专利名称：多功能电子商务卡及其机卡分离支付方法和用电控制方法
技术领域：
本发明涉及一种移动电子商务卡，尤其涉及一种独立于手机、PDA、 笔记本电脑等移动终端的多功能电子商务卡。本发明还涉及一种所述多功 能电子商务卡机卡分离支付方法和对所述机卡分离式多功能电子商务卡 进行用电控制的方法。
背景技术：
目前，移动支付主要有以下两种实现方式
第一种是采用在如手机、PDA等移动终端中内置专门的交易芯片，并
基于短消息承载来进行账户余额査询、小额转帐支付(如公共事业收费、 订收报纸等)，这种实现方式功能有限，只适合进行小金额的支付，而且 交易的安全性难以得到充分的保证。
第二种方法可参考图1所示飞利浦公司提出的将蜂窝手机和NFC技术 进行结合实现移动支付的硬件结构图，该方法通过在移动终端上内置NFC 芯片和智能卡芯片，从而实现可通过NFC接口技术来进行无连接的电子支 付功能。这种移动支付方式虽然从一定程度上解决了交易的安全性问题， 但是用户还是必须配备专门的移动终端，而考虑到现实生活中大多数用户 都已配备具有一般处理功能的移动终端(如手机、PDA、笔记本电脑等)， 因此这种实现方式从一定程度上造成了资源上的浪费、成本较高、而且使 用不够灵活，难以实现普及。而且，如果内置NFC芯片和智能卡芯片的移
动终端损坏或需要维修，还将给用户带来极大的不便和数据泄露的危险 性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种多功能电子商务卡，可实现机 卡分离式的支付手段，可在不改造移动终端硬件的前提下，通过与所述移 动终端配合使用来实现各种安全的移动电子支付，避免资源浪费，从而解 决普及性的问题。为此本发明还提供一种多功能电子商务卡的机卡分离支 付方法及对所述多功能电子商务卡进行用电控制的方法。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种多功能电子商务卡，包括 系统管理模块、主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡控制模块；
所述系统管理模块负责协调所述主机通信接口模块、非接触接口模块
和智能卡控制模块间的通信；
所述主机通信接口模块用于和移动终端进行通信；
所述非接触接口模块用于处理非接触式近场通信；与非接触支持 IS014443、 IS018092和MIFARE Classic协议的支付终端或具有近场通信 接口的设备进行数据交换；
所述智能卡控制模块用于处理各种电子支付卡的数据存储、读写和加 密解密的功能;在所述近场通信模块的控制下与支付终端进行非接触式通 信。
本发明还提供一种多功能电子商务卡的机卡分离支付方法,采用蓝牙 通信技术或串行通信接口技术和移动终端进行通信，获取设置命令和支付 数据。
本发明还提供一种对所述多功能电子商务卡进行用电控制的方法，以 所述多功能电子商务卡中的主机通信接口模块和非接触接口模块为主要 被控对象，由系统管理模块对所述主机通信接口模块和非接触接口模块的 工作状态进行监控，其中所述主机通信接口模块为蓝牙接口模块；
如果所述系统管理模块监控到所述主机通信接口模块从移动终端收 到用电模式的设置或修改命令，则通过链路管理协议将该主机通信接口模
块设置为相应的用电模式；
如果所述系统管理模块监控到所述主机通信接口模块在超过第一时 间长度的时段内一直处于空闲状态，则经向移动终端进行确认后，通过链 路管理协议将所述主机通信接口模块设置为休眠状态；
如果所述系统管理模块监控到所述非接触接口模块在超过第二时间 长度的时段内 一直处于空闲状态，则向所述非接触接口模块发送信号使其 进入深度睡眠状态。
本发明由于采用了上述技术方案，具有这样的有益效果，即通过内置 系统控制模块、主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡模块，可用 作电子支付卡、会员卡、电子折扣券和RFID (射频识别)读写器等；本 发明所述的多功能电子商务卡虽然需要与移动终端配合使用，但却是独立 于所述移动终端的，因此实现了机卡分离式的支付手段，从一定程度上避 免了资源上的浪费，从而降低了成本，解决了普及性问题；而且由于本发 明所述多功能电子商务卡与移动终端是相互分离的，因此不会对移动终端 的其他使用带来任何影响，从而避免了给用户带来各种不便。
