USBKey装置及其利用USB接口实现智能卡通信的方法

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USB Key装置及其利用USB接口实现智能卡通信的方法\n技术领域\n[0001] 本发明涉及电子技术应用领域，尤其涉及一种USB Key装置及利用USB接口实现智能卡通信的方法。\n背景技术\n[0002] 目前，使用的数字证书通常都是USB Key，USB Key采用USB接口与PC机连接，USB Key产品是通过USB接口与内部的处理芯片组合来实现。在USB Key的USB接口经通信协议转换后与内部处理芯片连接。现有的USB Key产品可与PC机经USB接口连接，被识别为USB产品，实现数据通信，而无法利用USB接口与IC卡读卡器连接被识别为智能卡，因此，现有的USBKey产品无法与IC卡读卡器配合进行数据通信，实现各种智能卡的应用。\n发明内容\n[0003] 鉴于上述问题，本发明实施例提供一种USB Key装置及利用USB接口实现智能卡通信的方法，将具有USB接口的USB Key装置既可通过USB接口连接外部设备作为USB设备进行数据通信，又可通过USB接口与IC卡读卡器连接作为接触式智能卡进行数据通信。\n[0004] 本发明的目的是通过下述技术方案实现的：\n[0005] 本发明实施例提供一种USB Key装置，包括：\n[0006] USB接口、USB接口电路、IO接口电路、接口处理单元、时钟、时钟频率设置单元和安全芯片；\n[0007] 所述USB接口分别经所述USB接口电路及所述IO接口电路与安全芯片电连接；\n[0008] 所述时钟及时钟频率设置单元均与安全芯片电连接；\n[0009] 所述USB接口的D+管脚与所述USB接口电路的D+管脚电连接，USB接口的D-管脚与所述USB接口电路的D-管脚电连接；\n[0010] 所述IO接口电路包括一个双向接口和一个输入接口；\n[0011] 所述USB接口的D+管脚与所述IO接口电路的任一个接口电连接，USB接口的D-管脚与所述IO接口电路的除D+管脚所连接管脚之外的剩余的接口电连接；\n[0012] 所述接口处理单元，用于将所述IO接口电路的双向接口设置为输入模式，并判断该双向接口的电平，并根据该双向接口的电平状态开启或关闭所述USB接口电路。\n[0013] 所述IO接口电路中的一个双向接口包括：\n[0014] 一个输入接口和一个输出接口。\n[0015] 所述接口处理单元包括：\n[0016] 设置模块、判断模块和控制模块；\n[0017] 所述设置模块，用于将所述IO接口电路的双向接口设置为输入模式；\n[0018] 所述判断模块，用于在所述设置模块将所述双向接口设置为输入模式后，判断所述双向接口是否为低电平；\n[0019] 所述控制模块，用于在所述判断模块判断所述双向接口为高电平时，关闭所述USB接口电路；在所述判断模块判断所述双向接口为低电平时，开启所述USB接口电路。\n[0020] 所述IO接口电路设置在所述安全芯片内。\n[0021] 所述安全芯片采用智能卡芯片。\n[0022] 所述时钟设置在所述安全芯片内。\n[0023] 所述时钟频率设置单元所设置时钟的频率为9600bps波特率。\n[0024] 本发明实施例还提供一种USB Key装置利用USB接口实现智能卡通信的方法，包括：\n[0025] USB Key装置采用上述权利要求1所述的USB Key装置；\n[0026] USB Key装置上电时，将所述USB接口的管脚连接的IO接口电路的双向接口设成输入模式，判断该置成输入模式的双向接口的电平，若为低电平，则使所述USB Key装置内的安全芯片经所述USB接口电路与USB接口电连接，使该USB Key装置以USB设备通信方式进行数据通信；\n[0027] 若为高电平，则关闭所述USB Key装置的USB接口电路，使所述USB Key装置内的所述安全芯片经所述IO接口电路与USB接口电连接，使该USB Key装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信。\n[0028] 使所述USB Key装置内的所述安全芯片经所述IO接口电路与USB接口电连接，使该USBKey装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信还包括：\n[0029] 以所述USB Key装置内设置的时钟作为接触式智能卡通讯时的输入时钟。\n[0030] 所述USB Key装置内设置的时钟的频率为适用于IC卡读卡器的9600bps波特率。