CN201757903U - USB Key装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种USB Key装置，包括：机壳、数字证书模块和USB接口，各部件均设置在机壳内；还包括：无线通讯模块、电池、IC卡通信处理模块和IC卡读卡器；无线通讯模块，使数字证书模块与通信终端以无线方式进行通讯，将与通信终端的通讯协议转换成所述数字证书模块内部的数据交换协议；电池分别与无线通讯模块和数字证书模块电连接，在与通信终端进行通信时为各模块提供电力；IC卡通信处理模块与USB接口连接，当USB Key装置经所述USB接口连接外部IC卡读卡器时，与IC卡读卡器通信连接，进行数据交换，IC卡读卡器与外部IC卡通信交换数据。该装置结构简单，使用方便，易于实现，可与手机类通信终端无线通信，及通过USB接口与IC卡读卡器通信进行数据交换。

Description

USB Key装置

技术领域

本实用新型涉及电子技术应用领域，尤其涉及一种用于电子签名的USB Key装置。

背景技术

目前网上银行使用的数字证书通常都是USB Key，目前的USB Key采用的是USB接口与PC机连接。而随着应用需求的增加，现有的USB Key还要与手机等终端设备通信连接，以实现手机银行等应用，及与IC卡读卡器通信连接，实现各种智能卡的应用。而由于目前的USB Key在USB技术中是从设备，现有手机虽也有具有USB接口，但手机的USB接口在USB技术中也是从设备，只用于与PC机连接，因此，无法将现有的USB Key直接通过USB接口连接到手机上，无法与手机通过USB接口进行通信。并且，该USB Key也无法利用USB接口与IC卡读卡器连接被识别为智能卡，因此，现有的USB Key产品也无法与IC卡读卡器配合进行数据通信，实现各种智能卡的应用。

实用新型内容

鉴于上述问题，本实用新型实施例提供一种USB Key装置，可以多种方式连接外部设备进行通信连接，实现数据交换，提高作为电子签名工具的USB Key装置的易用性。

本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的：

本实用新型实施例提供一种USB Key装置，包括：机壳、数字证书模块和USB接口，各部件均设置在机壳内；还包括：

无线通讯模块、电池、IC卡通信处理模块和IC卡读卡器；

所述无线通讯模块，与所述数字证书模块电连接，用于使所述数字证书模块与通信终端以无线方式进行通讯，将与通信终端的通讯协议转换成所述数字证书模块内部的数据交换协议；

所述电池，分别与所述无线通讯模块和数字证书模块电连接，用于在与通信终端进行通信时为各模块提供电力；

所述IC卡通信处理模块，与所述USB接口连接，用于当所述USB Key装置经所述USB接口连接外部IC卡读卡器时，与所述IC卡读卡器通信连接，进行数据交换；

所述IC卡读卡器，与所述数字证书模块连接，用于与外部的IC卡通信连接，进行数据交换。

所述USB Key装置还包括：电源控制模块和开关；

所述电池通过所述电源控制模块与各模块电连接，用于在USB Key装置通过无线通讯模块连接外部的通信终端时，控制所述电池为各模块提供电力；

所述开关，与所述电源控制模块连接，用于手动控制电源控制模块，使电源控制模块连接和/或切断电池为各模块供电。

所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块、红外通讯模块或射频通讯模块中的任一种。

所述电池采用充电电池。

所述IC卡通信处理模块包括：USB接口电路、IO接口电路、接口处理单元、时钟和时钟频率设置单元；

所述USB接口电路及所述IO接口电路均与所述数字证书模块及所述USB接口电连接，使所述USB接口分别经所述USB接口电路及所述IO接口电路与所述数字证书模块电连接；

所述USB接口电路设有D+管脚和D-管脚，所述D+管脚用于连接所述USB接口的D+管脚，所述D-管脚用于连接所述USB接口的D-管脚；

所述时钟及时钟频率设置单元均与所述数字证书模块电连接；

所述IO接口电路包括一个双向接口和一个输入接口，所述双向接口用于与所述USB接口的D+管脚或D-管脚电连接，所述一个输入接口用于与所述USB接口的D-管脚或D+管脚电连接；

所述接口处理单元，连接在所述USB接口电路与所述IO接口电路之间，用于将所述IO接口电路的所述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。

所述IO接口电路中的一个双向接口包括：一个输入接口和一个输出接口。

所述接口处理单元包括：设置模块、判断模块和控制模块；

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；

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；

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。

所述IO接口电路设置在所述数字证书模块内。

所述数字证书模块采用智能卡芯片。

所述时钟设置在所述数字证书模块内；所述时钟频率设置单元所设置时钟的频率为9600bps波特率。

通过本实用新型实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例中通过在USBKey装置中同时设置无线通讯模块和IC卡通信处理模块，使得该USB Key装置通过无线通讯模块与外部通信终端进行通讯的功能，从而使USB Key装置可以配合手机等通信终端实现数字证书应用。通过IC卡通信处理模块，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，使用方便，易于实现，在不改变现有手机类通信终端结构的前提下，与通信终端配合使通信终端能方便的实现数字证书应用；并且，该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。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的USB Key装置的结构框图；

图2为本实用新型实施例提供的USB Key装置的IC卡通信处理模块的电路原理图；

图3为本实用新型实施例提供的USB Key装置的IC卡通信处理模块的另一电路原理图；

图4为本实用新型实施例提供的USB Key装置的IC卡通信处理模块的接口处理单元的结构框图；

图5为本实用新型实施例提供的USB Key装置的IC卡通信处理模块的电路示意图；

图6为本实用新型实施例提供的USB Key装置的IC卡通信处理模块的另一电路示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例