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明
图1现有技术中基于NFC技术的移动支付终端的结构示意图2为本发明所述多功能电子商务卡的系统架构示意图3为本发明所述多功能电子商务卡与移动终端间的通讯协议示意
图4为本发明所述多功能电子商务卡的一示例性硬件实现方框图； 图5为基于图4所述硬件结构的本发明所述多功能电子商务卡的一示
例性软件方框图6为本发明所述多功能电子商务卡的又一示例性硬件实现方框图； 图7为本发明所述多功能电子商务卡与移动终端及电子商务服务平
台间进行通信的原理图。
具体实施例方式
如图2所示为本发明所述多功能电子商务卡的系统架构示意图，本 主要包括模块系统管理模块、主机通信接口模块、非接触接口模块和智 能卡(SMX)控制模块。
其中，所述系统管理模块主要负责以下工作
(1)协调所述主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡控制模
块间的通信，主要包括对所述主机通信接口模块从移动终端接收到的命 令或数据进行判断，如果接收到的是关于设置或修改非接触接口模块中固 体软件操作模式的命令，则将对所述非接触接口模块的固体软件进行设
置，其中所述操作模式主要包括支付模式、RFID读写模式和电子折扣券
模式等；如果接收到的是关于支付卡、电子折扣券等信息的数据，则将这 些数据通过所述非接触接口模块发送到SMX控制模块中进行存储;将非接 触接口模块返回的交易信息通过串行接口发送给所述主机通信接口模块， 以能够进一步发送给移动终端进行显示等等。
(2 )对主机通信接口模块从移动终端接收到的命令或数据进行解密， 以及将需要从所述主机通信接口模块发送到移动终端的命令或数据进行 加密，从而从一定程度上提高了所述主机通信模块与移动终端间通信的安 全性。
(3)监控所述主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡控制模
块的工作状态，并使用一定的算法对上述模块进行用电控制，值得注意的
是由于当所述主机通信接口模块为USB接口模块时可以直接通过移动终 端为本发明所述多功能电子商务卡供电，因此这时所述的主机通信接口模 块仅仅指的是蓝牙接口模块。由于在大多情况下，本发明所述机卡分离式 多功能电子商务卡都是处于空闲状态的，而所述主机通信接口模块和所述 非接触模块又是所述多功能电子商务卡最耗电的两个部分，因此本发明所 述的用电控制主要是针对的是所述主机通信接口模块和所述非接触模块， 从而可以从很大程度上节约电源的消耗，达到节能的目的。在一个实施例 中，本发明是通过如下方法来实现用电控制的所述系统管理模块对所述
主机通信接口模块的工作状态进行监控，如果所述主机通信接口模块接收 到移动终端发送的将多功能电子商务卡设为节能模式的命令，则通过如蓝
牙协议规范中的LMP (Link Manager Protocol,链路管理协议)将该主 机通信接口模块设置为关闭状态;如果所述处于关闭状态下的主机通信接
口模块收到移动终端发送的唤醒命令，则所述系统管理模块监控到该命令 后，会通过LMP将该主机通信接口模块设置为工作状态；当所述系统管理
模块监控到所述主机通信接口模块在超过一定时间长度(该时间可以由系 统管理模块预先设定)内一直都处于空闲状态，则通过主机通信接口模块 与移动终端进行通信，询问是否需要使所述主机通信接口模块进入休眠状
