可充电智能卡充电系统、智能卡和读卡器的制作方法

本实用新型属于IC卡系统技术领域，尤其涉及可充电智能卡充电系统、智能卡和读卡器。

背景技术：

智能卡：将微电子芯片嵌入符合ISO 7816标准的卡基中，做成卡片形式。其中，请参阅图1，符合ISO 7816标准的智能卡模块具有8个触点，触点(引脚)及其作用分别为C1：电源电压(VCC)；C2：复位信号(RST)；C3：时钟信号(CLK)；C5：地(GND)；C6：编程电压(VPP)；C7：数据输入/输出(IO)；C4和C8为USB智能卡预留的DM/DP引脚；其中C1、C2、C3、C5、 C7为智能卡模块与读卡器进行接触通信所必须的。

智能卡与读卡器之间的通讯方式可以是接触式，也可以是非接触式。相对于只具有接触或者非接功能的传统IC卡，具备其他功能如按键、显示屏、OTP、蓝牙、声波等功能的智能卡已经逐渐出现。这些智能卡都需要电池来对集成电路供电，电池耗尽之后需要充电。标准IC卡读卡器并不具备给可充电智能卡连续充电的功能，可充电智能卡目前也没有标准的充电设备。

智能卡插入标准接触读卡器后，读卡器的VCC引脚会输出电压进行寻卡操作，寻卡电压从3V到5V再到1.8V。大多数卡支持3V供电，且当上层软件 10秒无操作后读卡器会断开电源供电，因此使用标准读卡器的VCC引脚给智能卡充电不可行。

部分读卡器通过使用预留的C4/C8触点给智能卡充电。该方式占用了USB 智能卡的DM/DP接口，对于USB接口的智能卡将无法使用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种可充电智能卡充电系统、智能卡和读卡器，旨在解决传统的技术方案中存在的标准IC卡读卡器并不具备给可充电智能卡连续充电的功能、可充电智能卡目前也没有标准的充电设备的问题。

一种可充电智能卡充电系统，包括智能卡和与所述智能卡匹配的读卡器；

其中，所述智能卡包括第一控制器、充电电路及电池，所述充电电路连接在所述电池和所述智能卡的C6引脚之间；

其中，所述读卡器包括第二控制器和电源控制电路，所述电源控制电路与所述第二控制器和所述读卡器上的C6触点连接；

其中，当所述读卡器检测到所述智能卡时，所述电源控制电路从所述读卡器的C6触点输出充电电源至所述智能卡的C6引脚以给所述电池充电。

优选地，所述充电电路具有二极管，该二极管的阳极接所述智能卡的C6 引脚，阴极接所述电池的正极。

优选地，所述电源控制电路为LDO电路、DC-DC电路或功率开关管。

优选地，所述读卡器包括与所述电源控制电路连接的电池。

优选地，所述读卡器还包括模拟开关，所述模拟开关用于选择所述第一控制器与所述第二控制器接通的通道；其中，所述读卡器还包括C4/C8触点，所述C4/C8触点用于接入来自所述第二控制器检测所述智能卡是否为符合所述读卡器充电标准的可充电智能卡的检测信号。

此外，还提供了一种读卡器，具有智能卡卡座和设于所述卡座上的金属触点，还包括控制器和电源控制电路。所述电源控制电路与所述控制器和所述读卡器上的C6触点连接；当所述读卡器检测到有匹配的智能卡时，所述电源控制电路从所述C6触点输出充电电源至所述智能卡的C6引脚以给所述智能卡的电池充电。

优选地，所述电源控制电路为LDO电路、DC-DC电路或功率开关管。

优选地，所述读卡器包括与所述电源控制电路连接的电池。

优选地，所述读卡器还包括模拟开关，所述模拟开关用于选择读卡器C4/C8 触点与所述控制器接通的通道；其中所述C4/C8触点用于接入来自所述控制器检测所述智能卡是否为符合所述读卡器充电标准的可充电智能卡的检测信号。

此外，还提供了一种智能卡，能与一读卡器配合插接，所述智能卡包括控制器、充电电路及电池，所述充电电路连接在所述电池和所述智能卡的C6引脚之间；所述智能卡的C6引脚用于接入给所述智能卡的电池充电的充电电源；

