专利名称：包括模式检测的多模式集成电路器件和使它工作的方法
技术领域：
本发明涉及集成电路器件，更具体地说，本发明涉及多模式集成电路器件和使它工作的方法。
背景技术：
智能卡(SC)通常是含有嵌入式集成电路(IC)的塑料卡。集成电路可以是例如含有与它相关的存储器的逻辑电路或含有与它相关的存储器的微控制器和与定制集成电路块耦合的软件。智能卡的集成电路通常附在引线框上，而线焊技术用于将集成电路的线路与引线框触点连接在一起。灌注和其它加强方法可以用于保护集成电路免受化学和机械压力等影响。接触点通常位于智能卡的一侧，并且具有有限的、指定的数，譬如，8个。接触点通常用于利用串行协议进行与智能卡阅读器的事务处理。
国际标准化组织(ISO)公布了智能卡的各种各样的标准。ISO 7816允许在各种各样的应用，譬如，会计、密码术、个人验证和JAVA脚本的执行中推广使用智能卡。ISO文档ISO 7816-1物理特性、ISO 7816-2触点的尺度和位置、ISO 7816-3电信号和传输协议以及ISO 7816-10电信号和用于重置对同步卡的应答都包含在关于智能卡操作的ISO 7816标准中。
智能卡用在利用验证和/或保密的各种不同应用，譬如，蜂窝式电话、信用卡和标识卡应用中。例如，在公用电话中与预付卡一起使用验证智能卡，在销售点(POS)终端和自动取款机(ATM)中将验证智能卡用于银行卡，在顶置盒中将验证智能卡用于向电视(TV)提供者付费，以及在例如用在全球移动通信系统(GSM)终端中的用户标识模块(SIM)中将验证智能卡用于无线电信操作人员都是众所周知的。
智能卡通常通过智能卡阅读器进行与主机的通信事务处理。例如，配置成从智能卡中读取的个人计算机系统100例示在图1中。个人计算机系统100包括处理器或主机单元110、显示器120和键盘130。在图1中的系统100中还示出了鼠标140和智能卡阅读器150。显示器120、键盘130、鼠标140和智能卡阅读器150通过电缆和/或通过无线链路与主机单元110连接。智能卡阅读器150利用第一协议与智能卡160通信和利用第二协议与主机单元110通信。第一协议通常是遵从国际标准化组织(ISO)标准的、上面讨论的ISO7816。智能卡阅读器150可以利用第二不同协议通过串行端口、并行端口等与主机单元110耦合。在利用个人计算机系统100访问的因特网上，可以与例如安全事务处理结合在一起读取智能卡160。
卡阅读器150通常包含允许利用ISO 7816协议与智能卡160通信和通过主机单元110的串行端口，利用诸如RS 232C协议之类的串行协议与主机单元110通信的电子线路和嵌入式软件。对于智能卡阅读器150和主机单元110之间的诸如RS 232C协议串行链路之类的串行链路，可以支持各种各样的通信速率，譬如，9600位每秒(bps)的基本速率，或可选的更高速率，譬如，基本速率的2倍或4倍。由于数据传输的串行端口低速数据速率-通常低于1兆位每秒(Mbps)，智能卡160和主机单元110之间的总数据传输速度可能受到限制。这样，阅读器150可以需要从智能卡160中读取数据和在第一次缓存数据之后，将数据发送到个人计算机系统100的主机单元110。
图2为个人计算机系统200例示了读取智能卡信息的另一种途径。个人计算机系统200包括具有不仅通过串行RS 232C型端口，而且通过通用串行总线(USB)协议端口和/或电气电子工程师学会(IEEE)1394协议端口支持通信的能力的主机单元210。智能卡设备160′可以通过软件保护器250，利用USB和/或IEEE 1394协议与主机通信。软件保护器250基本上与带有插头251的接线插座一样，插头251被配置成利用电缆或无线连接与主机单元110的USB或IEEE端口连接。这样，依赖于使用USB通信还是IEEE 1394通信，可以利用具有不同连接器251的不同软件保护器250配置。主机单元210进一步与显示器220、键盘230和鼠标240耦合，以支持用户输入/输出通信。
注意，图2的智能卡160′被例示成在它的上表面包括连接器(接触点)261，和如图1所示的智能卡160被例示成在它的上表面上含有连接器161。连接器161、261可以用于启动智能卡160、160′和各自智能卡阅读器150或软件保护器250之间的输入/输出通信。
应该明白，智能卡160与智能卡160′的不同之处在于，智能卡160被配置成并被特别规定成在ISO标准智能卡阅读器150中读取，而智能卡160′被配置成当为USB接口251配置软件保护器250和规定通过带有IEEE 1394连接器251的IEEE 1394软件保护器250读取截然不同的智能卡时，与USB协议通信。换句话说，智能卡160通常不可以通过软件保护器250读取，和智能卡160′通常不可以通过智能卡阅读器150读取。
与个人计算机系统200一样，利用USB或IEEE 1394接口可以提供从智能卡160′读取的更高数据传输速率。例如，USB接口通常支持12Mbps或更高的数据通信速率，和IEEE接口通常支持大约400Mbps的数据通信速率。这样，在软件保护器250中可以不用缓存等地提供从智能卡160′到主机单元210的直接数据传输，从而简化了软件保护器250。另外，当将智能卡160′插入软件保护器250中时，可以不用中断个人计算机系统200地提供热插和播放能力。
USB接口一般可以描述成四条线的集合，其中两条线供应电源(VDD，VSS)和其它两条线支持数据(D+，D-)。USB标准通过通用串行总线规范限定，通用串行总线规范是USB Implementers Form公司-由开发USB规范的一组公司创建的非营利公司编写并受该公司控制。
发明内容
本发明的实施例提供了在集成电路基底上的多模式集成电路器件，多模式集成电路器件包括被配置成响应模式选择信号，在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作的控制器。第一组输入/输出点与第一模式下的操作相关联，和第二组输入/输出点与第二模式下的操作相关联。模式检测器电路与第二组输入/输出点的至少一个耦合并被配置成检测第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接，和响应第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号选择第二模式。第二模式可以是电气电子工程师学会(IEEE)1394协议模式或通用串行总线(USB)协议模式。
