一种内嵌CPU IC的智能存储卡及其应用

摘要

本发明涉及一种内嵌CPU IC的智能存储卡及其应用，智能存储卡由标准扩展接口、存储卡控制器、存储模块、CPU IC构成，当该智能存储卡插入带有标准扩展插槽的设备后，运行于该设备操作系统中的应用程序可以通过模拟文件读写的方式访问智能存储卡中的CPU IC。因此，为各种带有标准扩展插槽的设备编写访问该智能存储卡中CPU IC的应用程序时，无需根据不同设备的不同操作系统一一编写驱动程序，而只要直接调用对文件系统操作的标准应用接口，从而大幅度提高了技术研发的效率，并拓宽了本发明中所涉及的智能存储卡的应用范围。

说明书

技术领域

本发明涉及一种智能存储卡及其应用，尤其涉及一种内嵌CPU IC的智能存储卡及其应用。

背景技术

随着科技的飞速发展，CPU IC的应用逐渐深入人们的生活。由于其具备数据存储的安全加密性，被广泛应用于安全认证、银行、移动通讯、公共交通等领域。CPU IC的载体一般为普通银行卡大小的塑料卡片，被制作成常见的门禁卡、交通卡、加油卡、银行卡等产品；或者被直接固化在电子产品的主板上，由运行该电子产品中的上层应用访问控制。通过这些载体访问CPU IC通常需要一些专用的设备或程序，如支持EMV银行卡标准的POS机、为银行发行的USB Key编写的针对某一操作系统的专用驱动程序等。

与CPU IC的广泛应用类同的是，存储卡也已经成为当前人们生活中非常常见的电子消费类产品，如SD卡、CF卡、miniSD卡、T-Flash卡、优盘等。这些存储卡可以方便地插入各类具有计算能力的设备中，如手机、PC、数码相机、PDA等。

一方面，上述具备计算能力的设备经常存在对数据进行加密存取的要求，如用户的个人密码管理、电子商务交易流程中支付信息的加密传输等；另外一方面，大部分上述设备具备支持一种或者几种存储卡的标准扩展接口的能力，且无需安装额外驱动程序即可基于标准文件系统对其进行访问。

发明内容

本发明的目的在于提供一种内嵌CPU IC的智能存储卡；本发明智能存储卡通过将技术复杂度集中在智能存储卡内部，大幅降低了在各类操作系统上开发能够访问智能存储卡中CPU IC的技术难度。

本发明的另一发明目的在于提供这种智能存储卡的应用。

本发明的发明目的是通过如下技术方案实现的：

本发明的智能存储卡是指一种内嵌CPU IC的标准扩展卡，由存储卡控制器、标准扩展接口、CPU IC、存储模块组成。其结构框图见图1所示。除存储卡控制器外，其余模块均为独立的、具有国际或国内标准、可批量生产的元器件。

如图1所示，智能存储卡带有标准扩展接口，该扩展接口与内部的存储控制器连接，实现外部设备与卡片的交互，存储卡控制器通过直接寻址的方式读/写存储模块，通过RS-232接口访问CPU IC。特别的，本发明中提到的标准扩展接口包括SD、miniSD、microSD(即T-Flash)、MMC、RS-MMC、CF、XD、SDHC、优盘、微硬盘或其它已经成为行业或者区域标准的存储接口。

本发明中提到的标准文件系统是操作系统用于明确磁盘或分区上文件的方法和数据结构；即在磁盘上组织文件的方法。基于Microsoft公司操作系统的文件系统有FAT12、FAT16、FAT32及NTFS等；基于Unix/Linux系列的文件系统有iso9660、nfs、hpfs、sysv、ext2、ext3、reiserFS、XFS、JFS等。

所述存储模块的文件分配表中定义了一个特殊文件名，该特殊文件与存储介质的一个固定扇区地址对应。

所述的存储卡控制器中，具有对固定扇区地址上操作的特殊处理功能，包括：

1)、对于发往该固定扇区地址的写指令，将写的字节信息转发至CPU IC；并将CPU IC的反馈信息保存在存储卡控制器缓存中；

2)、对于发往该固定扇区地址的读指令，将存贮在存储卡控制器缓存中的信息读出，并作为反馈输出；

所述的存储卡控制器可选择对存储模块中文件分配表的操作具有特殊处理功能：当智能存储卡插入带有标准扩展插槽的设备并开始被用于读写时，存储卡控制器具有对文件分配表内容修改的侦测能力。如果在侦测过程中发现操作系统正写入存储卡的文件分配表中，特殊文件名与一个固定扇区地址相对应的记录有所修改，则在完成文件分配表的写入操作后，将原有的特殊文件名与一个固定扇区地址的配对信息恢复。

