基于gpio接口实现非接触式通信的系统、方法及智能卡的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及非接触式通信领域，特别是金融IC(Integrated Circuit，集成电路） 卡或移动支付行业，具体是涉及一种基于GPIO (General Purpose Input Output，通用输入 /输出）接口实现非接触式通信的系统、方法及智能卡。
【背景技术】
[0002] 智能卡用途越来越广泛，主要用途分为4大类：身份识别、支付工具、加密解密和 信息传递。智能卡在通信方式上可分为接触式和非接触式卡，非接触式卡因其刷卡方便快 捷，广泛应用于公交卡，银行卡，社保卡，身份证等众多领域。如果能将不同卡片的功能集成 在其他设备上，会减少随身携带的卡片数量，为人们的日常生活带来便利。典型的如最近兴 起的手机支付，将公交卡、银行卡等功能集成到手机SIM(Subscriber Identity Module，客 户识别模块）卡或者手机主板上。但是SM卡和手机主板上的芯片比常规的公交卡、银行卡 等尺寸小很多，无法在SM卡和手机主板上的芯片上布局足够大的天线来支持非接功能， 现有的解决方法通常是连接一个较大的软体天线在卡片上，但是该方法存在软体天线易折 断、占用设备空间、不美观等问题，并且要求芯片支持非接触式通信接口。然而，GPIO接口 因为使用广泛，很多芯片都支持该接口，而不支持非接触式通信接口。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是为了克服上述【背景技术】的不足，提供一种基于GPIO接口实现非 接触式通信的系统、方法及智能卡，能够在不支持非接触式通信接口的智能卡上实现非接 触式通信，有效增加智能卡芯片的可选类型，能够将天线集成到智能卡里面，保证智能卡的 外观跟普通卡一致，智能卡的结构更加坚固稳定。
[0004] 本发明提供一种基于GPIO接口的非接触式通信系统，包括邻近耦合设备ra)和基 于GPIO接口实现非接触式通信的智能卡，所述智能卡与PCD交互，交互的数据包括若干逻 辑1和若干逻辑0,所述智能卡包括数字非接触式桥DCLB接口、方波处理模块和带有GPIO 接口的微控制单元MCU，所述MCU包括4个通用输入输出GPIO引脚：GPI0_0引脚、GPI0_1 引脚、GPI0_2引脚和GPI0_3引脚；所述DCLB接口包括数字非接触式桥-输入输出DCLB_I0 引脚和数字非接触式桥-时钟DCLB_CLK引脚；
[0005] PCD将要发送的数据调制到载波上，并将载波发送到智能卡，智能卡的DCLB接口 接收到PCD发送的载波后，DCLB_CLK引脚发送与载波频率和相位相同的方波给方波处理模 块，方波处理模块对接收的方波进行分频处理，产生16分频方波、128分频方波和2048分频 方波，并将128分频方波输出到MCU的GPI0_2引脚，将2048分频方波输出到MCU的GPI0_3 引脚；DCLB_I0引脚根据载波的暂停，生成表示电平高低的方波，并将表示电平高低的方波 发送到MCU的GPI0_0引脚；
[0006] MCU根据GPI0_0引脚接收的方波，计算载波暂停的时间间隔，根据时间间隔和非 接触式IC卡标准协议IS014443规范中PCD发送数据的规定，解析载波的序列类型；再根据 载波的序列类型，解析PCD发送的数据是逻辑1还是逻辑0, MCU完成数据的接收；
[0007] MCU根据智能卡的行业规范对接收的数据进行处理，准备好需要发送的数据；MCU 根据GPIO_2引脚接收的128分频方波，计算一个位周期的时间；根据GPIO_3引脚接收的 2048分频方波，计算帧延迟时间FDT ;MCU根据自身需要发送的数据、计算出的位周期的时 间和FDT，控制GPIO_l引脚的输出：
[0008] MCU需要发送逻辑0时，在一个位周期的前半周期，MCU控制GPIO_l引脚输出低电 平到方波处理模块，方波处理模块接收到低电平时，仅在一个位周期的前半周期，将16分 频方波输出到DCLB接口的DCLB_IO引脚；DCLB接口以16分频方波作为副载波，对PCD发 来的载波进行负载调制；
