二端子，方法包括以下步骤：在第一操作阶段期间：由第一电路从由智能卡接收的供应功率递送处于第一值的供电电压；利用供电电压为第二电路供电；以及由第二电路向第二电路的第一端子施加第一电压；以及在第二操作阶段期间：由第一电路基于由智能卡接收的供应功率来递送处于第二值的供电电压；利用供电电压为第二电路供电；以及由第二电路向第二电路的第一端子施加第二电压。
9.根据一个实施例，第一电路和第二电路被配置为在第一阶段期间经由所述电导体进行通信。
10.根据一个实施例，在第一阶段期间，第一电路和第二电路被配置为实现电导体的电压在零值和供电电压的第一值之间的切换。
11.根据一个实施例，在第一阶段期间，第一电路或第二电路，优选地第一电路，被配
置为实现电导体的电压在零值和供电电压的第二值之间的一个或多个切换。
12.根据一个实施例，供电电压的第二值大于供电电压的第一值。
13.根据一个实施例，供电电压的第二值大于二极管的导通阈值，并且供电电压的第一值小于二极管的导通阈值。
14.根据一个实施例，供电电压的第二值小于第二电路的最大供电电压。
15.根据一个实施例，智能卡还包括生物特征传感器，优选为指纹传感器，该生物特征传感器被配置为利用由第一电路递送的供电电压来供电。
16.根据一个实施例，第二电路和生物特征传感器被配置为彼此通信。
17.根据一个实施例，传感器被配置为以在小于第二值且包括第一值的值范围内包括的供电电压进行操作，传感器被进一步配置为承受处于第二值的供电电压。
18.根据一个实施例，第一电路还被配置为将电导体设置为高阻抗状态，以通过由第二电路在第二电路的第一端子上的从第一电压到第二电压的切换。
19.根据一个实施例，第一端子是二极管的阳极，第二端子是二极管的阴极，第一电压等于处于第一值的供电电压，并且第二电压为零。
20.根据一个实施例，第一端子是二极管的阴极，第二端子是二极管的阳极，第一电压为零，并且第二电压等于处于第二值的供电电压。
21.根据一个实施例，卡还包括附加电导体以及附加发光二极管，附加电导体将第一电路耦合到第二电路，附加发光二极管具有与附加电导体耦合的第一端子以及与第二电路的第一端子耦合的第二端子。
22.根据一个实施例，供电电压经由读卡器发射的电磁场或者经由智能卡与读卡器的直接电接触来被接收。
附图说明
23.上述特征和优点以及其他特征和优点将在通过例示而非限制的方式给出的以下具体实施例的描述中参考附图进行详细描述，其中：
24.图1以框的形式非常示意性地示出了与读卡器通信的智能卡的一个实施例；
25.图2是图1类型的智能卡中的方法的一个实现方式的时序图；
26.图3示出了由图1的智能卡实现图2的方法的示例的时序图；
27.图4以框的形式非常示意性地示出了图1的智能卡的备选实施例；
28.图5以框的形式非常示意性地示出了图1的智能卡的另一备选实施例。
具体实施方式
29.在不同的附图中，相同的特征由相同的附图标记指定。具体地，在各种实施例中共同的结构和/或功能特征可以具有相同的附图标记并且可以设置相同的结构、尺寸和材料性质。
30.为了清楚起见，仅详细图示和描述了对理解本文所描述的实施例有用的步骤和元件。具体地，经由读卡器发射并由卡接收的电磁场或者通过读卡器和卡之间的直接电接触，智能卡和读卡器之间的数据交换以及由读卡器向智能卡提供供应功率没有被详细描述，所描述的实施例、实现模式和变型与卡和读卡器之间的通常数据交换以及读卡器对卡的通常
供电兼容。
31.除非另有说明，当提及连接在一起的两个元件时，这意味着除了导体之外没有任何中间元件的直接连接，当提及耦合在一起的两个元件时，这意味着这两个元件可以被连接或者它们可以经由一个或多个其他元件而被耦合。
32.在以下公开中，除非另有说明，否则当提及绝对位置限定词(诸如术语“前”、“后”、“顶部”、“底部”、“左”、“右”等)或者相对位置限定词(诸如术语“之上”、“之下”、“上部”、“下部”等)或者定向限定词(诸如“水平”、“竖直”等)时，参考图中所示的取向。
33.除非另有说明，否则表述“约”、“大约”、“基本上”和“以
…
的量级”表示在10％以内，优选在5％以内。
34.图1以框的形式非常示意性地示出了与读卡器(未示出)通信的智能卡1的实施例。卡1例如是支付卡、交通卡、个人身份证等。读卡器例如是支付终端、交通票验证终端、门禁终端等。
35.读卡器被配置为发射电磁场emf，例如，具有例如在3khz至3ghz范围内的波长的射频场。
36.当卡1位于读卡器的范围内时，它接收或捕获场emf。
