移动支付模块及穿戴支付设备的制作方法

本公开涉及移动支付技术领域，尤其涉及一种移动支付模块及穿戴支付设备。

背景技术：

目前，近距离无线通信(Near Field Communication，简称NFC)支付技术已经是一种非常成熟的近距离(小于10CM)支付通信方法，主要应用于银行卡、公交卡等标准智能卡以及具有NFC功能的手机等面积较大的产品和移动设备上。

随着低功耗蓝牙(Bluetooth Low Energy，简称BLE)技术的普及，以低功耗蓝牙(BLE)技术为基础的智能穿戴设备得到广泛普及，在其中众多类型的智能穿戴设备中，以智能手环和智能手表等腕带产品最受用户的欢迎，在智能手环和智能手表增加NFC支付功能也成为普遍的应用需求。

但是，为了适应人体的佩戴需求，智能穿戴设备的体积一般都比较小，质量也比较轻，导致智能穿戴产品的NFC天线面积也很小，达不到NFC天线正常的功能传输和数据通信的要求，因此无法实现在智能穿戴产品上加载NFC支付功能。

基于上述，现有的技术存在无法把NFC支付技术应用于智能穿戴设备上的问题，因此，本公开提供一种新的移动支付模块及穿戴支付设备。

在背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的问题，本公开提供一种移动支付模块及穿戴支付设备，以解决现有技术中无法实现在智能穿戴产品上加载NFC支付功能的技术问题。

本公开的其他特性和优点将通过下面的详细描述变得显然，或部分地通过本公开的实践而习得。

根据本公开的一个方面，提供一种移动支付模块，包括：

蓝牙芯片，具有蓝牙通信功能；

智能卡芯片，与蓝牙芯片连接，具有支付功能；

功率放大芯片，与智能卡芯片连接，具有对智能卡芯片的NFC通信信号进行放大和调整的功能；以及

NFC天线，与功率放大芯片连接，具有与第一设备进行通信的功能。

根据本公开的另一实施方式，NFC天线为在电路基板上刻蚀形成的环形线圈。

根据本公开的另一实施方式，蓝牙芯片通过ISO7816接口与智能卡芯片连接。

根据本公开的另一实施方式，蓝牙芯片通过SPI接口与功率放大芯片连接。

根据本公开的另一实施方式，蓝牙芯片中包括：

蓝牙通信单元，用于实现蓝牙芯片与第二设备之间的通信，传输第二设备发送给蓝牙芯片的业务指令以及蓝牙芯片的处理结果。

根据本公开的另一实施方式，蓝牙芯片中还包括：

功率放大与电源管理单元，用于监控功率放大芯片的工作状态，以保证功率放大芯片的工作状态符合智能卡芯片与NFC天线之间的信号传输要求。

根据本公开的另一实施方式，蓝牙芯片中还包括：

智能卡通信单元，用于接收应用指令以及控制指令，并将按照应用指令和控制指令处理的结果发送出去。

根据本公开的另一实施方式，蓝牙芯片中还包括：

串口通信单元，用于实现移动支付模块与外接功能模块的数据交换以及传输。

根据本公开的另一实施方式，所述蓝牙芯片中还包括：

支付控制单元，分别与所述蓝牙通信单元、所述功率放大与电源管理单元、所述智能卡通信单元以及所述串口通信单元均连接，用于通过蓝牙通信单元以及串口通信单元获取业务指令，并将所述业务指令分为智能卡应用指令、串口转送指令、功率放大管理指令、电源管理指令以及支付业务指令。

根据本公开的另一个方面，还提供一种穿戴支付设备，包括：

以上的移动支付模块；

穿戴功能模块，与移动支付模块连接；以及

电源模块，与穿戴功能模块连接。

基于上述技术方案可知，本公开的有益效果在于：

移动支付模块通过将蓝牙芯片智能卡芯片、功率放大芯片和NFC天线合封集成在一起，具备与第一设备进行NFC通讯能力，具备与第二设备进行蓝牙通讯能力与及，可与第三设备进行通讯串口通讯能力，智能穿戴设备可方便地集成移动支付模块，增加蓝牙与NFC支付功能。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本公开的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

图1为本公开一实施例中提供的一种移动支付模块的组成示意图。

图2为本公开一实施例中蓝牙芯片的结构示意图。

图3为本公开一实施例中移动支付模块在应用过程中的示意图。

图4为本公开一实施例中提供的一种穿戴支付设备的示意图。

图5为本公开另一实施例中提供的一种穿戴支付设备的示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本公开将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略它们的详细描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本公开的各方面。

为了在较小的天线面积上实现NFC通信功能，可以在智能卡芯片与NFC天线之间增加一个功率放大芯片，通过外接电源的提供电能，保证智能卡芯片和功率放大芯片可以正常工作。另外，为了减小尺寸和降低应用难度，可以把标准智能卡与功率放大芯片合封在一个芯片封装里，并在电路基板上蚀刻形成NFC天线，使得产品得以标准化。