在本发明的进一步实施例中，控制器被配置成生成模式检测样本信号，和模式检测器电路被配置成响应在相隔由模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上、第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号。模式检测器电路可以被配置成检测与多个输入/输出点的至少一个连接的外部设备的电特性，譬如，阻值。模式检测器电路可以被配置成响应具有第一预定电平和第二预定电平之间的检测电平的电特性，启动模式选择信号。
在本发明的其它实施例中，模式检测器电路具有被配置成检测第二组输入/输出连接器的至少一个与外部设备的连接的有效模式和节电模式。在节电模式下，模式检测器电路可以与第二组输入/输出点的至少一个断开。控制器可以被配置成在第二模式下，将模式检测器电路与第二组输入/输出点的至少一个断开。
在本发明的进一步实施例中，模式检测器电路包括与第二组输入/输出点的至少一个耦合的参考电流发生器电路和与参考电流发生器电路耦合和与第二组输入/输出点的至少一个耦合的连接检测电路，连接检测电路响应来自参考电流发生器电路的检测输出信号和响应第二组输入/输出点的至少一个上的信号，启动模式选择信号。还可以包括将参考电压输出到参考电流发生器电路和连接检测电路的参考电压发生器电路，和连接检测电路可以响应参考电压、来自参考电流发生器电路的输出信号和第二组输入/输出点的至少一个上的信号，启动模式选择信号。控制器可以被配置成在第二模式下生成开关信号，和模式检测器电路可以包括响应开关信号，将模式检测器电路与第二组输入/输出点的至少一个断开的开关电路。
在本发明的其它实施例中，参考电流发生器电路包括第一和第二电流源晶体管，电流源晶体管具有电流镜像特性，第二电流源晶体管拥有与连接检测电路的第一输入端耦合和与第二组输入/输出点的至少一个耦合的输出端。第一电阻拥有与第一电流源晶体管的输出端耦合和与连接检测电路的第二输入端耦合的第一节点。第二电阻拥有与第一电阻的第二节点串联的第一节点。连接检测电路被配置成响应连接检测电路的第一输入端上的电压和连接检测电路的第二输入端上的电压启动模式选择信号，当与第二组输入/输出点的至少一个耦合的外部设备的阻值大于第二电阻的阻值和小于第一电阻和第二电阻的总阻值时，选择第二模式。
在本发明的进一步实施例中，控制器被配置成生成模式检测样本信号，和模式检测器电路被配置成响应在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上、第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号。模式检测器电路包括通过模式选择信号计时的移位寄存器电路，移位寄存器电路在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上检测到第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接之后，启动模式选择信号。
在本发明的进一步实施例中，参考电流发生器电路包括放大器，放大器拥有与来自参考电压信号发生器的参考电压信号耦合的第一输入端、与第二电阻的第一节点耦合的第二输入端和与第一和第二电流源晶体管的栅极耦合的输出端。系统总线可以与控制器和ISO接口电路耦合，和第二模式接口电路和存储器可以与系统总线耦合。存储器可以是包括与系统总线耦合的随机访问存储器(RAM)、与系统总线耦合的非易失性存储器(NVM)和与系统总线耦合的只读存储器(ROM)的多个存储器。
智能卡系统可以被配备成包括USB适配器模块和如上面针对本发明的各种各样的实施例描述的那样的多模式器件。
在本发明的其它实施例中，集成电路基底上的多模式集成电路器件包括被配置成响应模式选择信号，在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816协议的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作的控制器。第一组的输入/输出点与第一模式下的操作相关联，和第二组的输入/输出点与第二模式下的操作相关联。与第二组输入/输出点的至少一个耦合的模式检测器电路被配置成检测与第二组输入/输出点的至少一个连接的外部设备的阻值电平，和响应第一预定电平和第二预定电平之间的外部设备的阻值电平的检测，启动模式选择信号选择第二模式。
在本发明的进一步实施例中，控制器被进一步配置成响应模式选择信号，在遵从电气电子工程师学会(IEEE)1394协议的第三模式下工作，和模式检测器电路被配置成响应第二组输入/输出点的至少一个与USB外部设备的连接的检测，生成模式选择信号的第一值，和响应第二组输入/输出点的至少一个与IEEE 1394设备的连接的检测，生成模式选择信号的第二值。
在本发明的其它实施例中，集成电路基底上的多模式集成电路器件包括被配置成响应模式选择信号，在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816协议的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作和生成模式检测样本信号的控制器。第一组的输入/输出点与第一模式下的操作相关联，和第二组的输入/输出点与第二模式下的操作相关联。与第一组或第二组输入/输出点的至少一个耦合的模式检测器电路被配置成在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上检测与第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接，和响应在多个相继时刻上第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，驱动模式选择信号选择第一模式或第二模式。