37.智能卡1包括电路100。电路100被配置为根据由卡1接收的场emf生成供电电压vdd。更具体地，电路100被配置为递送电压vdd的多个值。
38.例如，卡1包括天线102(框“天线”)，天线102捕获场emf并且递送与电路100相对应的电压和电流。例如，电路100包括电路104(框“功率”)，电路104被配置为从由天线102提供给电路100的功率生成dc电压(dc)，电压vdd例如从该dc电压获得。
39.作为示例，电路100包括微控制器106(框“μc1”)。微控制器106例如被配置为控制电路100的一个或多个通信模块(未示出)，该模块或这些模块例如使得能够逆向调制所接收的场emf，以将数据传输到读卡器，并且例如对所接收的场emf进行解调来接收来自读卡器的数据。微控制器106例如被配置为控制电路104。
40.在图1的示例中，由于读卡器发射的场emf，卡1为其供电接收电能，即，供应功率。
41.在未图示的另一示例中，由于读卡器和卡1之间的电接触，卡1接收由读卡器递送的供应电功率。在该另一示例中，卡1可以不包括天线102。在该另一示例中，电路100被配置为生成电压vdd，电压vdd能够基于(即，根据)由卡1接收的由读卡器提供的电功率而取多个值。例如，电路104被配置为接收在卡1的电接触上可用的dc电压，其中电压vdd例如从该dc电压获得。在该另一示例中，卡1例如包括通信模块，通信模块由其微控制器106控制并且被配置为经由卡1和读卡器之间的电接触而在卡1和读卡器之间传输的信号来与读卡器交换数据。
42.在又一示例中，未图示并且对应于上述两个示例的组合，卡1被配置为经由读卡器发射的电磁场来接收供应功率，而且还经由与读卡器的电接触来接收供应功率。卡1还被配置为经由读卡器发射的电磁场来与读卡器交换数据，而且还经由卡1和读卡器之间的电接触而在卡1和读卡器之间传输的电信号来与读卡器交换数据。
43.根据一个实施例，电路100(例如其微控制器106)包括安全元件(未示出)，安全元件具有存储在其中的卡1的持有者的标识数据。
44.卡1还包括电路108(框“μc2”)，例如微控制器108。微控制器108由电压vdd供电。
45.至少一个电导体(通常是导线)将电路100(例如，其微控制器106)耦合到微控制器108。在图1中，已示出了单个电导体110。导线110的一个端部连接到电路100，例如连接到微控制器106，优选地连接到gpio(“通用输入输出”)类型的电路100或其微控制器106的输入/输出。
46.电路100和108被配置为经由将它们耦合的电导体(特别地，经由导体110)彼此通信。
47.例如，在每个导线上，特别是电路100和108经由其进行通信的导线110上，在一个方面，电路100或其微处理器106和/或在另一方面，微控制器108，被配置为使导线上的电压在零低值以及高值之间切换，高值与电压vdd的当前值相等。例如，在电路100和108之间经由导体110传输比特期间，当导线上的电压vc为零时，这对所传输的比特的第一二进制状态进行编码，并且当该电压vc等于vdd时，这对所传输的比特的第二二进制状态进行编码。
48.根据一个实施例，卡1包括生物特征传感器112(框“传感器”)。优选地，传感器112是指纹传感器。传感器112由电压vdd供电。此外，传感器112和微控制器108被配置为例如经由将电路108和112耦合的一个或多个导线114彼此通信，图1中示出了单个导线14。例如，每个导线114上的电压可以在零低值以及与电压vdd的当前值相等的高值之间切换，以对通过该导线114传输的比特的第一二进制状态和第二二进制状态分别编码。
49.卡1还包括发光二极管或led 116。led 116具有：第一端子，例如图1中的其阴极，第一端子被耦合(例如被连接)到导线110；以及第二端子，例如图1中的其阳极，第二端子被耦合(例如被连接)到电路108的端子118。
50.在第一操作阶段中，电路100被配置为递送处于第一值v1的电压vdd。
51.优选地，值v1使得微控制器108被正确地供电，即，当微控制器108以处于值v1的电压vdd供电时，微控制器108能够实现其各种功能。换言之，微控制器108被配置为以在高值vh1和低值vl1之间的电压供电，并且值v1在这些值vl1和vh1之间。
52.类似地，优选地，传感器112利用处于值v1的电压vdd被正确地供电，即，当传感器112利用处于值v1的电压vdd供电时，传感器112能够实现其各种功能。换言之，传感器112被配置为以高值vh2和低值vl2之间的电压供电，并且值v1在这些值vl2和vh2之间。