本发明智能存储卡的应用，基于具有标准扩展插槽的设备编写的应用程序，可通过对存储模块的文件分配表中定义的特殊文件的二进制写操作，向CPU IC发送指令请求，并通过对该特殊文件的二进制读操作获得最近一次指令应答。

在本发明，对于发给操作系统的文件操作指令，存储卡控制器只能识别对特殊文件对应地址的读和写(Read和Write)两个命令。因此在文件分配表中插入一条记录，包含特殊文件名和某个固定地址的映射信息。

与智能卡之间的所有通讯都由一组或者几组Write和Read命令组成。在应用程序中，每次需要与智能卡进行交互时，先发起一个Write命令，其中包含特殊文件的名称和转发给智能卡的APDU；如果文件状态正常，则再发起一个Read命令，从SD控制器的缓存中读出暂存的对最近一次发给智能卡的APDU的反馈及内部通讯状态码。

本发明提供的智能存储卡，基于标准文件系统的操作方法，使上层软件可以不需要基于特定操作系统的驱动而直接访问智能存储卡中的CPU IC，并具有当文件系统被破坏时，通过一定的有效方法恢复原有智能存储卡的功能。本发明产品提高了技术研发的效率，并拓宽了智能存储卡的应用范围。

附图说明

图1为本智能存储卡结构框图。

图2为本智能存储卡另一结构框图。

具体实施方式

本发明具体实施例中的描述主要目的用于将典型情况下基于标准文件系统访问智能存储卡中CPU IC的方法清晰地表述，本领域的技术人员应能明白，在不偏离本发明的精神的情况下，各种修改、添加和替换都是可以的。

实施例

如图1所示，智能存储卡带有标准扩展接口，该扩展接口与内部的存储控制器连接，实现外部设备与卡片的交互，存储卡控制器通过直接寻址的方式读/写存储模块，通过RS-232接口访问CPU IC。

本发明的具体实施方式选取若干典型情况下的使用环境和技术参数，标准文件系统为FAT16、存储卡接口规格为SD、CPU IC为符合ISO7816规范的智能卡等。基于上述选取的典型参数有如下实施方案：

1、在智能存储卡初始化的过程中，在存储模块中创建FAT16文件系统。在FAT16的文件分配表中，生成一条文件记录。在这条文件记录中，把一个特殊文件名(以下简称SFC文件)与一个存储模块上的固定地址或者地址片段加以映射。

2、在存储卡控制器EEPROM中固化的程序中做一个逻辑判断，当外部程序对SFC文件对应的固定地址或者地址片段进行操作时，进行特殊处理。这些特殊处理包括：

1)当外部发来一个针对SFC文件对应的固定地址或者地址片段的写指令时，将写指令所携带的内容转发至CPU IC中，并将CPU IC反馈的字节信息存贮在本地缓存中。

2)当外部发来一个针对SFC文件对应的固定地址或者地址片段的读指令时，从本地缓存中读取信息。如在该读指令之前有相应的写指令发生，则可得到上一次写指令中发给CPU IC后得到的反馈信息；如在该读指令之前无相应的写指令发生，则读到的信息为无效信息。

3)当外部发来一个对文件分配表的更新操作时，存储卡控制器需提供对文件分配表修改的侦测能力，并做出相应的反应。这种侦测和反应能力在本专利提案中是可选的，即作为一种可选的方案，而不是必须的。上述提到的侦测和反应能力详述如下：

a)当存储卡控制器侦测到SFC文件被改名时，自动将原有名称恢复。

b)当存储卡控制器侦测到SFC文件被删除时，自动将SFC文件与固定地址或固定地址片段的映射信息写回文件分配表中。如在写回过程中发现该固定地址或固定地址片段已被其它文件或目录覆盖，则将占用的存储区域迁移至未占用区域，然后再行写回。

c)当存储卡控制器侦测到文件分配表已被格式化时，自动将SFC文件与固定地址或固定地址片段的映射信息写回文件分配表中。

d)当文件系统被破坏而导致SFC文件意外丢失时，在用户对文件系统恢复时，自动将SFC文件与固定地址或固定地址区间的映射信息写回文件分配表中。