以上把智能卡芯片与功率放大芯片合封在一个芯片封装里的方法，虽然可以解决NFC支付问题，但是如果将其应用在智能穿戴支付产品上，还是存在一些问题。

首先，NFC支付模块与蓝牙芯片分离，对于智能穿戴设备来讲，硬件集成度不高。其次，一般智能穿戴厂商都是消费电子厂商，对于NFC支付应用，特别是对消费支付系统、智能卡芯片的COS及applet应用不了解，只能做硬件集成，无法完成软件集成。最后，传统的NFC支付模块只适合近距离的支付交易环境，对于中远距离(1～10米)的交易场景(例如停车场的自动收费机)没有提供解决方法。

基于上述，本公开提供一种移动支付模块，图1示出本公开一实施例中提供的一种移动支付模块的组成示意图。如图1所示，该移动支付模块100包括：蓝牙芯片110、智能卡芯片120、功率放大芯片130以及NFC天线140，蓝牙芯片110具有蓝牙通信功能；智能卡芯片120与蓝牙芯片110连接，具有支付功能；功率放大芯片130与智能卡芯片120连接，具有对智能卡芯片120的NFC通信信号进行放大和调整的功能；NFC天线140与功率放大芯片130连接，具有与第一设备(图中未示出)进行通信的功能。

本公开提供的移动支付模块通过将蓝牙芯片与NFC支付模块合封集成在一起，在原有的具备蓝牙通信功能的模块上增加支付功能，同时通过在智能芯片卡与天线之间增加功率放大芯片，实现智能芯片卡与外部设备(例如消费设备POS机等)完成信号交换。

本实施例中的蓝牙芯片可以实现低功耗蓝牙(BLE)通信、串口通信协议等支付模块的业务功能处理与控制；智能卡芯片的内部安装有智能卡操作系统(JAVA COS)和applet应用程序，可以根据不同的应用场景，动态下载、安装、运行和删除applet应用程序；功能放大芯片配合智能卡芯片，实现NFC通信，对RF信号进行放大和调整。

本实施例中的天线可以为在电路基板上刻蚀形成的NFC天线，这样形成的内置NFC天线面积小，但是要想达到可以满足需求的通行功能，还需要有功率放大器配合使用，才能实现与外部POS机的信号交换。

本实施例中通过在电路基板上蚀刻NFC天线，把蓝牙芯片和功率放大芯片堆叠在智能卡芯片上，并智能卡芯片堆叠在电路基板上，并通过内部引线将其封装成一颗芯片。其中蓝牙芯片通过ISO7816接口与智能卡芯片连接，蓝牙芯片通过SPI接口与功率放大芯片连接，同时功率放大芯片与智能卡芯片以及NFC天线之间均有RF信号的传输和交换。

如图2所示出的蓝牙芯片的结构示意图，蓝牙芯片110中包括：蓝牙通信单元111、功率放大与电源管理单元112、智能卡通信单元113、串口通信单元114以及分别与蓝牙通信单元111、功率放大与电源管理单元112、智能卡通信单元113以及串口通信单元114均连接的支付控制单元115。

其中蓝牙通信单元111用于实现蓝牙芯片110与第二设备(未图示)之间的通信，传输第二外部模块发送给蓝牙芯片111的业务指令以及蓝牙芯片的处理结果。其中的第二设备可以是智能手机等移动终端，本实施例中的蓝牙通信单元111以低功耗蓝牙(BLE)协议为基础，实现移动支付模块与智能手机等移动终端之间的通信连接，传输智能卡的应用指令(ADPU)和业务控制指令，蓝牙通信单元111的主要功能包括：

1.进行蓝牙协议广播，与智能手机等移动终端进行绑定，建立蓝牙通信的通道；

2.通过蓝牙协议接收智能手机发送的应用业务指令。

3.通过蓝牙协议发送应用业务指令的处理结果到智能手机。

功率放大与电源管理单元112用于监控功率放大芯片130的工作状态，以保证功率放大芯片130的工作状态符合智能卡芯片120与天线140之间的信号传输要求。功率放大与电源管理单元112通过设置功率放大芯片130的硬件参数和电源管理电路的硬件参数，保证功率放大芯片130的工作状态符合智能卡芯片120与NFC天线140之间的RF信号传输要求，同时自动监控功率放大芯片的工作状态，通过电源管理电路设置其它硬件芯片的电源状态，从而可以减少不必要的电源消耗。

智能卡通信单元113用于接收支付控制单元115向智能卡芯片120发送应用指令以及控制指令，并将按照应用指令和控制指令处理的结果发送给支付控制单元115。通过智能卡通信单元113可以实现与智能卡芯片的通信，符合ISO7816协议的要求，主要功能包括：