模式检测器电路可以被配置成通过检测与第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个连接的外部设备的电特性，检测第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接。模式检测器电路可以被配置成响应具有第一预定电平和第二预定电平之间的检测电平的电特性，启动模式选择信号。控制器可以被配置成在第二模式下将模式检测器电路与第二组的输入/输出点断开。
在本发明的进一步实施例中，模式检测器电路包括与第二组输入/输出点的至少一个耦合的参考电流发生器电路和与参考电流发生器电路耦合的连接检测电路，连接检测电路响应来自参考电流发生器电路的检测输出信号，启动模式选择信号。还可以配备将参考电压输出到参考电流发生器电路和连接检测电路的参考电压发生器电路，和连接检测电路可以响应参考电压和来自参考电流发生器电路的输出信号，启动模式选择信号。控制器可以被配置成在第二模式下生成开关信号，和模式检测器电路可以包括响应开关信号，将模式检测器电路与第二组的输入/输出点断开的开关电路。
在本发明的其它实施例中，模式检测器电路进一步包括通过模式选择信号计时的移位寄存器电路，移位寄存器电路在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上检测到第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接之后，启动模式选择信号。参考电流发生器电路可以进一步包括放大器，放大器拥有与来自参考电压信号发生器的参考电压信号耦合的第一输入端、与第二电阻的第一节点耦合的第二输入端和与第一和第二电流源晶体管的栅极耦合的输出端。
在本发明的进一步实施例中，为被配置成在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作的多模式集成电路智能卡器件选择工作模式的方法包括检测与第二模式相关联的器件的输入/输出连接器与外部设备的连接。响应与第二模式相关联的器件的输入/输出连接器与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号。响应模式选择信号的启动在第二模式下操作该器件，和当没有启动模式选择信号时，可以在第一模式下操作该器件。
现在参照例示在附图中的实施例对本发明加以描述，在附图中图1是例示包括根据现有技术的智能卡接口器件的计算机系统的示意图；图2是例示包括根据现有技术的另一个智能卡接口器件的计算机系统的示意图；图3是例示根据本发明一些实施例的多模式集成电路器件的方块图；图4是例示根据本发明一些实施例的模式检测器电路的方块图；图5是例示选择根据本发明一些实施例的多模式集成电路器件的工作模式的操作的流程图；图6是例示根据本发明一些实施例的多模式集成电路器件的操作的时序图；和图7是例示选择根据本发明一些实施例的多模式集成电路器件的工作模式的操作的流程图。
具体实施例方式
下面参照示出本发明的实施例的附图更详细地描述本发明。但是，本发明可以以许多不同形式具体化，不应该理解为局限于这里阐述的实施例。而是，提供这些实施例是为了使本公开更全面更详尽，这些实施例将向本领域的普通技术人员完整传达本发明的范围。
应该明白，当一个单元或层被称为“在”另一个单元或层“上”，“与”另一个单元或层“连接”或“与”另一个单元或层“耦合”时，它可以直接在其它单元或层上，直接与其它单元或层连接或直接与其它单元或层耦合，或者，可能存在居间单元或层。相反，当一个单元或层被称为“直接在”另一个单元或层“上”，“直接与”另一个单元或层“连接”或“直接与”另一个单元或层“耦合”时，不存在居间单元或层。相同的标号自始至终指相同的单元。信号也可能是同步的和/或可能经过少量布尔(Boolean)运算(例如，反相)而不当作不同信号。正如这里使用的那样，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项的任何一种组合和所有组合。
应该明白，尽管第1、第2等术语在这里可以用于描述各种各样的单元、部件、区域、层和/或部分，但这些单元、部件、区域、层和/或部分不应该受这些术语限制。这些术语只用于将一个单元、部件、区域、层和/或部分与另一个单元、部件、区域、层和/或部分区分开。因此，在不违背本发明原理的情况下，下面讨论的第1单元、部件、区域、层和/或部分可以叫作第2单元、部件、区域、层和/或部分。
为了便于描述，空间相关术语，譬如，“在...下方”、“在...下面”、“较低”、“在...上面”和“上面”等在这里可以用于描述如图所例示的那样，一个单元或零件与其它单元或零件之间的关系。应该明白，除了描绘在图中的方向之外，空间相关术语还打算包括正在使用或运行之中的设备的不同方向。例如，如果图中的设备被翻转，那么，被描述成“在”其它单元或零件“下面”或“下文”的单元变成“在”其它单元或零件“上面”。因此，示范性术语“在...下面”可以包括“在...上面”和“在...下面”两个方向。此外，还可以改变设备方向(旋转90度或处在其它方向上)，并且，相应地解释这里使用的空间相关描述符。
这里使用的专门术语只是为了描述特定实施例的目的，不是打算成为本发明的限制。正如这里使用的那样，单数形式的含义也包括复数形式。除非上下文明确指出其它含义。还应该明白，术语“包括”当用在本说明书中时，具体说明所述的特征、整数、步骤、操作、单元和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、单元、部件和/或它们形成的组的存在或加入。
除非另有限定，这里使用的术语(包括技术和科学术语)具有与本领域的普通技术人员通常所理解的相同的含义。还应该明白，像限定在通用词典中的那些那样的术语应该被解释成具有与在相关技术的背景下它们的含义一致的含义，而不应该从理想化的或过分正式的意义上解释它们，除非在这里明确这样限定。
