一种终端智能卡接口扩展系统及其控制方法与流程

本发明涉及智能卡领域，尤其是一种终端智能卡接口扩展系统及其控制方法。

背景技术：

rfid(radiofrequencyidentification)又称无线射频识别，是一种通信技术，可通过无线电讯号识别特定目标并读取相关数据。

现有技术中，随着rfid应用的领域越来越多，更多的人感受到了rfid技术带来的便利与高效。很多场合下都使用到rfid手持终端，加之rfid手持终端还配置有3g、wifi、蓝牙、gps等无线通讯模块，构成整个rifd应用系统，rfid作为手持终端的数据采集层模块，有的手持终端还需增加一维条码扫描模块、红外通讯以及ic卡。在一些特定行业中，为数据传输和存储安全考虑，还需要加入psam卡模块。上述模块中ic卡和psam卡都遵循iso7816规范的智能卡。目前主流的手持机硬件平台集成度相对较高，具有丰富的接口资源，但是在产品设计中面对这么多的智能卡接口时也显得捉襟见肘。

因此，在智能卡接口资源极其稀缺的条件下，而ic卡、psam卡等外设又不能少的情况下，一般都采用分时复用的方法解决上述问题，根据已了解的应用选择不同的组合对同一接口进行分时复用。其中一个模块工作时，其他模块全部停止工作，且通过电子开关断开与该主控的物理连接。这种方案存在以下缺点：

1、最为直接的缺陷是，一张智能卡在使用时其他智能卡必须处于关闭状态，同时只能使用一张智能卡，在实际应用中具有很大的局限性。

2、存在一个系统可靠性的问题，一个智能卡接口接多张智能卡，若一张智能卡出现故障，有可能直接导致与该智能卡并行的所有智能卡均无法正常使用。

3、部分设计采用了电子开关将同一个智能卡接口上的智能卡进行隔离，防止一张智能卡出现故障直接导致其他智能卡无法正常使用，但是当一张智能卡出现故障时往往会影响电子开关的稳定性，在具体应用中经常出现一张智能卡正在使用中突然出现智能卡通讯失败，重新启动又能正常使用的情况。

因此，智能卡接口问题亟待解决。

技术实现要素：

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的是提供一种终端智能卡接口扩展系统，用于扩展终端的智能卡接口数量。

为此，本发明的第二个目的是提供一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法，用于对智能卡的数据发送进行控制。

本发明所采用的技术方案是：

第一方面，本发明提供一种终端智能卡接口扩展系统，包括终端主控电路和接口扩展电路，所述接口扩展电路用于扩展多个智能卡接口，所述终端主控电路与所述接口扩展电路连接，所述接口扩展电路的智能卡接口与智能卡连接。

进一步地，所述终端智能卡接口扩展系统还包括电平转换电路，所述终端主控电路通过所述电平转换电路与所述接口扩展电路连接。

进一步地，所述电平转换电路为可配置参数的电平转换电路。

进一步地，所述终端智能卡接口扩展系统还包括多个电平匹配电路，所述智能卡接口通过所述电平匹配电路与所述智能卡连接。

进一步地，所述电平匹配电路包括多个匹配电阻，所述智能卡与所述匹配电阻的一端连接，所述匹配电阻的另一端与所述智能卡接口连接。

进一步地，所述终端智能卡接口扩展系统还包括多个保护电路，所述智能卡与所述电平匹配电路的中心节点与所述保护电路连接。

进一步地，所述保护电路包括多个esd保护二极管，所述智能卡与所述电平匹配电路的中心节点与所述esd保护二极管的负极连接，所述esd保护二极管的正极接地。

进一步地，所述接口扩展电路包括atmel公司的samd20系列的微控制器。

第二方面，本发明提供一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法，应用于所述的终端智能卡接口扩展系统，包括以下步骤：

接口扩展电路接收终端主控电路发送的智能卡配置命令和/或智能卡发送数据命令，所述智能卡发送数据命令用于指定智能卡发送数据给外设；

所述接口扩展电路根据所述智能卡配置命令配置智能卡接口的使能、波特率、fifo长度和超时时间；

所述接口扩展电路根据所述智能卡发送数据命令控制指定的智能卡进行数据发送。

进一步地，所述终端智能卡接口扩展系统的控制方法还包括：

所述智能卡接口接收数据；

累计所述数据的长度，判断所述数据的长度大于所述fifo长度时，所述接口扩展电路将接收到的数据打包发送给所述终端主控电路。

本发明的有益效果是：

本发明中一种终端智能卡接口扩展系统，设置接口扩展电路用于扩展出多个智能卡接口，终端主控电路与接口扩展电路连接，接口扩展电路的智能卡接口与智能卡连接，实现对终端的智能卡接口数量进行扩展，一个智能卡对应与一个智能卡接口连接，稳定性良好，克服现有技术中，一个智能卡接口接多张智能卡，若一张智能卡出现故障，有可能直接导致与该智能卡并行的所有智能卡均无法正常使用的技术问题。另外，一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法，完成对智能卡的数据发送进行控制，多个智能卡可同时进行数据发送，它们之间互不影响，无需采用电子开关，系统的稳定性好；克服了现有技术中，一张智能卡在使用时其他智能卡必须处于关闭状态，同时只能使用一张智能卡，在实际应用中具有很大的局限性；且部分设计采用了电子开关将同一个智能卡接口上的智能卡进行隔离，但是，当一张智能卡出现故障时往往会影响电子开关的稳定性的技术问题。