所述读卡器包括控制器和电源控制电路，所述电源控制电路与所述控制器和所述读卡器上的C6触点连接；

其中，当所述读卡器检测到所述智能卡时，所述电源控制电路从所述读卡器的C6触点输出充电电源至所述智能卡的C6引脚以给所述电池充电。

上述的可充电智能卡充电系统中的读卡器通过其C6触点给可充电的智能卡充电，既不影响读卡器进行读卡操作，同时又能给可充电智能卡进行充电。

附图说明

图1为智能卡芯片的引脚分布图；

图2为读卡器的卡座触点分布图；

图3为本实用新型第一实施例提供的可充电智能卡充电系统结构示意图；

图4为本实用新型第二实施例提供的可充电智能卡充电系统结构示意图；

图5为本实用新型较佳实施例中模拟开关的电路原理图；

图6为本实用新型一实施例中电源控制电路的电路原理图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1至图3，本实用新型优选的实施例中可充电智能卡充电系统包括智能卡10和与智能卡10匹配的读卡器20，读卡器20具有智能卡卡座(图未示)和设于卡座上的金属触点(请参阅图2)，智能卡10的结构示意、引脚及其作用如图1所示。

其中，智能卡10包括第一控制器MCU1、充电电路11及电池12，充电电路11连接在电池12和智能卡10的C6引脚之间；读卡器20包括第二控制器 MCU2和电源控制电路21，电源控制电路21与第二控制器MCU2和读卡器20 上的C6触点连接；其中，当读卡器20检测到智能卡10时，电源控制电路21 从读卡器20的C6触点输出充电电源至智能卡10的C6引脚以给电池12充电。本方案不占用USB通道，在能给智能卡10的电池12充电的同时，也可以在智能卡10上读写数据。

读卡器20上使用的卡座的触点除了对应智能卡10的8个触点外，还额外拥有两个C9、C10触点，这两个触点的作用为检测卡片是否插入到位。一般的用法为，C9触点连接到读卡器20芯片(第二控制器MCU2)的IO引脚上，IO 设置为带上拉输入；C10触点接GND引脚。当卡片插入读卡器20并与卡座触点接触到位后，智能卡10本身会压到C9触点使其向下接触到C10触点；当读卡器20芯片(第二控制器MCU2)连接C9触点的IO引脚检测到低电平后判断卡插入到位，此时读卡器20才会给卡片上电，并进行寻卡和卡通信等操作。

当读卡器20检测到卡片插入到位信号后，C6触点输出充电电源对智能卡 10进行充电。输出电源可以是5V或是其他能够对电池12充电的电压，5V电压可以由读卡器20的USB接口上的VCC提供或由单独的输入电源提供。当读卡器20使用USB接口连接计算机(PC)时，计算机可通过上位机软件与读卡器20通信，并对智能卡10进行读写操作，同时可以对可充电电池12进行充电。读卡器20中的电源控制电路21为LDO(低压差线性稳压)电路、DC-DC(直流稳压)电路或功率开关管。当使用读卡器20内部的电池来为卡内电池12充电时，需要利用升压电路对电池输出电压进行升压，电压可升至5V或其他充电电路11允许的输入电压范围内。

相应地，在智能卡10上C6引脚连接到卡片内充电电路11的输入引脚。当读卡器20的C6触点输出电源后，可以通过充电电路11给智能卡10内的电池12充电。充电电路11也可以放在读卡器20内，这样可以减少智能卡10内的器件数量，为其他器件的放置留出更多的空间。在智能卡10中的充电电路 11可以增加一个二极管，防止卡内电池12出现对地短路的现象。二极管阳极接卡C6引脚，阴极接电池12的正极。

更进一步的实施例中，请参阅图4，在上述可充电智能卡充电系统的基础上，当读卡器20检测到智能卡10后，并不立即给C6触点输出电源，而是先判断所插入的卡是否为符合该充电标准的可充电智能卡。如是对应的可充电智能卡，则C6触点输出电源，否则C6触点不输出电源。

由于智能卡10的C4/C8引脚定义为USB接口，所以对于C4/C8引脚的复用分为两种情况：

a)智能卡10具有USB功能。对于这种情况，可通过读卡器20内部第二控制器MCU2与智能卡10内的USB模块进行通信，得知智能卡10是否支持 C6引脚充电功能。第二控制器MCU2的作用为接收PC端软件下发的数据并传递给智能卡10，同时将智能卡10上传的数据转发给PC端软件。读卡器20在检测到智能卡10后，在PC与智能卡10通信的空闲时间段，由第二控制器MCU2 发送“智能卡10确认”信号。当收到智能卡10的正确响应信息后，将在C6 触点输出充电电源。

b)智能卡10不具有USB功能。对于这种情况，可由读卡器20内的第二控制器MCU2与智能卡10内部的第一控制器MCU1进行通信，使用C4/C8触点，通信协议可以是USB、I2C、UART或其他自定义的通信协议。智能卡10 内部的第一控制器MCU1可能不具有USB功能，可以选择使用比较简单的通信协议如I2C或UART。