态，如移动终端认为需要进入休眠状态，则通过LMP将该主机通信接口模 块设为休眠状态，经过一定时间长度后该主机通信接口模块会自动进入关 闭状态。所述非接触接口模块在缺省情况下被设置处于深度睡眠状态，这 时该模块消耗的电流非常小，一般的非接触处理芯片处于深度睡眠状态时 仅消耗不到luA的电流，因此非常省电。该模块可以由用户或通过外部读 卡器来激活。所述系统管理模块也会对该非接触接口模块的工作状态进行 监控，如巣该模块超过一定时间长度(这个时间也可以由系统管理模块预 先设定)内一直都处于空闲状态，则系统管理模块会通过串行接口向该非 接触接口模块发送信号使其进入深度睡眠状态。
所述主机通信接口模块主要用于和移动终端(如手机、PDA、笔记本 电脑等)进行通信。在一个实施例中，所述主机通信接口模块为内嵌CPU 的蓝牙接口模块，从而使本发明所述多功能电子商务卡可与移动终端进行 无线通信。在另一个实施例中，所述通信接口模块也可以为内嵌CPU的串 行接口模块，如USB接口模块，从而使本发明所述多功能电子商务卡可与 移动终端进行串行通信。在本发明中所述主机通信接口模块与移动终端间 的通信主要用于接收移动终端从因特网电子商务平台下载的电子支付 卡、电子折扣券等信息；接收从移动终端发来的各种控制命令，如对所述
非接触接口模块的操作模式(如支付模式、RFID读写模式、电子折扣券 模式等)进行设置或修改的命令、更改多功能电子商务卡节电模式的命令、 更改访问代码的命令等；及向移动终端发送各种反馈信息等。为了保证本 发明所述多功能电子商务卡与移动终端间通信的安全性，在一个实施例 中，本发明所述主机通信接口模块与移动终端间的通信可遵循以下协议 如图3所示，通信过程中主要采用命令和响应的模式，其中各个命令包和 响应包都是经过加密的处理的，而且当这些命令包或响应包未被加密时， 其格式为信息头I信息数据IFCS (帧校验序列)，其中最后一个字节FCS 的值可通过如下公式计算得到命令包中所有的字节+FCSix00 。
所述非接触接口模块主要用于(1)处理NFC非接触通信；(2)与 非接触支持IS014443、 IS018092和MIFARE Classic等协议的支付终端及 具有NFC接口的其他设备进行数据交换。
所述SMX控制模块主要用于(1)处理银行信用卡、借记卡等电子 支付的数据存储、读写和加密解密等功能；(2)在非接触接口模块的控 制下与支付终端进行非接触式通信，以控制完成非接触式交易行为。
在一个实施例中，如图4和图5所示，所述系统管理模块和所述主机 通信接口模块共同由一块内置CPU及闪存存储器的蓝牙系统芯片(如 BC419143)来实现，其中蓝牙固体软件存储在所述蓝牙系统芯片的存储器 中，支持直到RFCO丽和SDP的蓝牙协议栈；为了确保可以与移动终端进 行高度安全的数据交换，该蓝牙系统芯片可采用高达128位及以上的加密 码；所述蓝牙系统芯片还应提供对蓝牙节能模式的全面支持，从而可以确 保当所述多功能电子支付处于长时间的空闲状态时，使主机通信接口模块
进入关闭状态，而当移动终端通过主机通信接口模块向该多功能电子商务 卡发送唤醒命令时，又可以在该节能模式的支持下使所述主机通信接口模 块返回工作状态，从而实现省电的目的；为了增加噪声环境下有效的数据
速率，所述蓝牙系统芯片还可提供CQDDR (根据信道质量来确定数据速 率);使用RSSI (Received Signal Strength,接收信号强度)从而减 少与使用ISM (Industrial, Scientific and Medical,工业、科学与医 疗)频带的其他无线设备间的连接接口。在另一个实施例中，如图6所示， 本发明所述系统管理模块和所述主机通信接口模块还可由一块内嵌CPU 的USB串行接口芯片(如AT90USB1287)来实现。当然，本领域的一般技 术人员应当可以意识到，所述系统管理模块与所述主机通信接口模块也可 分别由不同的硬件单元来实现，而不会超出本发明的范围。
所述非接触接口模块由非接触处理芯片(如PN531)来实现的，该芯 片可以通过如UART串口与所述主机通信接口模块连接在一起，所述非接 触处理芯片可采用内含32KB的ROM与1KB的RAM的80C51微控器核心， 通过编写一定的固体软件可用于支持ISO 14443读写模式；MIFARE Classic加密功能与MIFARE⑧高达424KB/s的高传输率通讯；遵照FeliCa 规格以212KB/s与424KB/s的传输率进行免接触式通讯;NFC标准ECMA 340 和ISO 18092:NFCIP-1接口与通讯协议等。并且该芯片支持UART、USB2. 0、 SPI、 I2C等接口上的主机协议，可以确保通过所述系统管理模块与主机 通信接口模块进行通信。