另外，本发明中一种终端智能卡接口扩展系统还通过采用电平转换电路进行电平转换，保证终端主控电路与接口扩展电路之间的可靠通信。

附图说明

图1是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的一具体实施例结构框图；

图2是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的一具体实施例示意图；

图3是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的接口扩展电路的一具体实施例电路图；

图4是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的电平转换电路的一具体实施例电路图；

图5是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的电平匹配电路和保护电路的一具体实施例电路图；

图6是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法的数据发送控制步骤的一具体实施例流程图；

图7是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法的数据接收控制步骤的一具体实施例流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

一种终端智能卡接口扩展系统，参考图1，图1是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的一具体实施例结构框图；包括终端主控电路和接口扩展电路，接口扩展电路用于扩展多个智能卡接口，终端主控电路与接口扩展电路连接，接口扩展电路的智能卡接口与智能卡连接。实现了对终端的智能卡接口数量进行扩展，一个智能卡对应与一个智能卡接口连接，智能卡之间的工作不会相互影响，智能卡的工作稳定性良好，克服现有技术中，一个智能卡接口接多张智能卡，若一张智能卡出现故障，有可能直接导致与该智能卡并行的所有智能卡均无法正常使用的技术问题。本实施例中，终端主控电路为终端的主控中心，其中，终端可以是rfid手持终端等可以连接智能卡的终端设备。为了保证终端主控电路与接口扩展电路之间的可靠通信，终端智能卡接口扩展系统还包括电平转换电路，用于转换终端主控电路的电平信号以使其适用于接口扩展电路，终端主控电路通过电平转换电路与接口扩展电路连接。另外，终端智能卡接口扩展系统还包括多个电平匹配电路，一个智能卡接口通过一个电平匹配电路与一个智能卡连接(如电平匹配电路1和智能卡1)，电平匹配电路是使得扩展得到的智能卡接口能与其所连接的智能卡匹配使用，不会因为两者的电平不同而影响智能卡的功能的正常使用。最后，终端智能卡接口扩展系统还包括多个保护电路，一个智能卡与一个电平匹配电路的中心节点与一个保护电路连接，保护电路用于保护接口扩展电路不受静电信号所破坏。

具体地，终端主控电路包括处理器，参见图2，图2是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的一具体实施例示意图；处理器可采用mtk公司的mt6753处理器cpu，处理器cpu作为终端设备的主控中心，可控制接口扩展电路和智能卡的工作。另外，参见图3，图3是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的接口扩展电路的一具体实施例电路图；接口扩展电路包括atmel公司的samd20e系列的微控制器mcu，该系列器件的io口可灵活配置为iic、spi、uart等串行接口，本实施例中，io口被配置为uart并遵循iso7816协议以用于外接智能卡。由于mt6753处理器的串口电平为1.8v，而外接的mcu的io电平通常有1.8v与3.3v，为了提高通信兼容性，在终端主控电路和接口扩展电路之间增加了电平转换电路，参见图4，图4是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的电平转换电路的一具体实施例电路图；电平转换电路选用ti公司sn74lvc系列芯片，该系列芯片数据方向可配，电平转换标准可配，使用灵活。具体地，选用sn74lvc16t245型号的芯片，其转换电平的电压水平可通过芯片的c3/h3与c4/h4管脚所接电平确认；芯片使能可通过a6与k6管脚的电平控制；信号方向可通过芯片的a1与k1管脚电平控制。本实施例中，是将电平信号从1.8v转换成2.8v，所以c3/h3接1.8v电平，c4/h4接2.8v电平。电平转换电路为可配置参数的电平转换电路，终端主控电路或者接口扩展电路替换时，通过修改电平转换电路的配置参数，可以使得电平转换电路仍然可以为终端主控电路和接口扩展电路提供电平转换服务，保证电平转换电路的兼容性。

