专利名称：一种基于无线通信技术的Key设备的制作方法
技术领域：
本实用新型属于通信领域，涉及一种Key设备，尤其涉及一种基于无线通信技术 的Key设备。
背景技术：
随着因特网技术的快速发展，电子商务和网上交易以其方便，快捷等特点正在被 越来越多的人所接受，伴随网上银行的广泛应用，用户足不出户便可完成交易，付款，转账 等操作。但是这种网上交易方式的高度安全性令人担忧，所以实现交易双方对双方各自身 份的准确认证以及保护用户的账户，密码等个人信息的安全保障就显的尤为重要。因此需 要一种设备能够提供这种安全保障，来实现安全交易。现有的Key设备一般都采用通用串行总线(USB)接口与主机通信，因此又被称为 USB Key、U宝、U盾。Key设备的处理芯片内置对称与非对称算法模块，将用户“签名”操作 所使用的“私钥”加密存储在芯片内部，通过USB Key设备来设置和验证个人密码(PIN)的 正确性来“授权”用户进行“签名”操作，对交易进行确认。同时用户各种信息都是经过加 密传输和加密存储的，这使得用户个人信息的安全性得到切实保障。近些年来，无线通信技术发展迅速，无线通信在越来越多的领域得到应用。从蓝牙 耳机、无线鼠标到手机蓝牙，越来越多的电子产品开始无线化。然而，国内现有的USB Key 设备大都采用USB接口与主机通信，连接方式基本是直插或采用USB延长线等有线方式与 主机的USB 口连接。这种直接的机械接触和有线连接的方式给用户的使用增添了不便。
发明内容为解决现有技术存在的问题，本实用新型设计一种无线通信的新型Key设备，其 和主机的数据通信方式为无线方式。该无线通信方式可以是基于蓝牙技术、无线USB技术 (Wireless Universal Serial Bus，简称 WUSB)、Wi_Fi 技术以及 ZigBee 技术，实现 Key 设 备与主机的无线通信，用户使用起来更加方便、快捷。本实用新型采用的技术方案是一种基于无线通信技术的Key设备，由智能处理 芯片、无线通信模块、电源管理模块、存储模块、人机交互模块、外围电路和数据/控制总线 构成。其中，无线通信模块通过数据/控制总线连接到智能处理芯片。无线通信模块用于 Key设备与主机或终端之间的无线通信；智能处理芯片收到主机的信息后，根据信息类型 做出相应的指令处理，并根据需要完成一系列的加解密，数据存储等操作；智能处理芯片通 过数据/控制总连接存储模块实现对片外扩展的存储空间进行管理，存储空间用于存放一 些安装程序、驱动程序等；智能处理芯片通过数据/控制总线连接并管理人机交互模块，人 机交互模块包括液晶显示屏、语音模块、按键、以及指示灯等，人机交互模块可以实现信息 的显示、播放、和用户按键等功能。进一步地，所述智能处理芯片集成了微处理器、硬件真随机数发生器、高性能的对 称算法模块，所述模块支持DES、3DES、SCB2、SSF33算法、RSA密钥对生成和加解密算法单元、存储单元、接口单元、中断、复位等模块。所述无线通信模块可以采用以下实现方式蓝牙模块、无线USB模块、Wi-Fi模块 和ZigBee模块。其中，蓝牙模块包括基带处理器、闪存、电压调节模块、射频模块和内部时钟。通信 协议可支持BlueToothvl. 2、v2. O、v2. 1或ν3· O协议，提供UART、PCM、I2C标准接口与智能 处理芯片通信，蓝牙模块主要用于发送、接收并处理蓝牙无线信号。其中，所述无线USB模块为符合通信协议的无线信号收发装置，由无线USB设备控 制器和物理接口收发器组成，用于发送、接收并处理无线USB信号，实现智能处理芯片同安 装了 WUSB收发装置的主机进行数据交换，其通信协议符合WUSB Vl. O标准。其中，所述Wi-Fi模块为符合IEEE 802. Ilb标准的无线信号收发装置，由网关芯 片和基带收发器组成，用于发送、接收并处理Wi-Fi信号。其中，所述ZigBee模块为符合IEEE 802. 15. 4标准的无线信号收发装置，由射频 信号收发器和信号处理器组成，用于发送、接收并处理ZigBee信号。无线通信模块的四种实现方式都工作在2. 40GHZ-2. 48 GHz，ISM Band,用于实现 智能处理芯片同主机进行无线通信。进一步地，所述天线模块用于收发符合相应信号类型的射频信号。进一步地，所述电源管理模块为存储模块、人机交互模块、无线通信模块以及智能 处理芯片提供电源，同时对电源的工作模式进行控制。进一步地，所述存储模块为外部扩展数据存储器，可以由Flash、EEPROM、EPR0M、 NAND Flash组成，在USB有线模式下可以作为U盘或光盘等存储设备，存放一些安装程序、 驱动程序等。进一步地，所述人机交互模块可包括以部分液晶、语音、按键、指示灯等。