参阅图4，对于以上两种情况，硬件上可以使用模拟开关22来控制切换 USB通道和I2C/UART通道。模拟开关22选择智能卡10的第一控制器MCU1 与读卡器20的第二控制器MCU2接通的通道，其中C4/C8触点用于接入来自第二控制器MCU2检测智能卡10是否为符合读卡器20充电标准的可充电智能卡的检测信号。通过复用C4/C8触点判断智能卡10是否支持对应的充电标准，只有当智能卡10本身符合读卡器20的充电标准时才会对C6引脚输出电源。

请参阅图4和图5，智能卡10上的C4/C8引脚连接到智能卡10的第一控制器MCU1的USB接口或其他IO口上。模拟开关22包括第一开关单元U1 和第二开关单元U2，其中：第一开关单元U1的引脚A接读卡器20的C4触点，第一开关单元U1的引脚B0接第二控制器MCU2的USB接口引脚 USB_DM，引脚B1接第二控制器MCU2的I2C接口I2C_SCL或UART接口 UART_TX；第二开关单元U2的引脚A接读卡器20的C8触点，第二开关单元U2的引脚B0接第二控制器MCU2的USB接口引脚USB_DP，引脚B1接第二控制器MCU2的I2C接口I2C_SDA或UART接口UART_RX，模拟开关 22的CONTROL引脚为读卡器20的第二控制器MCU2的控制引脚，默认情况下输出低电平，保证通道为USB通道。

读卡器20检测到卡插入信号后，第二控制器MCU2通过通道进行USB轮询操作。当一段时间内检测不到USB设备时，读卡器20将CONTROL设为输出高电平，并通过I2C或UART与智能卡10进行通信。若读卡器20通过USB 或I2C/UART与智能卡10正常通信并收到卡片正确回应，表示该智能卡10支持C6引脚充电方式，读卡器20此时再打开C6触点的输出电源。

电源控制电路21可通过LDO电路、DC-DC电路或MOS管电路等来实现。图6所示为N+P-MOS管实现的电源控制电路21，VCC_IN为电源控制电路21 的输入电源，VCC_OUT为电源控制电路21的输出电源，连接到C6触点。 POWER_CONTROL为电源控制引脚，当该引脚输出为低电平时，VCC_OUT 无电压输出；当POWER_CONTROL为高电平时，VCC_OUT有电压输出。

此外，请参阅图1至4，还提供了一种读卡器20，具有智能卡卡座和设于卡座上的金属触点，还包括第二控制器MCU2和电源控制电路21，电源控制电路21与第二控制器MCU2和读卡器20上的C6触点连接。当读卡器20检测到有匹配的智能卡10时，电源控制电路21从C6触点输出充电电源至智能卡10 的C6引脚以给智能卡10的电池12充电。

优选地，电源控制电路21为LDO电路、DC-DC电路或功率开关管。

优选地，读卡器20包括与电源控制电路21连接的电池。

优选地，所述读卡器20还包括模拟开关22，模拟开关22用于选择智能卡10的第一控制器MCU1与读卡器20的第二控制器MCU2接通的通道；其中 C4/C8触点用于接入来自所述第二控制器MCU2检测智能卡10是否为符合读卡器20充电标准的可充电智能卡的检测信号。

此外，还提供了一种智能卡10，智能卡10包括第一控制器MCU1、充电电路11及电池12，充电电路11连接在电池12和智能卡10的C6引脚之间；智能卡10的C6引脚用于接入给智能卡10的电池12充电的充电电源。

优选地，智能卡10还具备OTP电路、蓝牙电路、声波电路、显示电路及按键电路等。

上述的可充电智能卡充电系统中包括带有可充电电池12的智能卡10，以及能对智能卡10充电的读卡器20。读卡器20使用C6触点作为给电池12充电的电源输出，智能卡10使用C6引脚作为电池12的充电输入引脚，既不影响读卡器20进行读卡操作，同时又能给可充电智能卡10进行充电。

读卡器20为智能卡10充电的电源除了使用USB接口，也可通过电源适配器或者电池得到，使用读卡器20内部电池来为智能卡10内的电池12充电时，读卡器20需内置升压电路。

读卡器20通过复用C4/C8触点来判断智能卡10是否支持该充电方式。当智能卡10具有USB通道，读卡器20的第二控制器MCU2通过USB接口与智能卡内的第一控制器MCU1通信；当智能卡10不具有USB通道，读卡器20 的第二控制器MCU2通过I2C/UART或其他自定义的接口与智能卡10内的第一控制器MCU1进行通信，并判断卡是否支持C6引脚充电功能。通过模拟开关22或者其他类似电路可实现该功能。

通过读卡器20内的第二控制器MCU2实现对充电电源的输出控制，只有当智能卡10符合读卡器20对应的充电标准时才对智能卡10输出充电电源。

以上仅所述为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。