所述SMX控制模块是由内置CPU的安全双接口 PKI智能卡控制器(如 P5CN072)来实现，该控制器提供有160KB的ROM、 4608B的RAM及可用作 数据存储器和程序存储器的72KB的EEPROM，因此确保了对各种支付卡信 息具有足够大的数据存储能力；SMX控制模块在S2C接口上的通信支持 IS0/IEC 14443A类型3和类型4规范，可以确保数据传输的可靠性与安 全性；带有PKI (公钥基础设施)协处理器和双密钥DES-3协处理器来专 门进行加密和解密处理，从而更进一步确保了数据存储与读写的安全性。
为了确保所述SMX控制模块可以通过所述非接触接口模块与各种支 付终端进行安全、可靠的非接触式通信，所述SMX控制模块与非接触接口 模块可通过S2C接口连接在一起。当然也可采用其他的连接方式，例如通 过FPGA转换后，再将两者进行物理连接。
在另一个实施例中，所述非接触接口模块与SMX控制模块也可用同一 片内嵌CPU的非接触智能卡芯片来实现。
本领域的技术人员应当可以意识到，上述实施例中所描述的硬件或软 件的实现方式只是实现本发明的示例，而非用来限定本发明的范围，本领 域的技术人员可以根据本发明中提到方案，将所用到的硬件芯片或软件模 块进行进一步拆分、合并或重组，从而形成其他实施例。例如，将所述系 统管理模块、主机通信接口模块、非接触接口模块及智能卡控制模块使用 一块带有CPU的系统芯片通过编程来实现；或者，将每个模块使用多块不 同的硬件组合通过一定的连接或编程来实现等等。所有的这些实施例，都 应该在本发明的保护范围之内。
在运行于支持蓝牙功能的移动终端上的专门软件的控制下，本发明所 述的多功能电子商务卡就可用作电子支付卡、会员卡、RFID读写器、电 子折扣券等进行机卡分离式的支付交易了 。以下是将本发明所述多功能电子商务卡用作支付卡或会员卡时具体 示例参考图7，在将该多功能电子商务卡用作支付卡或会员卡之前，移 动终端应首先从电子商务服务平台通过无线通信网络下载所述支付卡或 会员卡的信息，然后通过主机通信接口模块将这些信息送至本发明所述多功能电子商务卡的系统管理模块中进行解密处理;然后再将这些数据信息 发送至SMX控制模块中进行保存。然后就可以通过以下方法将本发明所述 多功能电子商务卡用作支付卡或者会员卡了:运行于所述移动终端上的电子商务卡应用软件通过蓝牙接口向所述多功能电子商务卡发送将该卡设置为支付模式的命令；主机通信接口模块收到该命令后，将其交给系统管 理模块进行处理；系统管理模块将该设置命令进行解密，并将非接触接口 模块的固体软件配置为支付模式；随后向移动终端发送一个响应信息，说 明该多功能电子商务卡己成功设置为支付模式;这时外部读卡器就可以直 接通过非接触接口对SMX控制模块进行访问了；该外部读卡器使用密码对 SMX控制模块进行认证，这是由内嵌于SMC模块中的安全协处理器来实现 的；如果认证通过，则该外部读卡器就可以通过非接触式接口读取预先存 储在该SMX控制模块的存储器中的支付卡或会员卡中的信息了，如读取帐 户名称、帐号、有效期等信息；然后所述外部读卡器就可以使用这些所述 支付卡中的帐户信息与进行一定的交易活动了；当外部读卡器与该多功能 电子商务卡间的交易完成后，SMX控制模块会插入一个中断信号给非接触 接口模块，这时该非接触接口模块会通过主机通信接口模块将当前交易的 详细信息送至系统管理模块进行加密处理，然后再由该该系统管理模块通 过主机通信接口模块将这些交易信息进一步发送给移动终端进行显示。