现在参照图3到7描述本发明的各种各样的实施例。图3是例示根据本发明各种各样的实施例的集成电路(半导体)基底上的多模式集成电路器件的方块图。多模式集成电路(智能卡)器件包括被配置成响应模式选择信号USB_MODE，在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式(被例示成USB模式)下工作的微处理器或控制器350。具体地说，图3例示了包括ISO接口(I/F)310和USB接口电路360的智能卡的电路图。多模式集成电路(智能卡)器件260包括包含电压输入端VDD 301和VSS 302和ISO输入/输出(I/O)接触点303在内的多个接触点。USB输入/输出点包括与USB D+信号相对应的接触点304和与USB D-信号相对应的接触点305。图3的实施例还示出了时钟信号(CLK)接触点306和重置信号(RST)接触点307。
虽然对于例示在图3中的本发明的实施例，多模式集成电路(智能卡)器件260支持ISO 7816和USB通信两者，但应该明白，取代USB接口电路360和/或除了USB接口电路360之外，本发明的进一步实施例包括IEEE 1394接口电路。对于IEEE 1394接口，一般配备与信号TPA、～TPA、TPB、～TPB相对应的四个附加接触点。在这样的实施例中，多模式集成电路(智能卡)器件260可以有选择地在几种非ISO模式之一下或在ISO模式下工作。
图3的实施例还示出了耦合到与USB接口电路360相关联的输入/输出接触点304、305之一的模式检测器电路370。模式检测器电路370被配置成检测接触点304、305与外部设备的连接，而响应接触点304、305与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号USB_MODE选择USB模式。多模式集成电路(智能卡)器件260利用接触点304、305之一与外部主机的非ISO端口的连接的检测可能发生在例如多模式集成电路(智能卡)器件260的加电工序期间。
正如图3进一步例示的那样，多模式集成电路(智能卡)器件260包括与控制器350耦合的系统总线308。另外，ISO接口电路310和USB接口电路360也与系统总线308连接。对于例示在图3中的实施例，在系统总线308上多个不同存储器也与控制器350耦合，包括随机访问存储器(RAM)320、非易失性存储器(NVM)330和只读存储器(ROM)340。USB接口接触点304、305可以通过USB适配器模块USB耦合，以提供包括图3的多模式集成电路(智能卡)器件260的智能卡系统。像USB插头251那样，这样的USB接口例示在例如图2中。
在图3的例示性实施例中，模式检测器电路370包括参考电压发生器371、参考电流发生器372、连接检测电路373、开关电路374和USB模式信号发生器电路376。在图3的例示性实施例中，模式检测器电路370被配置成检测与USB D+接触点304连接的外部设备的电特性。但是，应该明白，在本发明的其它实施例中，模式检测器电路370可以被配置和耦合成检测接触点305或与多模式集成电路(智能卡)器件260的非ISO模式相关联的多个接触点的另一个上的电特性。对于图3的例示性实施例，正如参照例示电特性是阻值的实施例的图4进一步讨论的那样，模式检测器电路370被配置成响应具有第一预定电平和第二预定电平之间的检测电平的电特性，启动模式选择信号USB_MODE。
如图3的实施例所示，模式检测器电路370可以响应来自控制器350的开关信号SW1，通过开关电路374与接触点304断开。这样，模式检测器电路370可以具有被配置成检测接触点304与外部设备的连接的有效模式(active mode)和模式检测器电路与接触点断开的节电模式。因此，将开关信号SW1提供给开关电路374，以便使模式检测器电路370与和多模式集成电路(智能卡)器件260的非ISO模式操作相关联的一个或多个输入/输出点断开。
对于图3的实施例，参考电压发生器电路371将参考电压输出到参考电流发生器电路372和连接检测电路373。连接检测电路373还通过开关电路374与接触点304耦合并与来自参考电压发生器电路371的参考电压耦合。连接检测电路373响应来自参考电压发生器电路371的参考电压、来自接触点304的信号电平和来自参考电流发生器电路372的输出信号，启动检测输出信号UDET。参考电流发生器电路372还与用于多模式集成电路(智能卡)器件260的USB模式的输入/输出接触点304耦合。
正如参照图4进一步描述的那样，参考电流发生器电路372响应来自参考电压发生器电路371的参考电压，生成参考电流，并当响应开关信号SW1闭合开关374时，将电流供应给输入/输出接触点304。对于如图3所示的配置，当在指示D+接触点304与主机设备的非ISO片连接的预定电平上参考电流通过接触点304放电时，连接检测电路373将UDET设置在有效状态(高逻辑电平)上。换句话说，当USB通信接口可用于从多模式集成电路(智能卡)器件260到USB主机的通信时，可以选择USB模式。
正如参照图4进一步描述的那样，当UDET被设置在有效状态上达预定次数时，图3的例示性实施例的模式信号发生器电路376将USB_MODE设置在有效状态(高逻辑电平)上。更具体地说，模式信号发生器电路376根据来自控制器350的模式检测样本信号GETDT，响应UDET启动USB_MODE信号。
对于例示在图3中的实施例，如果USB_MODE信号无效，多模式集成电路(智能卡)器件260在ISO模式下工作。在ISO模式下，可以禁用D+和D-接触点304、305。当USB_MODE信号有效时，多模式集成电路(智能卡)器件260在非ISO(如图3所示的USB)模式下工作。在非ISO模式下，可以禁用与ISO操作相关联的接触点，包括I/O接触点303、CLK接触点306和RST接触点307。
现在参照图4，进一步描述基于本发明各种实施例的模式检测器电路370。如图4的实施例所示，模式检测器电路370与USB主机设备210耦合。如图4所示的主机设备210的USB接触点211包括电压源VDD接触点212、电压地参考VSS接触点213、D-接触点214和D+接触点215。D-接触点214和D+接触点215与主机USB接口电路216耦合。另外，D-接触点214通过下拉电阻RPD1与地参考耦合和D+接触点215通过下拉电阻RPD2与地参考耦合。接触点215与模式检测器电路370的接触点304耦合。