53.如果处于值v1的电压被施加在led 116两端，则处于值v1的电压不足以使得led 116发光。换言之，值v1小于led 116的导通阈值vth。
54.此外，在该第一操作阶段期间，电路108被配置为向其端子118施加第一电压。在第一阶段期间施加至端子118的第一电压可能至多等于电路108的供电电压vdd，即，在第一阶段期间的v1，第一电压被确定为使得无论导线110上的电压vc的值如何，led 116均不导通。更具体地，在图1的示例中，其中led 116的阳极被耦合到端子118，第一电压是零电压。因此，无论在第一阶段期间电压vc的值是多少，即，电压vc为零或等于v1，led 116两端的电压vl(以led 116的阴极为基准)为零或为负。电压vl因此小于led 116的导通阈值vth，led 116不导通。
55.根据一个实施例，卡1的第一操作阶段对应于电路106和108之间的通信阶段，在通信阶段期间，数据具体经由导体110，在这些电路106和108之间交换。优选地，微控制器108和传感器112之间的通信也在第一阶段期间发生。
56.在第二操作阶段中，电路100被配置为递送处于第二值v2的电压vdd。值v2大于值
v1。
57.优选地，值v2使得微控制器108被正确地供电，即，当微控制器108利用处于值v2的电压vdd供电时，微控制器108能够实现其各种功能。换言之，值v2介于值vl1和vh1之间。
58.然而，优选地，处于值v2的电压vdd不能为传感器112正确地供电。换言之，值v2例如大于值vh2。因此，当电压vdd处于值v2时，传感器112例如不能实现其功能。
59.此外，值v2被确定为使得当电压vdd处于值v2时，传感器112不会因供电电压vdd的该值v2而劣化或损坏。换言之，传感器112被配置为承受处于值v2的供电电压vdd。
60.值v2进一步大于led 116的导通电压vth。换言之，如果处于值v2的电压施加在led 116两端，则该电压足以使得led 116发射光。
61.此外，在该第二操作阶段期间，电路108被配置为向其端子118施加第二电压。更具体地，在图1的示例中，其中led 116的阳极被耦合到端子118，该第二电压是供电电压vdd，供电电压vdd然后在第二操作阶段期间等于v2。因此，根据电压vc在第二阶段期间的值，即，根据电压vc是否为零或等于v2，led 116两端的电压vl分别等于v2或为零。由于值v2大于led 116的导通阈值vth，这导致电路100和/或电路108通过将导线110上的电压vc在零值和值v2之间切换来控制led 116的发光阶段或不发光阶段。因此，led 116可以被用于向卡1的用户提供信息，例如以指示卡1通过发射光来识别用户的指纹，或者例如在登记阶段期间，通过传感器对参考生物特征数据的采集进行排序。
62.根据一个实施例，卡1的第二操作阶段对应于led 116的控制阶段。在该第二阶段期间，在电路106和108之间没有特别是经由导体110的数据交换。优选地，在第二阶段期间，卡1不与读卡器通信。根据一个实施例，电路108被配置为在第二操作阶段期间实现低消耗模式，例如待机模式，其中电路108能够保持端子118上的第二电压。
63.在卡1中，导体110不仅使得电路106和108能够在第一操作阶段期间彼此通信，而且还能够在第二操作阶段期间控制led 116。这是特别有利的，因为电路100(例如其微控制器106)的输入/输出的数目通常较小且有限，例如小于或等于4。
64.此外，尽管电路100和108之间经由导体110来通信，但是由于电路108被配置为在第一阶段期间将第一电压施加到其端子118的事实，这使得能够在第一操作阶段期间防止led 116发射光。
65.电路100被配置为在第一操作阶段期间递送处于值v1的电压vdd的事实能够确保传感器112的正确操作，并且还比在电压vdd处于值v2的第二阶段期间消耗更少的能量。
66.图2是图示了方法在图1中类型的卡中的实现方式的时序图。此处考虑方法在关于图1描述的卡1中实现作为示例。
67.在步骤200(框“第一阶段”)处，卡1的电路100递送电压vdd，用于以值v1为电路108和传感器112供电。在该步骤期间，电路108在其端子118上递送第一电压，使得在端子118和导体110之间连接的led 116保持断开。步骤200因此对应于关于图1描述的第一操作阶段。