进一步地，所述外围电路又称周围电路、辅助电路，包括芯片的外部时钟信号发生 电路、复位信号发生电路等。进一步地，所述数据/控制总线，在本实用新型中被多处用到，其用于两模块间连 接和通信，其连接方式和通信方式为串行或并行。进一步地，所述一种基于无线通信技术的Key设备还可以保留原有的有线USB接 口，USB控制器可以集成于智能处理芯片内部，也可为单独的USB模块通过数据/控制总线 连接到智能处理芯片，其支持的通信协议可以是USB1. 0、USB2. 0和USB 3. 0低速、全速和高 速通信。通过开关或人机交互模块实现对有线通信和无线通信两种通信方式间的切换。本实用新型具有的有益效果1)操作方便用户使用时无须插拔Key设备，只需将设备放在安有蓝牙模块或 WUSB模块或Wi-Fi模块的主机附近便可使用此Key设备，使用起来更加方便、快捷。2)活动性强使用的过程中不用和主机进行机械接触，更高活动性，同时减小过 失损坏的发生概率。3)安全性高添加人机交互模块可以实现信息的显示、播放、和用户按键等功能， 用户可以对交易流程进行干预，对交易信息进行再次确认，防止被外部攻击、篡改和远程绑 架，安全性更高。4)扩展性强添加一些外围存储设备，还可作为安全U盘、光盘等设备使用，扩展性更强。5)适用性强与无线Key设备通信的主机不仅仅是电脑，还可以是手机等其他设备。
图1为本实用新型所述一种基于无线通信技术的Key设备的结构示意图；图2为本实用新型所述一种基于无线通信技术的Key设备的智能处理芯片内部结 构示意图。其中，1-智能处理芯片、2-无线通信模块、3-电源管理模块、4-存储模块、5-人机 交互模块、6-外围电路、7-和数据/控制总线、100- CPU、200-总线、101-中断、102-复位、 207-定时器、206- USB控制器、208-通用I/O 口和其他通信接口、104-安全模块、201-对称 与非对称算法模块、202-硬件真随机数发生器。
具体实施方式
下面结合具体实施方式
和优选的实施例作为具体的说明，但不作为对本实用新型 的限制。如图1所示，一种基于无线通信技术的Key设备由智能处理芯片1、无线通信模块 2、电源管理模块3、存储模块4、人机交互模块5、外围电路6和数据/控制总线7构成。.其中，智能处理芯片1是整个设备的核心组件，内部结构如图2所示，应具备以下 实现key设备功能所必需的模块CPU100，对称与非对称算法模块201 (支持国密算法)，存 储器103，硬件真随机数发生器202，中断101，复位102，定时器207、USB控制器206、通用 I/O 口和其他通信接口 208，以及安全模块104，各模块通过总线200相互连接。智能处理芯片1通过数据/控制总线7分别连接上无线通信模块2、存储模块4、 和人机交互模块5，这些模块都接受智能处理芯片1的控制。电源管理模块3通过电源控制电路与智能处理芯片1相连，为工作在无线模式时 的整个设备提供电源，其提供的电源具有高稳定性、高续航性。所述电源管理模块由纽扣电 池、可充电电池和电源控制电路组成。同时，通过普通的开关电路或者是通过人机交互模块 5的按键功能和智能处理芯片1共同来控制无线模块的开启、关闭，以及对电源的功耗进行管理。无线通信模块2采用以下几种实现方式中的一种蓝牙方式、无线USB方式、Wi-Fi 方式。1.蓝牙方式，所述蓝牙模块的工作频段为2. 40GHz - 2. 48GHz，模块通信协议可支 持BlueTooth VI. 2、V2. 0、V2. 1、或V3. 0协议，功率等级CLASS 2，有效距离通常在10米 以内，模块内部包括处理芯片、接口模块、闪存、电源控制模块和内部时钟等主要部分，提供 UART、PCM、I2C等标准接口与智能处理芯片1连接通信。2.无线USB模式，所述无线USB模式工作频段2. 40GHz - 2. 48GHz，通信协议符合 标准无线USB V1.0通信协议。该模块由无线USB设备控制器(MAC控制器)和物理接口收 发器(PHY)组成，通过数据/控制总线7和智能处理芯片1连接。通过天线模块收取和发 送无线USB信号。[0038]3. Wi-Fi模式，所述Wi-Fi模块工作频段2. 40GHz - 2. 48GHz，模块由基带收发器、 网关芯片、以及射频滤波器组成，通信符合IEEE 802. Ilb标准，通过数据/控制总线7和智 能处理芯片1连接。设备通过天线模块收取和发送无线Wi-Fi信号，通过模块对信号进行 处理和转换，实现设备和主机的数据交互。4. ZigBee模式，所述ZigBee模块工作频段2. 40GHz - 2. 48GHz，模块由射频信号 收发器和处理芯片组成，通信符合IEEE 802. 15. 