当将本发明所述的多用能电子商务卡还可以用作RFID读写器，其具 体应用实例如下:运行于所述移动终端上的电子商务卡应用软件通过主机 通信接口模块向所述多功能电子商务卡发送经过将该卡设置为RFID读写 模式的命令；主机通信接口模块收到该命令后，将其交给系统管理模块进 行处理；系统管理模块将该设置命令进行解密，并将非接触接口模块的固 体软件配置为读模式；随后向移动终端返回一个响应信息，以提示用户可 以使用该多功能电子商务卡来扫描RFID标签了；该非接触接口模块可以 使用各种不同的协议与所述RFID标签进行通讯，如可以读IS014443A、 IS018092、 MIFAREClassic或Ultra-light等多种RFID标签;然后该非 接触接口模块将存储在标签中的数据通过主机通信接口模块送至系统管 理模块进行加密处理，然后再通过主机通信接口模块将这些数据最终传送 到移动终端中进行显示。
本发明所述的多功能电子商务卡还可以用作电子折扣券，其具体应用 实例如下在将该多功能电子商务卡用作电子折扣券之前，移动终端应首 先从电子商务服务平台下载所述电子折扣券的信息，然后通过主机通信接 口模块将这些信息送至系统管理模块中进行解密处理;然后再将这些数据 信息在闪存中进行保存。随后就可以通过以下方法将本发明所述多功能电 子商务卡用作电子折扣券了运行于所述移动终端上的电子商务卡应用软 件通过主机通信接口模块向所述多功能电子商务卡发送经过加密的将该 卡设置为折扣券模式的命令；主机通信接口模块收到该命令后，将其交给 系统管理模块进行处理；系统管理模块将该设置命令进行解密，然后将该 非接触接口模块的固体软件配置为工作在折扣券模式;随后向移动终端发
送--个响应信息，说明该多功能电子商务卡已成功设置为折扣券模式了； 当用户从POS (Point of Sale,货物售点)终端付账时，可将多功能电 子支付卡放在与POS终端连接的外部读卡器上，然后该外部读卡器读取通 过非接触式输入输出接口读取预先存储在该多功能电子商务卡的主机通 信接口模块的闪存存储器中的电子折扣券信息，如商品名称、折扣信息和 有效期限等。支付完毕后，POS终端扣除电子折扣券中的钱款并计算余额。
权利要求
1、一种多功能电子商务卡，其特征在于，包括系统管理模块、主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡控制模块；所述系统管理模块负责协调所述主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡控制模块间的通信；所述主机通信接口模块用于和移动终端进行通信；所述非接触接口模块负责处理非接触式近场通信；及与非接触支持ISO14443、ISO18092和MIFARE Classic协议的支付终端或具有近场通信接口的设备进行数据交换；所述智能卡控制模块负责处理各种电子支付卡的数据存储、读写和加密解密的功能；及在所述近场通信模块的控制下与支付终端进行非接触式通信。
2、 根据权利要求1所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述系 统管理模块还负责所述主机通信接口模块和移动终端间的通信数据或命 令进行加密或解密。
3、 根据权利要求1或2所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所 述系统管理模块还负责监控所述主机通信接口模块、非接触接口模块和智 能卡控制模块活动的状态，进行用电控制。
4、 根据权利要求1所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述系 统管理模块对所述主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡控制模块 间通信的协调工作主要包括:对所述主机通信接口模块从移动终端接收到的命令或数据进行判断，如果接收到的是关于设置或修改非接触接口模块中固体软件操作模式的命令，则将对所述非接触接口模块的固体软件进行 相应的设置；如果接收到的是关于各种支付卡信息的数据，则将这些数据通过所述非接触接口模块发送到智能卡控制模块中进行存储;将非接触接 口模块返回的交易信息通过串行接口发送给所述主机通信接口模块，以能够进一步发送给移动终端进行显示。