68.在下一阶段202(框“第一阶段结束？”)处，电路100和108验证第一操作阶段是否结束，或者换言之，步骤200是否结束。更具体地，电路100和108确定第二操作阶段是否必须开始。作为一个示例，电路100和108中的仅一者(优选地电路100)验证第一阶段是否结束，然后可能通知另一电路。
69.如果第一阶段没有结束(框202的输出“否”)，则卡1保持在第一操作阶段，其中电
压vdd等于v1和在端子118上的第一电压。
70.如果第一阶段结束并且如果卡1必须进入第二操作阶段(框202的输出“是”)，则方法在步骤204(“第二阶段”框)处执行。
71.作为一个示例，进入步骤204通过电路100来判定并且由电路100例如经由在导体110上传输的特定信号向电路108指示。进入步骤204由电路108来判定并且由电路108例如经由在导体110上传输的特定信号来向电路100指示也是可能的。然而，优选地，电路100确定进入第二阶段并且将其指示给电路108。实际上，电路100能够同步实现第二阶段以及卡1与读卡器的通信阶段，使得第二阶段在卡1和读卡器不通信时被实现，从而使得能够限制卡中的总体功耗。
72.在步骤204处，电路100递送处于值v2的电压vdd。此外，电路108将第二电压施加到其端子118。因此，如先前关于图1所述，led 116发射光与否由导线110上的电压vc值来控制。
73.在下一步骤206(框“第二阶段结束？”)处，电路100和108验证第二操作阶段是否结束，或者换言之，步骤204是否结束。更具体地，电路100和108确定新的第一操作阶段是否必须开始。例如，第二阶段的结束由电路100来判定，电路100例如由于经由导体110传输的特定信号而向电路102指示第二阶段的结束。
74.如果第二阶段没有结束(框206的输出“否”)，则卡1保持在第二操作阶段，其中电压vdd等于v2和端子118上的第二电压。
75.如果第二阶段结束(框206的输出“是”)，则方法例如以新的步骤200或新的第一阶段继续。
76.图3示出了电压vdd、电压vc、端子118上的电压v3以及led 116两端的电压vl的时序图，这些时序图示了图2的方法通过图1的卡1实现的一个示例。
77.在时间t0处，卡1处于第一操作阶段(图2的步骤200，图3的“第一阶段”)。因此，电压vdd处于值v1处并且电压v3为零。
78.在该示例中，在时间t0处，导体110上的电压vc等于vdd，即，等于v1。结果，电压vl为负且等于-v1，并且led 116保持断开。
79.在下一时间t1处，卡1仍处于第一操作阶段，并且电压vc被切换为例如通过导体110传输新比特。
80.在该示例中，在时间t1处，电压vc被切换到零值。结果，电压vl切换到零值，并且led 116保持断开。
81.在下一时间t2处，卡1仍处于第一操作阶段，并且电压vc被切换为例如通过导体110传输新比特。
82.在该示例中，在时间t2处，导体110上的电压vc等于vdd，即，等于v1。结果，电压vl为负且等于-v1，并且led 116保持断开。
83.在下一时间t3处，电压vc被切换。在该示例中，在时间t3处，电压vc被切换到零值。结果，电压vl切换到零值，并且led 116保持断开。
84.在下一时间t4处，电路100和108之一，优选地关于图2所示的电路100，确定卡1应切换到第二操作阶段(图2的步骤202的输出“是”)并且通知其其他电路。
85.根据一个实施例，从第一操作阶段进入第二操作阶段包括同步阶段，同步阶段包
括如图3中的阴影面积hi-z所示的将导体110设置为高阻抗状态。与导体110耦合的led 116的端子之一然后也处于高阻抗状态。led 116因此保持断开。例如，将导体110设置为高阻抗状态由电路100来控制并且使得能够向电路108指示它可以在不引起led 116的光发射的情况下，改变端子118上的电压v3的值。
86.在下一时间t5处，标记第二阶段的开始(图2的步骤204，图3的“第二阶段”)，电路100将电压vdd设置为值v2，并且电路108将电压v3设置为所确定的值，以使得能够以电压vc来控制led 116的光发射。
87.在led 116的阳极被耦合到端子118(图1)的该示例中，在时间t5处，电路108因此将电压v3切换到电压vdd，或者换言之，将电压v3切换到值v2。
88.在下一时间t6处，当卡1处于第二操作阶段时，电路100结束导体110的高阻抗状态并且将电压vc切换到零值或切换到等于v2的电压vdd。
89.在该示例中，在时间t6处，电压vc被切换到电压vdd，然后等于v2。电压vl然后为零，并且led 116保持断开。