模式检测器电路370的参考电压发生器371与来自控制器350的PDW信号连接，并将电压参考信号VREF输出到参考电流发生器电路372和连接检测电路373。参考电流发生器电路372包括一个运算放大器401、两个MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)晶体管MP1、MP2和两个电阻R1、R2。图4的例示性实施例的MOSFET晶体管MP1、MP2被选择成具有从栅极到源极的相同电压(Vgs)并被连接成起电流镜像电路的作用。换句话说，当电流流过晶体管MP2时(注意，当开关电路374断开或没有外部设备与接触点304连接时，总是期望基本上没有电流流过晶体管MP2)，流过晶体管MP1的电流I和流过晶体管MP2的电流I基本上相同。
来自运算放大器401的输出电压被耦合到晶体管MP1和MP2的栅极。电阻R1和R2之间的电压电平V1作为输入反馈到运算放大器401。于是，电压电平V1通过运算放大器401和晶体管MP1升高到电压参照VREF电平。当流过晶体管MP1的电流等于V1(-VREF)/R2时，电压电平V2等于VREF(1+R1/R2)。换句话说，电阻R1和R2起分压器电路的作用，R1和R2之间的电压被设置成VREF。
正如参照图3的实施例所讨论的那样，可以响应来自控制器350的开关信号SW1接通开关电路374，以启动模式检测器电路370的模式检测有效模式。在有效模式下，开关374是闭合的，来自参考电流发生器372的检测输出信号电压V3在D+接触点304未与主机的D+接触点215连接，而是开路时，处在输入到晶体管MP1、MP2的源电压参考电平VDD上。但是，当D+接触点304与主机210的D+接触点215连接时，由于流过主机210中的下拉电阻RPD2的电流的放电，检测输出信号电压V3降低了。
连接检测电路373包括运算放大器403、404和AND(“与”)门405。运算放大器403，404每一个的输入端与来自参考电流发生器电路372的具有电压V3的检测输出信号耦合。运算放大器403的第二输入端与处在V2电压电平上的电阻R1耦合。运算放大器404的第二输入端与D+接触点304耦合。运算放大器403和404的输出端与AND门405耦合，AND门405输出模式检测信号UDET。
当检测输出信号电压V3比参考电压VREF高，并且比电压电平V2低时，连接检测电路373将UDET设置在有效状态(电平)上。在本发明的一些实施例中，电压电平V2可以被设置成大约参考电压VREF的两倍。在本发明的特定实施例中，参考电压VREF是1.2伏，源电压VDD是3.3伏，电阻R1是10千欧(kΩ)，电阻R2也是10kΩ，和下拉电阻RPD1和RPD2是15kΩ。结果是，当与主机设备210连接时，15kΩ电阻位于电压参考V3和地参考之间，10kΩ电阻R2位于电压参考V1和地参考之间，和20kΩ电阻(R1+R2)位于电压参考V2和地参考之间。这样，随着电流基本相同地流过晶体管MP1和MP2两者，检测器输出信号电压V3将基本上落在电压参考V2和V1之间的中点上。
连接检测电路373利用运算放大器403检测大于V3的电压电平V2，并利用运算放大器404检测大于参考电压电平VREF的检测输出信号电压电平V3，参考电压电平VREF等于电压参考电平V1。当两个条件都成立时，AND门405将UDET设置在有效(高逻辑电平)状态上。
来自连接检测电路373的输出UDET反馈到模式信号发生器电路376。模式信号发生器电路376被配置成在相隔模式检测样本信号GETDT限定的间隔的多个相继时刻上响应接触点304与外部主机设备210的连接的检测，启动模式选择信号USB_MODE。
正如图3所例示的那样，模式检测样本信号GETDT由控制器350生成。在如图4所示的模式信号发生器电路376的特定实施例中，当模式信号发生器电路376在启动状态下，在通过样本信号GETDT的计时频率设置的预定时间间隔内，连续接收信号UDET三次时，USB_MODE信号被设置在有效状态上。在有效状态下UDET的三次相继检测利用三个触发器410、411、412提供，三个触发器410、411、412的每一个通过样本信号GETDT计时。信号UDET被馈送到其输出端与下一个触发器411以及AND门413的输入端耦合的第一触发器410。第二触发器411的输出被馈送到第三触发器412的输入端，以及AND门413的输入端。最后，第三触发器412的输出也被馈送到AND门413。结果是，当在有效状态下通过触发器电路410、411、412计时UDET三个相继时刻时，输出信号USB_MODE被设置在高有效状态上。在本发明的一些实施例中，模式信号发生器电路376的使用可以降低人工接口交互，譬如，当将智能卡连接器插入主机连接器中或从中移去智能卡连接器时引起的UDET检测错误的风险或防止这样的UDET检测错误。
在确定了多模式集成电路(智能卡)器件260的接口模式和设置了信号USB_MODE之后，可以切断馈入模式检测器电路370的电流。另外，可以断开开关电路374。例如，除了断开开关电路374之外，可以响应如上所述的PDW信号切断到模式检测器电路370的电流，以便降低模式检测器电路370的功耗。
总而言之，正如图4所示的本发明的实施例所例示的那样，参考电流发生器电路372可以包括具有电流镜像特性的第一MP1和第二MP2电流源晶体管。第二电流源晶体管MP2拥有与连接检测电路373的第一输入端耦合和通过开关电路374与接触点304耦合的输出端。第一电阻R1拥有与第一电流源电阻MP1的输出端耦合和与连接检测电路373的第二输入端耦合的第一节点。第二电阻R2拥有与第一电阻R1的另一个节点串联的第一节点。借助于这种安排，连接检测电路373被配置成响应检测器电路的第一输入端上的输出信号电压V3和连接检测电路373的第二输入端上的电压V2的检测启动模式选择信号USB_MODE，当与接触点304耦合的外部设备210的阻值大于第二电阻R2的阻值和小于第一电阻R1和第二电阻R2的总阻值时，检测非ISO工作模式。通过模式检测信号GETDT计时、包括多个触发器410、411、412和AND门413的模式信号发生器电路376的移位寄存器电路在通过样本信号GETDT设置的多个相继时刻上检测到接触点304与外部设备210的连接之后，启动模式选择信号USB_MODE。据此，模式选择信号USB_MODE可以响应与主机设备210的下拉电阻RPD2的阻值特性有关的、通过选择电阻值R1、R2建立的第一预定电平和第二预定电平之间的外部主机设备210的阻值电平(resistance level)的检测来启动。