5、 根据权利要求4所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述操作模式至少包括支付模式、RFID读写模式和电子折扣券模式。
6、 根据权利要求1所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述系统管理模块和主机通信接口模块由内嵌CPU的蓝牙系统芯片或USB接口芯片实现；所述非接触接口模块由专门的内嵌CPU的非接触处理芯片实现； 所述智能卡控制模块由嵌入CPU的智能卡芯片实现。
7、 根据权利要求6所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述非接触处理芯片与所述智能卡芯片通过S2C接口连接在一起。
8、 根据权利要求6所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述非接触处理芯片与所述智能卡芯片通过FPGA转换后再进行物理连接。
9、 根据权利要求l所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述系统管理模块和主机通信接口模块由内嵌有CPU的蓝牙系统芯片或USB接口芯片实现；所述非接触接口模块和所述智能卡控制模块由同一片内嵌CPU的非接触智能卡芯片来实现。
10、 根据权利要求1所述的多功能电子商务卡，其特征在于，所述系统管理模块、主机通信接口模块、非接触接口模块和智能卡控制模块由一块带有CPU的系统芯片来实现。
11、 一种权利要求1所述多功能电子商务卡的机卡分离支付方法，其 特征在于，所述多功能电子商务卡采用蓝牙通信技术或串行通信接口技术 与移动终端进行通信，获取设置命令和支付数据。
12、 根据权利要求11所述的多功能电子商务卡的机卡分离实现方法， 其特征在于，所述串行通信接口技术为USB串行通信接口技术。
13、 一种对权利要求1所述多功能电子商务卡进行用电控制方法，其 特征在于，以所述多功能电子商务卡中的主机通信接口模块和非接触接口 模块为主要被控对象，由所述系统管理模块对所述主机通信接口模块和非 接触接口模块的工作状态进行监控，其中所述主机通信接口模块为蓝牙接 口模块；如果所述系统管理模块监控到所述主机通信接口模块从移动终端收 到用电模式的设置或修改命令，则通过链路管理协议将该主机通信接口模 块设置为相应的用电模式；如果所述系统管理模块监控到所述主机通信接口模块在超过第一时 间长度的时段内一直处于空闲状态，则经向移动终端进行确认后，通过链 路管理协议将所述主机通信接口模块设置为休眠状态，随后所述主机通信 接口模块自动进入关闭状态；如果所述系统管理模块监控到所述非接触接口模块在超过第二时间 长度的时段内 一直处于空闲状态，则向所述非接触接口模块发送信号使其 进入深度睡眠状态。
14、 根据权利要求13所述的用电控制方法，其特征在于，所述第一 时间长度和所述第二时间长度是通过所述系统管理模块预先设定的。
15、 根据权利要求13所述的用电控制方法，其特征在于，将所述非 接触接口模块缺省设置为深度睡眠状态。
全文摘要
本发明公开了一种多功能电子商务卡及其机卡分离支付方法和用电控制方法，可使所述多功能电子商务卡独立于移动终端，并与移动终端配合使用可实现各种安全的移动电子支付，可用作电子支付卡、各种会员卡、RFID读写器等，从而降低了成本，解决了普及性的问题；主要由系统管理模块、主机通信接口模块、近场通信模块和智能卡控制模块组成。其中，系统管理模块主要用于协调其他模块间的通信；主机通信接口模块用于和移动终端进行通信；非接触接口模块用于处理非接触式近场通信及与支付终端进行数据交换；智能卡控制模块用于处理各种电子支付卡的数据存储、读写和加密解密；在近场通信模块的控制下与支付终端进行非接触式通信。
文档编号G07F7/08GK101201947SQ200610168539
公开日2008年6月18日 申请日期2006年12月13日 优先权日2006年12月13日
发明者华 丁, 戴文祥, 李国宏 申请人:J&D易多喜有限公司