专利名称：一种智能卡读卡连接设备的制作方法
技术领域：
本发明属于计算机硬件设备的设计技术领域，具体涉及一种可用来通过USB或SD/MMC等高速接口读取新型的、具有高速接口的智能卡的计算机外设连接设备。
背景技术：
计算机目前已有的内置外设连接设备很多，如USB接口，SD卡接口，1394接口等。这些接口能够将计算机和不同消费类电子产品有机地联系在一起，起到对这些电子产品的功能控制、数据存取、内容更新等作用。同时也大大提高了计算机的运算能力和对独立外设设备的控制能力。
智能卡(Smart Card)是将集成电路芯片嵌于塑料基片中，封装成卡的形式。目前主流的智能卡具有有限的数据存储和处理能力。主要用于存储、逻辑加密或实现一定的运算处理等不同应用领域。传统的接触式智能卡具有八个触点，通过符合ISO/IEC 7816协议标准的接口与读卡器进行信息传递。其八个触点中有五个(电源、地、复位、时钟和数据)已在ISO/IEC7816协议中明确定义。其余的三个触点尚未正式定义，仍有功能扩展的余地。移动电话手机中使用的SIM卡就属于智能卡的一种。SIM卡除符合ISO/IEC 7816标准外，还受到ETSI的GSM11.11等标准的约束。其时钟频率一般在1MHz到5MHz之间工作，数据的传输速率通常在150K比特/秒以下。最高不超过600K比特/秒。在智能卡的存储容量比较小(几十K字节量级)时，这种数据传输速率已经是足够了。
在计算机中的高速接口，比如USB，比SIM接口的速率高得多。USB1.1可以提供的速率在12M比特/秒，而USB2.0可提供的数据传输速率更可高达480M比特/秒。而SD/MMC接口也可以提供25M比特/秒以上的数据传输速率。这种高速接口更适合于大量数据的及时传输。
近期由于移动电话技术的迅速发展，对配备的SIM卡也提出了新的要求。主要体现在对其存储容量和运算能力的提升，另外随着存储容量和计算能力的提高，对其与外界的接口速度也有了相应的提高。目前市场上已经有些具有高速接口的SIM卡在试销，其高速接口采用的主要是USB或SD/MMC接口。
对于传统的仅有ISO/IEC7816接口的SIM卡，由于其运算能力和存储能力都不高，通过专用的接口装置，特别是高速接口装置，将卡与计算机相连的需求并不突出，因此市场上仅有少量通过ISO/IEC 7816协议和USB协议转换芯片构成的转接器，将SIM卡和计算机相连，通过ISO/IEC 7816协议和USB协议之间的转换来用计算机的USB口与智能卡相连，实现通过计算机对SIM卡中的数据进行存取。这种转接器实际上仅是一个协议转换器，在与SIM卡接口一侧，仍然采用的是ISO/IEC 7816协议端口，并不是真正意义上的直接通过USB端口操作智能卡的读卡器。由于ISO/IEC 7816接口的速率限制，该装置并不能真正利用高速接口的高速特性对卡片上的数据进行存取。随着SIM卡上的数据存储容量的增加，通过高速接口对卡上数据进行高速存取(每秒十兆比特以上)的要求就日益紧迫了。用一个具体的例子来说，一个具有512M比特容量的SIM卡的操作，如果用最高速率的ISO/IEC 7816读卡器，即600k比特/秒来读，需要花853秒，这对于用户来说，这个等待时间是几乎不可以接受的。而采用12M比特/秒的USB接口，只需要约43秒的时间。
但目前为止，还没有一个方便的计算机外设连接设备直接利用高速接口的高速特性存取智能卡，特别是存取具有高速接口的智能卡，比如具有USB接口或SD/MMC接口的SIM卡。这导致移动电话用户在没有特殊连接电缆的情况下，很难实现智能卡所存储信息和用户自己计算机上的存储信息进行快速同步和更新。特别是随着智能卡上嵌入的存储器容量进一步增大，从传统的几千字节量级到的百万字节量级，甚至十亿字节量级时，这个矛盾就会更加突出了。
发明内容
本发明的目的在于针对目前用户对大容量智能卡上的数据与用户的计算机之间的同步和更新的需求，提供一种新型的智能卡读卡连接设备，该设备可以方便地通过智能卡上的USB或SD/MMC接口对智能卡上的数据进行读取、写入和同步。
本发明的技术方案如下一种智能卡读卡连接设备，包括一个可安置在计算机扩展空间的固定装置，在该固定装置上设有可承载智能卡的物理载体，该物理载体上设有与标准智能卡的触点位置相吻合的8个信号接触点，信号接触点与计算机内部总线连接；其中5个信号接触点的信号线根据ISO/IEC 7816协议分别定义为电源、地、复位、时钟和数据线，其余3个信号接触点的信号线分别定义为智能卡高速数据接口的数据线、控制信号线和时钟信号线。