虽然为了使本发明的各种各样的实施例易于理解，上面参照第二模式(或非ISO模式)是USB模式的双模式的多模式集成电路作了描述，但应该明白，正如前面所讨论的那样，多模式器件可以是ISO和IEEE多模式器件。另外，可以将第三模式加入如上所述的实施例中，以便响应模式检测信号，在遵从电气电子工程师学会(IEEE)1394协议的第三模式下工作。在这样的情况下，模式检测器电路370可以被配置成响应接触点与USB外部设备的连接的检测，生成模式检测信号的第一值(USB_MODE)，和响应非ISO接触点与IEEE1394主机设备的连接的检测，生成模式检测信号的第二值(IEEE_MODE)。还应该明白，在这样的实施例中，可以复制如上所述检测外部设备的阻值特性的电路系统，用于检测外部IEEE 1394设备与所选电阻R1、R2的阻值的连接，以提供IEEE 1394主机设备210的相应负载阻值的检测。还应该明白，在连接上检测的电特性不一定是阻值，也可以是例如电容值、电感值和阻抗值等，和在本发明的进一步实施例中可以包括测试这样其它电特性的通过开关电路374耦合的不同驱动信号。
现在参照图5的流程图，描述有关根据本发明各种各样的实施例的多模式集成电路智能卡器件的模式选择的操作。正如图5的实施例所示的那样，在智能卡集成电路被插入主机设备阅读器之后，智能卡集成电路器件的加电工序开始(方块501)。方块501上的加电工序可以包括启动信号PDW，对模式检测器电路370内的附加电路系统加电，在方块501上的加电工序之后，接着通过接通开关电路374(方块503)启动模式检测器电路的有效模式。在接通开关电路374之后，如果电压V3大于参考电压VREF和小于电压V2(方块505)，则在有效状态下生成检测信号UDET(方块507)。如果UDET被检测成有效达预定次数(方块509)，则生成模式检测信号(方块511)。当USB_MODE有效时，启动非ISO操作(方块513)。方块513上的操作可以包括启用非ISO接口接触点和禁用ISO接口接触点。
当电压V3小于参考电压VREF时或当电压V3大于电压V2时(方块505)，生成检测信号，作为UDET无效信号(方块507)。然后，启动ISO模式操作(方块515)。方块515上的操作可以包括启用ISO接口接触点和禁用非ISO接口接触点和电路系统。启动CPU/控制器操作(方块517)。如图5所示，对于本发明的一些实施例，接着可以通过例如对例示在图和4中的实施例启动信号PDW，生成模式检测电路的节电模式(方块519)。
与本发明的一些实施例有关的定时操作例示在图6中，其中，信号SW1、D+、UDET、GETDT和USB_MODE对应于如图3的实施例所示的信号表示。注意，对于图6的例示性实施例，在生成USB_MODE信号之前必须在三个相继时刻上检测到外部电路与D+信号的接触点的连接，GETDT信号计时在三个相继时刻上外部设备的连接的检测，以便设置USB_MODE信号。还如图6所示，在本发明的一些实施例中，在GETDT的多个样本的整个序列上不维持开关信号SW1，而是只在各自样本窗期间启动开关信号SW1。这样的间歇性定时操作可以降低模式检测器电路370的功耗。
现在参照图7描述为根据本发明一些实施例、配置成在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816的第一模式和不同于ISO 7816的第二模式下工作的多模式集成电路器件选择工作模式的方法。如图7所示，检测与第二模式相关联的器件的输入/输出连接器与外部设备的连接(方块700)。响应与第二模式相关联的器件的输入/输出连接器与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号(方块705)。如果检测到与第二模式相关联的输入/输出连接器上与外部设备的连接(方块710)，则启动第二模式下的操作(方块720)。如果外部设备未与与第二模式相关联的输入/输出连接器连接(方块710)，则选择第一(或遵从ISO 7816)模式下的操作(方块715)。
应该注意到，在一些可替代实现中，注解在图5和7的方块中的功能/作用可以不按注解在流程图中的顺序发生。例如，相继示出的两个方块事实上可能几乎同时被执行，或者，取决于所涉及的功能/作用，有时可能以相反的顺序执行这些方块。
上文对本发明作了例示，但不应该理解为对本发明的限制。尽管已经描述了本发明的少数几个示范性实施例，但本领域的普通技术人员容易认识到，可以对示范性实施例作出许多修改，而不会在本质上偏离本发明的新原理和优点。于是，我们意欲使所有这样的修改都包括在如权利要求书所限定的本发明的范围内。在权利要求书中，装置加功能条款意欲涵盖这里描述成执行所述功能的结构，和不仅涵盖结构等效物，而且涵盖等效结构。因此，应该明白，上文对本发明作了例示，但不应该理解为局限于所公开的实施例，和我们意欲使对所公开的实施例的修改，以及其它实施例都包含在所附权利要求书的范围内。本发明由所附权利要求书，以及包括在本文中的附权利要求书的等效物限定。
权利要求
1.一种在集成电路基底上的多模式集成电路器件，包括控制器，被配置成响应模式选择信号，在遵从ISO规范ISO 7816的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作；与第一模式下的操作相关联的第一组输入/输出点；与第二模式下的操作相关联的第二组输入/输出点；和模式检测器电路，与第二组输入/输出点的至少一个耦合并被配置成检测第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接，和响应第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号选择第二模式。
2.根据权利要求1所述的多模式集成电路器件，其中，第二模式包括电气电子工程师学会(IEEE)1394协议模式或通用串行总线(USB)协议模式。