90.在下一时间t7处，卡1仍处于第二操作阶段，电路100或电路108(在该示例中为电路100)通过切换电压vc来控制led 116的光发射阶段。
91.在该示例中，在时间t7处，电路100将电压vc切换到零值。结果，电压vl被切换到比led 116的导通电压vth更大的值v2，并且led 116导通。
92.在下一时间t8处，卡1仍处于第二操作阶段，电路108和电路100(在该示例中为电路100)通过将电压vc在该示例中切换到电压vdd来关断led 116，电压vdd等于v2。结果，电压vl被切换到零值，并且led 116关断。
93.图4以框的形式非常示意性地示出了图1的卡1的备选实施例。图4的卡1具有与图1的卡1公共的大量结构和功能元件，并且此处仅突出显示这两个卡1之间的差异。
94.图4的卡1与图1的卡1的不同之处仅在于led 116的阳极被耦合(例如，被连接)到导体110，并且其阴极被耦合(例如，被连接)到微控制器108的端子118。
95.在图4的卡1中，在第一操作阶段，由电路108施加到端子118的第一电压是电压vdd，电压vdd然后等于v1。因此，当电压vc为零时，电压vl为负且等于-v1，由此led 116保持断开，并且当电压vc等于电压vdd并因此等于v1时，电压vl为零，由此led 116保持断开。总之，在第一操作阶段期间，即使电路100和108经由导体110通信，通过在零值和电压vdd之间切换电压vc，led 116也保持断开。
96.在图4的卡1中，在第二操作阶段，由电路108施加到端子118的第一电压是零电压。因此，当电压vc为零时，电压vl为零，由此led 116保持断开，并且当电压vc等于电压vdd时，并且因此等于v2时，电压vl的值v2大于led的导通阈值vth 116，由此led 116发射光。总之，在第二操作阶段期间，led 116的光发射通过在零值和电压vdd之间切换电压vc来控制。
97.图5以框的形式非常示意性地示出了图1的卡1的另一备选实施例。图5的卡1具有与图1的卡1相同的大量结构和功能元件，并且只有这两个卡1之间的差异将在此处突出显示。
98.在图5中，示出了将电路100(例如，其微控制器106)耦合到电路108的另一导体110'。导体110'(通常是导线)优选地被连接到电路100或其微控制器106的gpio类型端子。类似于导体110，导体110'使得电路100和108能够在第一操作阶段期间，通过在零值和电压
vdd之间切换导体110'的电压vc'来彼此通信。
99.图5的卡1与图1的卡1的不同之处在于它包括附加的led 116'，附加的led 116'具有第一端子(在该示例中，其阴极)，第一端子被耦合(例如被连接)到附加导体110'；并且具有第二端子(在该示例中，其阳极)，第二端子被耦合(例如，被连接)到电路108的端子118。led 116'的导通阈值可以不同于led 116的导通阈值vth。然而，led 116'的导通阈值与led 116的导通阈值类似，小于电压vdd的值v2。
100.因此，类似于通过导体110的电压vc来控制led 116，在第二操作阶段期间，led 116'可以通过导体110'的电压vc'来控制。此外，在第一操作阶段期间，led 116'与led 116类似，保持断开，电压vc'为零或等于电压vdd。
101.根据一个实施例，led 116被配置为发射红光，led 116'被配置为发射绿光。
102.在前述实施例、实现方式和变型中，例如：
103.led 116的导通阈值等于1.8v；
104.电压vdd的值v1等于1.8v；
105.传感器112被配置为当电压vdd在等于1.62v的低值vl2和等于1.98v的高值vh2之间时，使用电压vdd正确地供电；
106.电压vdd的值v2等于2v；
107.无论电压vdd处于值v1还是处于值v2，电路108被配置为使用电压vdd正确地供电；以及
108.在图5的卡1的情况下，led 116'的导通阈值例如小于led 116的导通阈值，例如等于1.7v。
109.已描述了各种实施例和变型。本领域技术人员将理解，这些各种实施例和变型的某些特征可以被组合，并且本领域技术人员将想到其他变型。具体地，在led 116和116'的阳极被耦合到相应导体110和110'以及它们的阴极被耦合到端子118的情况下，实现结合图5描述的卡1将在本领域技术人员的能力范围内。
110.最后，基于上文给出的功能指示，所描述的实施例和变型的实际实现方式在本领域技术人员的能力范围内。