如上所述的智能卡读卡连接设备，其中，所述的可承载智能卡的物理载体为一个起固定作用的托盘，该托盘可由一个机械按钮控制其置入和弹出固定装置。
如上所述的智能卡读卡连接设备，其中，信号接触点与计算机内部总线之间通过扁平电缆、双绞线或同轴电缆经接插件连接；或者，采用标准的ISO/IEC 7816接口和/或USB接口和/或SD接口和/或MMC接口连接。
一种智能卡读卡连接设备，包括一个可承载智能卡的物理载体，该物理载体的一端具有USB插口或SD/MMC插口，另一端或其它侧面能够将智能卡插入或嵌入，该物理载体上设有与标准智能卡的触点位置相吻合的8个信号接触点，信号接触点与USB插口或SD/MMC插口连接；其中5个信号接触点的信号线根据ISO/IEC 7816协议分别定义为电源、地、复位、时钟和数据线，其余3个信号接触点的信号线分别定义为智能卡高速数据接口的数据线、控制信号线和时钟信号线。
本发明的有益效果是采用本接口设备的计算机能够方便地为用户提供通过不同高速接口方式对具有高速接口的智能卡进行读出、写入和擦除的操作，以便用户方便地对其移动电话中的智能卡，特别是高容量智能卡进行存取、更新和同步。解决下一代智能卡在普及后，由于容量显著增大导致的用户急需，但目前无适当解决方法的问题。该类接口设备体积小、安装和操作简便，使用灵活。
图1a为本发明一种实施方式(内置读卡设备)的结构示意图。
图1a中，100.固定装置 200.智能卡承载托盘和弹出装置 300.控制按钮 400.工作指示灯 500.计算机扩展总线(包括智能卡供电系统)图1b为图1a所示装置内部的连接关系的电路图。
图2为图1实施方式中智能卡承载盘的结构示意图。
图2中，200.智能卡承载托盘和弹出装置 201.智能卡(小卡)安放槽 202.智能卡(大卡)安放槽 203.智能卡信号接触点图3a为智能卡(大卡)的信号接触点的定义和位置示意图。
图3b为智能卡(小卡)的信号接触点的定义和位置示意图。
图4a为本发明另一种实施方式(外置读卡设备)的外部形状和结构示意图。
图4a中，400.外置式读卡器 401.USB插头 402.智能卡插入槽图4b是图4a中的电路连接关系图。
具体实施例方式
下面结合说明书附图和具体实施方式
对本发明作进一步地描述。
如图1a所示，智能卡读卡连接设备包括一个可以将本装置固定在计算机扩展空间内的固定装置100，可用螺丝固定在类似3.5英寸软盘甚至更小的扩展空间上，起到装置固定、安装托盘控制按钮和工作指示灯的作用；在该固定装置100上设有一个用按钮控制300的可弹出的小型托盘状基座200，按动控制按钮后，活动托盘弹出，用户可以将智能卡放入托盘内，用手将托盘推回计算机体内。此机构的驱动方式类似于现有光驱的机械结构。装置内部的连接关系如图1b所示，这里是一个典型的USB接口相连的读卡器的实现电路。计算机扩展总线接口500提供与USB有关的数据(DP和DM)以及电源和地线。在本装置内有一个时钟生成电路101，提供SIM卡内部需要的48MHz时钟。信号接触点203与计算机扩展总线接口500之间通过扁平电缆、双绞线或同轴电缆经接插件连接。
智能卡承载盘的结构如图2所示，信号接触点203位于托盘中或者托盘上方或下方，和标准智能卡接触点相吻合，共八个。托盘及其上面放置的智能卡在被推入计算机体内后，与这八个接触点直接接触。接触点的具体位置见ISO/IEC 7816标准或GSM11.11中的触点C1到C8的定义。值得注意的是，其卡安放槽有一大一小两个槽构成，其中201为智能卡(小卡)安放槽，202为智能卡(大卡)安放槽，其结构符合图三中的大卡和小卡的大小，能适合小SIM卡和大的智能卡的需求。
信号线的定义如下ISO/IEC 7816所需的信号的定义，电源、地、复位、时钟和数据线定义见标准的ISO/IEC 7816协议；其它三个在该协议中没有定义的信号将分别起到智能卡高速数据接口的数据线以及时钟的作用，一种可能的定义方式如表1所列，但并不排除其他排列方式的可能性。
表1
智能卡大卡上各信号接触点的定义和位置见图3a，尺寸如表2所示，表2中，A表示每个触点的左侧分别距大卡左边缘的最大距离，B表示每个触点的右侧距离大卡左边缘的最小距离，C表示每个触点的上沿距卡的上沿的最大距离，D表示每个触点的下沿距卡的上沿的最小距离。该表源自ISO/IEC7816标准。
表2单位mm
图3b给出的是在小卡(SIM卡)情况下各个接触点距离小卡边界的要求。该要求源自GSM11.11协议。