3.根据权利要求1所述的多模式集成电路器件，其中，控制器被配置成生成模式检测样本信号，和模式检测器电路被配置成响应在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上、第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号。
4.根据权利要求1所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路被配置成检测与多个输入/输出点的至少一个连接的外部设备的电特性。
5.根据权利要求4所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路被配置成响应具有第一预定电平和第二预定电平之间的检测电平的电特性，启动模式选择信号。
6.根据权利要求5所述的多模式集成电路器件，其中，电特性包括阻值。
7.根据权利要求6所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路具有被配置成检测第二组输入/输出连接器的至少一个与外部设备的连接的有效模式和节电模式。
8.根据权利要求7所述的多模式集成电路器件，其中，在节电模式下，模式检测器电路与第二组输入/输出点的至少一个断开。
9.根据权利要求6所述的多模式集成电路器件，其中，控制器被配置成在第二模式下，将模式检测器电路与第二组输入/输出点的至少一个断开。
10.根据权利要求9所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路包括与第二组输入/输出点的至少一个耦合的参考电流发生器电路；和与参考电流发生器电路耦合和与第二组输入/输出点的至少一个耦合的连接检测电路，所述连接检测电路响应来自参考电流发生器电路的检测输出信号和响应第二组输入/输出点的至少一个上的信号，启动模式选择信号。
11.根据权利要求10所述的多模式集成电路器件，进一步包括将参考电压输出到参考电流发生器电路和连接检测电路的参考电压发生器电路，其中，连接检测电路响应参考电压、来自参考电流发生器电路的输出信号和第二组输入/输出点的至少一个上的信号，启动模式选择信号。
12.根据权利要求11所述的多模式集成电路器件，其中，控制器被配置成在第二模式下生成开关信号，和模式检测器电路包括响应开关信号，将模式检测器电路与第二组输入/输出点的至少一个断开的开关电路。
13.根据权利要求11所述的多模式集成电路器件，其中，参考电流发生器电路包括第一和第二电流源晶体管，这些电流源晶体管具有电流镜像特性，第二电流源晶体管拥有与连接检测电路的第一输入端耦合和与第二组输入/输出点的至少一个耦合的输出端；第一电阻，拥有与第一电流源晶体管的输出端耦合和与连接检测电路的第二输入端耦合的第一节点；第二电阻，拥有与第一电阻的第二节点串联的第一节点；和其中，连接检测电路被配置成响应连接检测电路的第一输入端上的电压和连接检测电路的第二输入端上的电压启动模式选择信号，当与第二组输入/输出点的至少一个耦合的外部设备的阻值大于第二电阻的阻值和小于第一电阻和第二电阻的总阻值时，选择第二模式。
14.根据权利要求13所述的多模式集成电路器件，其中，控制器被配置成生成模式检测样本信号，和模式检测器电路被配置成响应在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上、第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号。
15.根据权利要求14所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路进一步包括通过模式选择信号计时的移位寄存器电路，移位寄存器电路在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上检测到第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接之后，启动模式选择信号。
16.根据权利要求13所述的多模式集成电路器件，其中，第二模式包括通用串行总线(USB)协议模式。
17.根据权利要求13所述的多模式集成电路器件，其中，参考电流发生器电路进一步包括放大器，放大器拥有与来自参考电压信号发生器的参考电压信号耦合的第一输入端、与第二电阻的第一节点耦合的第二输入端和与第一和第二电流源晶体管的栅极耦合的输出端。
18.根据权利要求17所述的多模式集成电路器件，进一步包括与控制器耦合的系统总线；与系统总线耦合的ISO接口电路；与系统总线耦合的第二模式接口电路；和与系统总线耦合的存储器。
19.根据权利要求18所述的多模式集成电路器件，其中，存储器包括与系统总线耦合的随机访问存储器(RAM)；与系统总线耦合的非易失性存储器(NVM)；和与系统总线耦合的只读存储器(ROM)。
20.一种包括USB适配器模块和根据权利要求1所述的多模式集成电路器件的智能卡系统。
21.一种在集成电路基底上的多模式集成电路器件，多模式集成电路器件包括控制器，被配置成响应模式选择信号，在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816协议的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作；与第一模式下的操作相关联的第一组输入/输出点；与第二模式下的操作相关联的第二组输入/输出点；和模式检测器电路，与第二组输入/输出点的至少一个耦合并被配置成检测与第二组输入/输出点的至少一个连接的外部设备的阻值电平，和响应第一预定电平和第二预定电平之间的外部设备的阻值电平的检测，启动模式选择信号选择第二模式。
22.根据权利要求21所述的多模式集成电路器件，其中，第二模式包括通用串行总线(USB)模式。
23.根据权利要求22所述的多模式集成电路器件，其中控制器被进一步配置成响应模式选择信号，在遵从电气电子工程师学会(IEEE)1394协议的第三模式下工作；和模式检测器电路被配置成响应第二组输入/输出点的至少一个与USB外部设备的连接的检测，生成模式选择信号的第一值，和响应第二组输入/输出点的至少一个与IEEE 1394设备的连接的检测，生成模式选择信号的第二值。