参见图3和图4，本实施例中，利用接口扩展电路的samd20e系列mcu扩展三个智能卡接口。tp10、tp11、tp12、tp13、tp14等五个信号测试点是用于mcu软件升级接口；r48、c39构成简单的rc复位电路；x1、c92、c93构成时钟电路。rxd_cpu、txd_cpu为终端主控电路的串口信号经过电平转换电路转换后得到的ttl电平信号；sam1_rst/sam1_io/sam1_clk、sam2_rst/sam2_io/sam2_clk、sam3_rst/sam3_io/sam3_clk信号为扩展出来的三组智能卡接口信号；接口扩展电路的samd20e系列mcu利用其io口的复用性(既能做普通io，又能做智能卡接口)实现智能卡接口的扩展；通过选用atmel品牌同系列中不同型号的mcu来实现扩展智能卡接口数量可选，不需要修改软件直接兼容不同数量智能卡接口的扩展，在硬件上实现智能卡接口数量的灵活扩充，不同的智能卡可单独的连接在独立的智能卡接口上，保证智能卡能够实时同步工作。另外，现有技术中，接口扩展电路对数据校验功能缺失，只负责数据的接收，不判断接收的数据是否合法。即使由于干扰或者其他原因导致数据失真、错位、丢失等现象，没有判断机制以保证接收数据的准确性。而本实施例中的接口扩展电路具有数据校验功能，能保障数据的完整性；还具有主机未收到数据自动重发功能；可配置大小的fifo；各智能卡接口同步通讯的实时性等机制有效的提高了系统的易用性，可靠性，稳定性、安全性。

参见图2，在智能卡与mcu(即接口扩展电路)之间添加电平匹配电路和保护电路用于防止器件之间的差异性而导致工作不稳定，电平匹配电路和保护电路为电平匹配与保护电路。参见图3和图5，图5是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的电平匹配电路和保护电路的一具体实施例电路图；图5中，以电平匹配与保护电路1为例进行说明，电平匹配电路包括多个匹配电阻，如电阻r412、r413和r414，它们为智能卡与智能卡接口的匹配电阻，其中，还包括智能卡插座con410，用于插入智能卡以建立智能卡与电平匹配电路的连接；具体地，智能卡与匹配电阻的一端连接，匹配电阻的另一端与智能卡接口连接。保护电路包括多个esd保护二极管(如esd保护二极管q410、q411、q412和q413)，智能卡与电平匹配电路的中心节点与esd保护二极管的负极连接，esd保护二极管的正极接地，防止静电将接口扩展电路的mcu损坏。在mcu与智能卡之间添加电平匹配电路和保护电路，保证每个扩展的智能卡接口能够外接不同的智能卡。

实施例2

一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法，应用于所述的终端智能卡接口扩展系统，包括数据发送控制步骤，参考图1和图6，图6是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法的数据发送控制步骤的一具体实施例流程图；数据发送控制步骤包括：

接口扩展电路的mcu侦听终端主控电路(即主机)的串口发送过来的控制命令，如果收到终端主控电路(即主机)发送的控制命令，则解析控制命令以根据不同的控制命令执行相应的动作。控制命令包括智能卡配置命令和/或智能卡发送数据命令，智能卡配置命令用于配置相应的智能卡接口的使能、波特率、fifo、超时时间等工作参数；智能卡发送数据命令用于指定智能卡发送数据给外设。

接口扩展电路根据所述智能卡配置命令配置智能卡接口的使能、波特率、fifo长度和超时时间等参数，配置智能卡接口后立即生效，并会将处理结果发送给主机。

所述接口扩展电路根据所述智能卡发送数据命令控制指定的智能卡进行数据发送。具体地，mcu收到智能卡发送数据命令后首先会对发送缓冲进行检查，如果发送缓冲无法放入发送内容，则会发送一条错误帧给主机，通知其错误原因。如果发送缓存能放入发送内容，mcu会利用智能卡驱动自动发送智能卡数据，并将结果返回给主机。

一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法，完成对智能卡的数据发送进行控制，多个智能卡可同时进行数据发送，它们之间互不影响，无需采用电子开关，系统的稳定性好；克服了现有技术中，一张智能卡在使用时其他智能卡必须处于关闭状态，同时只能使用一张智能卡，在实际应用中具有很大的局限性；且部分设计采用了电子开关将同一个智能卡接口上的智能卡进行隔离，但是，当一张智能卡出现故障时往往会影响电子开关的稳定性的技术问题。另外，fifo大小可设置的智能卡接口解决不同应用对智能卡缓存要求不一致的问题。

进一步地，终端智能卡接口扩展系统的控制方法还包括数据接收控制步骤，数据接收控制步骤包括：

所述智能卡接口接收数据；

累计所述数据的长度，判断所述数据的长度大于所述fifo长度时，所述接口扩展电路将接收到的数据打包发送给所述终端主控电路。

通过累积到一定数据长度后再将数据打包发送给终端主控电路，减少了接口扩展电路的数据中断，有效减少mcu开销。

参考图7，图7是本发明中一种终端智能卡接口扩展系统的控制方法的数据接收控制步骤的一具体实施例流程图，在主机配置好智能卡接口后，智能卡接口开启接收中断，智能卡接口收到智能卡数据输入后，将智能卡数据放入fifo中。在收到智能卡数据并且已收智能卡数据长度大于主机配置的fifo长度时，mcu将收到的数据打包成数据帧发送给主机。如果长时间智能卡接口没有数据，没有数据输入的时间大于主机配置的超时时间时，将收到的数据打包成数据帧发送给主机。设置超时时间，以保证智能卡数据被可靠接收，防止数据丢失。

以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。