4标准，通过数据/控制总线7和智能处理 芯片1连接。设备通过天线模块收取和发送无线ZigBee信号，通过模块对信号进行处理和 转换，实现设备和主机的数据交互。天线可以通过芯片内嵌、板载、插针等外置方式与信号处理模块连接，用于收发相 应频段和类型的无线信号。无线通信模块2将智能处理芯片1发送的数字信号进行信号处 理和转换，经天线发送给主机；并通过天线接受主机下发的无线信号，经转换后，变为数字 信号输入智能处理芯片1进行指令处理。以上几种实施方式均可实现主机与设备的通信无线化。其中，USB控制器8可以由智能处理芯片1内部集成或采用外置方式，使设备既可 工作在无线模式的同时，也可切换到传统的有线USB接口工作模式，实现双接口，多模式。其中所述人机交互模块5是为增强本实用新型的特殊功能而设计的模块。可以不 存在，也可以由按键、液晶、语音、指示灯等模块中的一个或几个组成。进一步地，智能处理芯片1通I/O 口连接按键，使用户实现“确认” “取消”以及上 下翻页等功能按键。进一步地，智能处理芯片1通过数据/控制总线7连接液晶，可以实现一些关键信 息的显示功能，用户可以通过查看液晶屏上显示的内容对一些信息(如交易、转帐等)进行 再次确认。进一步地，智能处理芯片1通过数据/控制总线7连接语音模块，可以实现一些信 息的语音播放功能。进一步地，智能处理芯片1通过I/O连接LED，可以显示设备工作状态的指示灯。要使设备工作还需向智能处理芯片1下载COS程序。本实用新型中的所有附图内的元件尺寸和距离均为示意作用，不具有限制作用， 具体应用过程会与此有所区别。最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制。尽 管参照实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用 新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其 均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
权利要求一种基于无线通信技术的Key设备，其特征在于所述无线通信技术的Key设备包括智能处理芯片(1)、无线通信模块(2)、电源管理模块(3)、存储模块(4)、人机交互模块(5)、外围电路(6)和数据/控制总线(7)，其中，无线通信模块(2)通过数据/控制总线(7)连接到智能处理芯片(1)上。
2.根据权利要求1所述的一种基于无线通信技术的Key设备，其特征在于所述智能 处理芯片(1)包括CPU (100)，对称与非对称算法模块(201 )，存储器(103)，硬件真随机数 发生器(202)，中断(101)，复位(102)，定时器(207)、USB控制器(206)、通用I/O 口和其他 通信接口(208)，以及安全模块(104)，各模块通过总线(200)相互连接。
3.根据权利要求1所述的一种基于无线通信技术的Key设备，其特征在于所述无线 通信模块(2)可为蓝牙模块、无线USB模块、Wi-Fi模块和ZigBee模块其中之一。
4.根据权利要求1所述的一种基于无线通信技术的Key设备，其特征在于所述数据/ 控制总线(7)其连接方式和通信方式为串行或并行。
5.根据权利要求1所述的一种基于无线通信技术的Key设备，其特征在于所述电源 管理模块(3 )由纽扣电池、可充电电池和电源控制电路组成。
6.根据权利要求1所述的一种基于无线通信技术的Key设备，其特征在于所述基于 无线通信技术的Key设备包括有线USB接口和无线传输两种通信方式，且两种方式可切换。
7.根据权利要求1所述的一种基于无线通信技术的Key设备，其特征在于所述存储 模块(4)为片外扩展数据存储器，可以由Flash、EEPR0M、EPR0M、NAND Flash等构成，通过数 据/控制总线(7)连接到智能处理芯片(1)。
专利摘要本实用新型涉及一种无线通信的新型Key设备，由智能处理芯片、无线通信模块、电源管理模块、存储模块、人机交互模块、外围电路和数据/控制总线构成。其中，无线通信模块通过数据/控制总线连接到智能处理芯片。其无线通信模块和主机的数据通信方式为无线方式。该无线通信方式可以是基于蓝牙技术、无线USB技术(WirelessUniversalSerialBus，简称WUSB)、Wi-Fi技术以及ZigBee技术，实现Key设备与主机的无线通信，用户使用起来更加方便、快捷。
文档编号H04W84/18GK201741146SQ20102024586
公开日2011年2月9日 申请日期2010年7月2日 优先权日2010年7月2日
发明者丁明勇, 付睿, 车树明 申请人:恒宝股份有限公司