\n[0031] 从上述本发明实施例提供的技术方案中可以看出，本发明实施例中通过在USB Key装置中设置IO接口电路，并使USB Key装置的USB接口分别经IO接口电路和USB接口电路与USBKey装置内部安全芯片电连接，使得该USB Key装置可在判断连接不同的外部设备(PC机的USB接口或IC卡读卡器)时，以USB设备通信方式或IC卡通信方式与所连接的设备进行数据通信。该USB Key装置结构简单、易于实现，使USB Key装置可很好以IC卡通信方式交换数据，并且不需要对现有的IC卡读卡器进行大规模升级和改造，只需要将智能卡接口并行连接成USB接口形状即可；实用性强，便于普及。\n附图说明\n[0032] 图1为本发明实施例一提供的USB Key装置的电路原理图；\n[0033] 图2为本发明实施例一提供的USB Key装置的另一电路原理图；\n[0034] 图3为本发明实施例一提供的USB Key装置的接口处理单元的结构框图；\n[0035] 图4为本发明实施例一提供的USB Key装置的电路示意图；\n[0036] 图5为本发明实施例一提供的USB Key装置的另一电路示意图；\n[0037] 图6为本发明实施例二提供的USB Key装置的通信方法流程图。\n具体实施方式\n[0038] 下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。\n[0039] 实施例一\n[0040] 本实施例提供一种USB Key装置，可作为电子签名工具或IC卡使用，如图1、2所示，该USB Key装置包括：\n[0041] USB接口1、USB接口电路2、IO接口电路3、接口处理单元5、时钟7、时钟频率设置单元6和安全芯片4，实际中安全芯片4可采用智能卡芯片，如采用SHC1216S芯片等；\n[0042] 其中，所述的USB接口1分别经所述USB接口电路2及所述IO接口电路3与安全芯片4电连接；\n[0043] 所述的时钟7及时钟频率设置单元6均与安全芯片4电连接；\n[0044] 所述USB接口1的D+管脚与所述USB接口电路2的D+管脚电连接，USB接口1的D-管脚与所述USB接口电路2的D-管脚电连接；\n[0045] 所述IO接口电路3包括一个双向接口A和一个输入接口B；其中，双向接口A可由一个输入接口和一个输出接口构成；\n[0046] 所述USB接口1的D+管脚与所述IO接口电路3的任一个接口(即双向接口A或输入接口B中的任一个)电连接，USB接口1的D-管脚与所述IO接口电路3的除去连接D+管脚的剩余的接口电连接；即USB接口1的D+管脚连接可与IO接口电路3的双向接口A或输入接口B中的任一个电连接，而D-管脚也可与IO接口电路3的输入接口B或双向接口A中的任一个电连接，只要不与D+管脚同时连接到IO接口电路3的同一接口上即可，图1示意的USB Key装置中，USB接口1的D+管脚与IO接口电路3的双向接口A电连接，而D-管脚与IO接口电路3的输入接口B电连接；图2示意的USB Key装置中，USB接口1的D+管脚与IO接口电路3的输入接口B电连接，而D-管脚与IO接口电路3的双向接口A电连接；\n[0047] 所述接口处理单元5，用于将所述IO接口电路3的双向接口A设置为输入模式，并判断该双向接口A的电平，并根据该双向接口的电平状态开启或关闭所述USB接口2。如图\n3所示，接口处理单元5具体包括：\n[0048] 设置模块51、判断模块52和控制模块53；\n[0049] 其中，所述的设置模块51用于将所述IO接口电路1的双向接口A设置为输入模式；\n[0050] 所述的判断模块52用于在所述设置模块51将所述双向接口A设置为输入模式后，判断所述双向接口A是否为低电平；\n[0051] 所述的控制模块53用于在所述判断模块52判断所述双向接口A为低电平时，关闭所述USB接口电路2；在所述判断模块52判断所述双向接口A为高电平时，开启所述USB接口电路2。\n[0052] 可以知道，上述USB Key装置中的接口处理单元5的各模块可以采用硬件模块的形式，也可以采用软件模块的形式，只要能实现相应的功能即可。\n[0053] 上述USB Key装置中的IO接口电路可集成在所述的安全芯片内。\n[0054] 上述USB Key装置中的USB接口电路、IO接口电路和时钟频率设置模块均可设置在同一个芯片内，如ST7267芯片。\n[0055] 上述USB Key装置中的USB接口电路、IO接口电路、时钟频率设置模块和安全芯片均可设置在同一个芯片内，如SHC1408芯片。\n[0056] 上述USB Key装置中的时钟可设置在所述的安全芯片内，时钟频率设置单元所设置时钟的频率为9600bps波特率，可与一般的IC卡读卡器的时钟频率保持一致，也可以设置时钟为其它频率，只要保持所设置频率与外接的IC卡读卡器的时钟频率相一致即可。