24.一种在集成电路基底上的多模式集成电路器件，多模式集成电路器件包括控制器，被配置成响应模式选择信号，在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816协议的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作；与第一模式下的操作相关联的第一组输入/输出点；与第二模式下的操作相关联的第二组输入/输出点；和模式检测器电路，与第一组或第二组输入/输出点的至少一个耦合，并被配置成在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上检测与第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接，和响应在多个相继时刻上第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，驱动模式选择信号选择第一模式或第二模式。
25.根据权利要求24所述的多模式集成电路器件，其中，第二模式包括电气电子工程师学会(IEEE)1394协议模式或通用串行总线(USB)协议模式。
26.根据权利要求25所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路被配置成通过检测与第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个连接的外部设备的电特性，检测第一组输入/输出点的至少一个或第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接。
27.根据权利要求26所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路被配置成响应具有第一预定电平和第二预定电平之间的检测电平的电特性，启动模式选择信号。
28.根据权利要求27所述的多模式集成电路器件，其中，电特性是阻值。
29.根据权利要求28所述的多模式集成电路器件，其中，控制器被配置成在第二模式下将模式检测器电路与第二组的输入/输出点断开。
30.根据权利要求29所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路包括与第二组输入/输出点的至少一个耦合的参考电流发生器电路；和与参考电流发生器电路耦合和与第二组输入/输出点的至少一个耦合的连接检测电路，连接检测电路响应来自参考电流发生器电路的检测输出信号和第二组输入/输出点的至少一个上的信号，启动模式选择信号。
31.根据权利要求30所述的多模式集成电路器件，进一步包括将参考电压输出到参考电流发生器电路和连接检测电路的参考电压发生器电路，其中，连接检测电路响应参考电压、来自参考电流发生器电路的输出信号和第二组输入/输出点的至少一个上的信号，启动模式选择信号。
32.根据权利要求31所述的多模式集成电路器件，其中，控制器被配置成在第二模式下生成开关信号，和模式检测器电路包括响应开关信号，将模式检测器电路与第二组的输入/输出点断开的开关电路。
33.根据权利要求32所述的多模式集成电路器件，其中，模式检测器电路进一步包括通过模式选择信号计时的移位寄存器电路，移位寄存器电路在相隔模式检测样本信号限定的间隔的多个相继时刻上检测到第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接之后，启动模式选择信号。
34.根据权利要求32所述的多模式集成电路器件，其中，参考电流发生器电路进一步包括放大器，放大器拥有与来自参考电压信号发生器的参考电压信号耦合的第一输入端、与第二电阻的第一节点耦合的第二输入端和与第一和第二电流源晶体管的栅极耦合的输出端。
35.根据权利要求34所述的多模式集成电路器件，进一步包括与控制器耦合的系统总线；与系统总线耦合的ISO接口电路；与系统总线耦合的第二模式接口电路；和与系统总线耦合的存储器。
36.根据权利要求25所述的多模式集成电路器件，其中，第二模式包括通用串行总线(USB)模式。
37.根据权利要求36所述的多模式集成电路器件，其中控制器被进一步配置成响应模式选择信号，在遵从电气电子工程师学会(IEEE)1394协议的第三模式下工作；和其中，模式检测器电路被配置成响应第二组输入/输出点的至少一个与USB外部设备的连接的检测，生成模式选择信号的第一值，和响应第二组输入/输出点的至少一个与IEEE 1394设备的连接的检测，生成模式选择信号的第二值。
38.一种包括USB适配器模块和根据权利要求25所述的多模式集成电路器件的智能卡系统。
39.一种为被配置成在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作的多模式集成电路智能卡器件选择工作模式的方法，该方法包括检测与第二模式相关联的器件的输入/输出连接器与外部设备的连接；响应与第二模式相关联的器件的输入/输出连接器与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号；和响应模式选择信号的启动，在第二模式下操作该器件。
40.根据权利要求39所述的方法，当没有启动模式选择信号时，在第一模式下操作该器件。
全文摘要
集成电路基底上的多模式集成电路器件包括被配置成响应模式选择信号，在遵从国际标准化组织(ISO)规范ISO 7816的第一模式和与ISO 7816不同的第二模式下工作的控制器。第一组的输入/输出点与第一模式下的操作相关联，和第二组的输入/输出点与第二模式下的操作相关联。模式检测器电路与第二组输入/输出点的至少一个耦合并被配置成检测第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接，和响应第二组输入/输出点的至少一个与外部设备的连接的检测，启动模式选择信号选择第二模式。
文档编号G06K19/07GK1722432SQ20051007942
公开日2006年1月18日 申请日期2005年6月21日 优先权日2004年7月5日
发明者金灿容, 金钟哲 申请人:三星电子株式会社