该智能卡读卡连接设备可以采用标准的ISO/IEC 7816接口和/或USB接口和/或SD接口和/或MMC接口与计算机内部总线的连接；当本设备是计算机内置的设备时，连接总线可以不是标准的外接用的插头形式，而直接采用符合电器特性要求的扁平电缆、双绞线或同轴电缆经接插件在主板和本设备之间连接。
智能卡的置入和取出过程如下置于托盘一侧的机械按钮可控制托盘的弹出。按动按钮，托盘弹出后，将智能卡水平放置，接触面朝安置接触点的方向，用手推入，可实现卡的置入；再次按动按钮，托盘和智能卡同时弹出，可将卡片取下。
在卡被推入装置内，并实现良好的接触后，计算机开始为卡提供工作电源以及复位控制。卡经过上电过程后，开始正常工作。计算机通过与本装置连接的USB和/或SD和/或MMC接口与卡进行通信，并通知用户检测到的卡的类型及配置。用户通过用户界面对卡进行所需的操作。
如图4a所示，本装置亦可方便地简化为外置的读卡器形式400，与传统的USB存储盘形状相类似，一端具有USB插口或SD/MMC插口401，在另一端或其它侧面402，能够将具有高速接口的SIM卡插入，或将SIM卡嵌入该读卡器之中，实现相同的功能。
图4b是该读卡器内部的结构框图和连接关系。其中600的四根引出线是401插头的相应信号。101和图1b中的作用相同，为卡片中的USB模块提供一个48MHz的时钟。203是SIM卡的8条接触引线。
本发明不仅局限于上述结构形式，其中，本装置是内置于各种形式的计算机的内部还是以手持形式可移动并能插入计算机的USB或SD/MMC口，智能卡在固定底盘或手持卡座中的朝向，SIM卡八个触点中除传统SIM卡已定义并采用的五个信号线外的其他三个信号线的定义方式和顺序，装置在内置于计算机中的固定方法，智能卡承载装置的弹出方式等均可以有不同的变化形式，也均在本专利申请的覆盖范围之内。
权利要求
1.一种智能卡读卡连接设备，其特征在于该设备包括一个可安置在计算机扩展空间的固定装置，在该固定装置上设有可承载智能卡的物理载体，该物理载体上设有与标准智能卡的触点位置相吻合的8个信号接触点，信号接触点与计算机内部总线连接；其中5个信号接触点的信号线根据ISO/IEC 7816协议分别定义为电源、地、复位、时钟和数据线，其余3个信号接触点的信号线分别定义为智能卡高速数据接口的数据线、控制信号线和时钟信号线。
2.如权利要求1所述的智能卡读卡连接设备，其特征在于所述的可承载智能卡的物理载体为一个起固定作用的托盘，该托盘可由一个机械按钮控制其置入和弹出固定装置。
3.如权利要求1或2所述的智能卡读卡连接设备，其特征在于信号接触点与计算机内部总线之间通过扁平电缆、双绞线或同轴电缆经接插件连接。
4.如权利要求2所述的智能卡读卡连接设备，其特征在于信号接触点与计算机内部总线之间采用标准的ISO/IEC 7816接口和/或USB接口和/或SD接口和/或MMC接口连接。
5.一种智能卡读卡连接设备，包括一个可承载智能卡的物理载体，该物理载体的一端具有USB插口或SD/MMC插口，另一端或其它侧面能够将智能卡插入或嵌入，该物理载体上设有与标准智能卡的触点位置相吻合的8个信号接触点，信号接触点与USB插口或SD/MMC插口连接；其中5个信号接触点的信号线根据ISO/IEC 7816协议分别定义为电源、地、复位、时钟和数据线，其余3个信号接触点的信号线分别定义为智能卡高速数据接口的数据线、控制信号线和时钟信号线。
全文摘要
本发明属于计算机硬件设备的设计技术领域，具体涉及一种可用来通过USB或SD/MMC等高速接口读取新型的、具有高速接口的智能卡的计算机外设连接设备。该设备包括一个可安置在计算机扩展空间的固定装置，在该固定装置上设有可承载智能卡的物理载体，该物理载体上设有与标准智能卡的触点位置相吻合的8个信号接触点，信号接触点与计算机内部总线连接；其中5个信号接触点的信号线根据ISO/IEC 7816协议分别定义为电源、地、复位、时钟和数据线，其余3个信号接触点的信号线分别定义为智能卡高速数据接口的数据信号线和时钟信号线。本发明可以方便地通过智能卡上的USB或SD/MMC接口对智能卡上的数据进行读取、写入和同步。
文档编号H01R12/14GK1967570SQ20061011373
公开日2007年5月23日 申请日期2006年10月13日 优先权日2006年10月13日
发明者支军, 杨延辉, 王鹿童 申请人:凤凰微电子(中国)有限公司