\n[0057] 上述USB Key装置连接外部IC卡读卡器使用时，USB Key装置的USB接口的D+管脚与D-管脚分别与IC卡读卡器上的USB接口中的D+管脚与D-管脚相对应，若USB Key装置的USB接口的D+管脚与USB Key装置内IO接口电路的双向接口连接，D-管脚与USB Key装置内IO接口电路的输入接口连接，则要使IC卡读卡器上的USB接口中的D+管脚与IC卡通信接口电路中的DATA管脚连接，D+管脚与IC卡通信接口电路中的RST管脚连接；\n[0058] 反之，若USB Key装置的USB接口的D+管脚与USB Key装置内IO接口电路的输入接口连接，D-管脚与USB Key装置内IO接口电路的双向接口连接，则要使IC卡读卡器上的USB接口中的D+管脚与IC卡通信接口电路中的RST管脚连接，D+管脚与IC卡通信接口电路中的DATA管脚连接。\n[0059] 本发明实施例中的USB Key装置一般作为USB从设备，在该USB Key装置中设置IO接口电路(包括至少一个双向接口和一个输入接口)，该IO接口电路可以是集成在安全芯片内部的IO接口电路，将USB接口的D+、D-管脚分别并联到USB Key装置内设置的IO接口电路的两个IO接口上(其中至少一个是双向接口)，USB Key装置上电时，将其内部的IO接口电路的双向接口置成输入模式(此时为高阻状态)，判断该双向接口的电平，如果是低电平，可确认该USB Key装置连接的是USB主设备(如PC机的USB接口)，就按USB设备进行通讯；如果是高电平，可确认该USB Key装置连接的是接触式IC卡读卡器，就将USB接口电路关闭，使USB接口经IO接口电路与安全芯片连接，其中，连接IO接口电路的双向接口的USB接口的管脚作为接触式IC卡接口中的DATA管脚，连接IO接口电路的输入接口的USB接口的管脚作为接触式IC卡接口中的RST管脚，并使USB Key装置内设置时钟的频率与IC卡读卡器相匹配，这样，就可以使USB Key装置按照ISO7816的IC卡的规范进行通信，该USB Key装置实际电路连接可参见图4、图5所示的电路示意图。\n[0060] 本实施例的USB Key装置通过设置IO接口电路，使安全芯片既经过USB接口电路与USB接口连接，又通过IO接口电路与USB接口连接，使得该USB Key装置可在判断连接不同的外部设备(PC机的USB接口或IC卡读卡器)时，以USB设备通信方式或IC卡通信方式与所连接的设备进行数据通信。该USB Key装置结构简单、易于实现，使USB Key装置可很好的IC卡通信交换数据，并且不需要对现有的IC卡读卡器进行大规模升级和改造，只需要将智能卡接口并行连接成USB接口形状即可；实用性强，便于普及。\n[0061] 实施例二\n[0062] 本实施例提供一种USB Key装置利用USB接口实现智能卡通信的方法，是基于上述实施例一给出的USB Key装置的通信方法，如图6所示，该方法包括：\n[0063] 步骤31，在具有USB接口的USB Key装置中，设置具有一个双向IO接口和一个输入接口的IO接口电路，使所述USB接口分别通过所述IO接口电路和USB接口电路与安全芯片电连接；\n[0064] 步骤32，USB Key装置上电时，将所述IO接口电路的双向接口置成输入模式，判断该双向接口是否为低电平？\n[0065] 步骤33，若是低电平，使安全芯片经所述USB接口电路与USB接口电连接，使USBKey装置以USB设备通信方式进行数据通信；\n[0066] 步骤34，若否是为高电平，关闭USB接口电路，使安全芯片经所述IO接口电路与所述USB接口电连接，使USB Key装置以接触式智能卡通信方式进行数据通信；实际中，同时设置时钟频率，使USB Key装置的时钟频率与外部连接的IC卡读卡器的时钟频率相匹配，一般IC卡读卡器的时钟频率为9600bps波特率。\n[0067] 综上所述，本发明实施例中通过在USB Key装置中设置IO接口电路，并使USB Key装置的USB接口分别经IO接口电路和USB接口电路与USB Key装置内部安全芯片电连接，使得该USB Key装置可在判断连接不同的外部设备(PC机的USB接口或IC卡读卡器)时，以USB设备通信方式或IC卡通信方式与所连接的设备进行数据通信。该USB Key装置结构简单、易于实现，使USB Key装置可很好的IC卡通信交换数据，并且不需要对现有的IC卡读卡器进行大规模升级和改造，只需要将智能卡接口并行连接成USB接口形状即可；实用性强，便于普及。\n[0068] 以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。