[0009] MCU需要发送逻辑1时，在一个位周期的后半周期，MCU控制GPIO_l引脚输出高电 平到方波处理模块，方波处理模块接收到高电平时，仅在一个位周期的后半周期，将16分 频方波输出到DCLB接口的DCLB_IO引脚；DCLB接口以16分频方波作为副载波，对PCD发 来的载波进行负载调制；
[0010] P⑶根据IS014443规范中邻近卡PICC发送数据的规定，解析负载调制后的载波 的序列类型，再根据序列类型，解析MCU发送的数据是逻辑1还是逻辑0，MCU完成数据的发 送。
[0011] 在上述技术方案的基础上，所述DCLB_IO引脚根据载波的暂停，生成表示电平高 低的方波的具体过程为：当载波存在时，DCLB_IO引脚输出高电平；当载波暂停或消失时， DCLB_IO引脚输出低电平。
[0012] 在上述技术方案的基础上，所述DCLB接口采用DCLB接口芯片，或采用搭建的电 路。
[0013] 本发明还提供一种应用于上述系统的基于GPIO接口的非接触式通信方法，包括 以下步骤：
[0014] S1、P⑶将要发送的数据调制到载波上，并将载波发送到智能卡，智能卡的DCLB接 口接收到PCD发送的载波后，DCLB_CLK引脚发送与载波频率和相位相同的方波给方波处理 模块，方波处理模块对接收的方波进行分频处理，产生16分频方波、128分频方波和2048 分频方波，并将128分频方波输出到MCU的GPIO_2引脚，将2048分频方波输出到MCU的 GPIO_3引脚；DCLB_IO引脚根据载波的暂停，生成表示电平高低的方波，并将表示电平高低 的方波发送到MCU的GPIOJ)引脚，转到步骤S2 ;
[0015] S2、MCU根据GPIOJ)引脚接收的方波，计算载波暂停的时间间隔，根据时间间隔和 非接触式IC卡标准协议IS014443规范中PCD发送数据的规定，解析载波的序列类型；再根 据载波的序列类型，解析PCD发送的数据是逻辑1还是逻辑0,MCU完成数据的接收，转到步 骤S3 ;
[0016] S3、MCU根据智能卡的行业规范对接收的数据进行处理，准备好需要发送的数据； MCU根据GPIO_2引脚接收的128分频方波，计算一个位周期的时间；根据GPIO_3引脚接收 的2048分频方波，计算帧延迟时间FDT ;MCU根据自身需要发送的数据、计算出的位周期的 时间和FDT，控制GPIO_l引脚的输出：
[0017] MCU需要发送逻辑0时，在一个位周期的前半周期，MCU控制GPIO_l引脚输出低电 平到方波处理模块，方波处理模块接收到低电平时，仅在一个位周期的前半周期，将16分 频方波输出到DCLB接口的DCLB_IO引脚；DCLB接口以16分频方波作为副载波，对PCD发 来的载波进行负载调制；
[0018] MCU需要发送逻辑1时，在一个位周期的后半周期，MCU控制GPIO_l引脚输出高电 平到方波处理模块，方波处理模块接收到高电平时，仅在一个位周期的后半周期，将16分 频方波输出到DCLB接口的DCLB_IO引脚；DCLB接口以16分频方波作为副载波，对PCD发 来的载波进行负载调制，转到步骤S4 ;
[0019] S4、P⑶根据IS014443规范中邻近卡PICC发送数据的规定，解析负载调制后的载 波的序列类型，再根据序列类型，解析MCU发送的数据是逻辑1还是逻辑0，MCU完成数据的 发送，结束。
[0020] 在上述技术方案的基础上，步骤Sl中DCLB_IO引脚根据载波的暂停，生成表示电 平高低的方波的具体过程为：当载波存在时，DCLB_IO引脚输出高电平；当载波暂停或消失 时，DCLB_IO引脚输出低电平。
[0021] 在上述技术方案的基础上，所述DCLB接口采用DCLB接口芯片，或采用搭建的电 路。
[0022] 本发明还提供一种基于GPIO接口的非接触式通信智能卡，与邻近耦合设备ra)交 互，交互的数据包括若干逻辑1和若干逻辑0,所述智能卡包括数字非接触式桥DCLB接口、 方波处理模块和带有GPIO接口的微控制单元MCU