1.接收支付控制单元115的智能卡芯片的应用指令(APDU)和控制指令，根据ISO7816协议的规范定义要求，对智能卡芯片进行操作，包括：

a)芯片复位，获得智能卡芯片的复位应答(ATS)；

b)协议选取，设置与智能卡芯片的协议类型和通信速率；

c)指令处理，按照选取的协议类型，对智能卡应用指令(APDU)进行协议打包，转换成符合ISO7816通信协议的传输协议数据单元指令格式(TPDU)，发送到智能卡芯片，并接收智能卡芯片的响应数据，再转换智能卡应用指令(APDU)的响应格式。

2.把智能卡芯片的应用指令和控制指令的处理结果发送到支付控制单元115。

串口通信单元114用于实现移动支付模块100与外接功能模块(可以是穿戴支付设备的其它功能模块)的数据交换以及传输，控制与业务指令发送到支付控制单元115，接收支付控制单元115的指令处理结果，并转发到其它功能模块。

支付控制单元115用于通过蓝牙通信单元111以及串口通信单元114获取业务指令，并将业务指令分为智能卡应用指令、串口转送指令、功率放大管理指令、电源管理指令以及支付业务指令。

支付控制单元115是移动支付模块的主要控制单元，主要接收各个单元传输的业务指令，对业务指令进行处理或转发，并通过各单元发送到其它设备模块，其主要功能包括：

1.接收外部设备通过蓝牙通信单元111或串口通信单元114发送的业务指令，并把指令分类为智能卡应用指令(APDU)、串口转送指令、功率放大管理指令、电源管理指令和支付业务指令(查询钱包余额，设置默认钱包等)。

2.把智能卡应用指令APDU通过智能卡通信单元113传送到智能卡芯片120，并通过智能卡通信单元113接收智能卡应用指令APDU的处理结果，然后通过蓝牙或串口发送到外部设备。

3.对功率放大管理指令和电源管理指令进行处理，通过设置功率放大芯片130和电源管理电路，实现移动支付模块的电源管理，并把处理结果和状态，通过蓝牙通信单元111或串口通信单元114发送到外部设备。

4.对支付业务指令进行处理，根据支付业务指令的定义，组织智能卡应用指令(APDU)序列，并把智能卡应用指令(APDU)序列通过智能卡通信单元113发送智能卡芯片120，通过智能卡通信单元113接收智能卡芯片120对智能卡应用指令(APDU)处理结果，并对结果进行分析和处理，转换成支付业务指令定义的响应格式，通过蓝牙通信单元111或串口通信单元114发送到外部设备。

上述的控制单元以及具有各种通信功能的通信单元运行在蓝牙芯片的内部，主要实现蓝牙通信、智能卡通信、串口通信、功率放大与电源管理、应用业务指令的解析与处理。

基于上述，本实施例提供的移动支付模块通过将蓝牙芯片与智能卡芯片集成封装，并利用功率放大芯片连接在智能卡芯片与天线之间，对信号进行放大和调整，应用NFC天线短距离通信和蓝牙中长距离通信的特点实现双模支付方式。

图3示出本实施例中的移动支付模块在应用过程中的示意图，该移动支付模块可以通过蓝牙芯片与第二设备(如智能手机等移动终端)进行蓝牙通信，或者通过串口通信与外部的控制模块(例如穿戴功能模块作为第三设备)连接并通过串口通信接收控制指令，再通过NFC天线与第一设备(如消费用POS机)进行近场通信(即NFC通信)，从而完成消费过程。

图4还示出根据本公开一实施例中提供的一种穿戴支付设备1000的示意图，该穿戴支付设备1000包括：移动支付模块100和电源模块200，由电源模块200为移动支付模块100提供电源。

图5还示出根据本公开另一实施例中提供的一种穿戴支付设备1000的示意图，穿戴支付设备1000’包括：移动支付模块100、电源模块200和穿戴功能模块300，穿戴功能模块300与移动支付模块100连接，电源模块200与穿戴功能模块300连接，由电源模块200为移动支付模块100和穿戴功能模块300提供电源。

该穿戴支付设备中的移动制度模块在原本就具备与第一设备进行NFC通讯能力的NFC支付模块上增加蓝牙通讯功能，使移动支付模块可直接与第二设备进行通讯，同时移动支付模块提供串口通讯功能，可与第三设备(也就是穿戴功能模块)进行通讯，智能穿戴设备可方便地集成NFC支付功能。

综上，本公开通过将NFC天线与蓝牙芯片以及智能卡芯片合封在一个标准芯片里，解决了智能穿戴设备(智能手环，智能手表等)因为体积小，无法在有限空间里加载NFC支付功能的问题，结合蓝牙与NFC支付模组的产品特性，解决了智能穿戴产品多样性与银行(公交)NFC支付产品标准性(规范性)的冲突问题。。

本领域技术人员应当意识到在不脱离本公开所附的权利要求所公开的本公开的范围和精神的情况下所作的变动与润饰，均属本公开的权利要求的保护范围之内。