本实施例一种USB Key装置，该USB Key装置既支持无线通讯，又可经USB接口与外部的IC卡读卡器连接，与IC卡读卡器进行通信，如图1所示，该USB Key装置包括：外壳、数字证书模块1、USB接口2、无线通讯模块3、电池4、IC卡通信处理模块和IC卡读卡器8，各模块均设置在外壳内；

其中，数字证书模块1与USB接口2电连接，数字证书模块1用于实现数字证书的各种功能，可采用与现有电子签名工具(USB Key)中的数字证书模块相同的功能模块，该数字证书模块可以包括显示、语音、按键等功能；USB接口2采用通用的USB接口，与普通计算机主板上USB接口相匹配；

所述无线通讯模块3与所述数字证书模块1电连接，用于外部的通信终端以无线方式进行通讯，将与通信终端通信的通讯协议转换成所述数字证书模块内部的数据交换协议；无线通讯模块3可采用蓝牙通讯模块、红外通讯模块或射频通讯模块等中的任一种，从而实现与外部通信终端(如手机、掌上电脑等)以蓝牙、红外或射频的方式进行无线通讯；

所述的电池4可分别与所述的无线通讯模块3和数字证书模块1电连接，用于在与外部的通信终端进行通信时为各模块提供电力。所述电池4可采用充电电池，如纽扣电池等；

所述的IC卡通信处理模块7，与所述USB接口2连接，用于当所述USB Key装置经所述USB接口2连接外部IC卡读卡器时，与所述IC卡读卡器通信连接，进行数据交换；

所述IC卡读卡器，与所述数字证书模块连接，用于与外部的IC卡通信连接，进行数据交换。该IC卡读卡器可采用接触式IC卡读卡器或非接触式IC卡读卡器。

在上述USB Key装置基础上，还可以设置电源控制模块5，使所述的电池4通过该电源控制模块5与各模块(无线通讯模块3、数字证书模块1及USB接口2)电连接；用于在USBKey装置通过无线通讯模块1与外部的通信终端(如手机、掌上电脑等)进行无线通信时，控制电池为各模块提供电力。并且，当USB Key装置连接到计算机USB接口2上时通过电源控制模块5还可以对电池4进行充电。当长时间不使用USB Key装置时，可以由电源控制模块5自动对无线通讯模块和数字证书模块启动低功耗的休眠模式，从而节约电池电力。

在上述USB Key装置中还可以设置开关6，开关6与所述的电源控制模块5，用于手动控制电源控制模块5，使电源控制模块5连接和/或切断电池4为各模块供电。

本实用新型实施例给出的USB Key装置，不但可以通过USB接口连接普通的PC机使用，配合PC机实现数字证书应用，同时也可以通过无线通讯模块连接外部的通信终端，如手机、掌上电脑等无法直接连接USB接口设备的通信终端，配合所连接的通信终端实现数字证书的应用。

上述USB Key装置中通过IC卡通信处理模块使该USB Key装置可作为IC卡使用，如图2所示，该IC卡通信处理模块包括：

USB接口电路71、IO接口电路72、接口处理单元73、时钟74和时钟频率设置单元75，

其中，所述USB接口电路71及所述IO接口电路72分别与数字证书模块1和所述的USB接口2电连接，使得该USB接口2分别通过所述USB接口电路71及所述IO接口电路72与数字证书模块1电连接；实际中数字证书模块1可采用智能卡芯片，如采用SHC1216S芯片等；

所述的USB接口电路71设有D+管脚和D-管脚，所述的USB接口电路71的D+管脚与所述USB接口2的D+管脚电连接，所述的USB接口电路71的D-管脚与所述USB接口1的D-管脚电连接；

所述的时钟74及时钟频率设置单元75均与数字证书模块1电连接，时钟74为数字证书模块1提供工作用时钟频率，时钟频率设置单元75用于设置时钟74的频率；

所述IO接口电路72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；所述IO接口电路72的双向接口A可与所述的USB接口2的D+管脚或D-管脚电连接，所述IO接口电路72的输入接口B可与所述的USB接口2的D-管脚或D+管脚电连接；即USB接口2的D+管脚可与IO接口电路72的双向接口A或输入接口B中的任一个电连接，而USB接口2的D-管脚也可与IO接口电路72的输入接口B或双向接口A中的任一个电连接，只要D-管脚不与D+管脚同时连接到IO接口电路72的同一接口上即可，图2示意的USB Key装置中，USB接口2的D+管脚与IO接口电路72的双向接口A电连接，而USB接口2的D-管脚与IO接口电路72的输入接口B电连接；图3示意的USB Key装置中，USB接口2的D+管脚与IO接口电路72的输入接口B电连接，而USB接口2的D-管脚与IO接口电路72的双向接口A电连接；

所述接口处理单元73，用于将所述IO接口电路72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A的电平状态开启或关闭所述USB接口2。如图4所示，接口处理单元73具体包括：

设置模块731、判断模块732和控制模块733；

其中，所述的设置模块731用于将所述IO接口电路72的双向接口A设置为输入模式；

所述的判断模块732用于在所述设置模块731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；

所述的控制模块733用于在所述判断模块732判断所述双向接口A为低电平时，关闭所述USB接口电路71；在所述判断模块732判断所述双向接口A为高电平时，开启所述USB接口电路71。

可以知道，上述USB Key装置中的接口处理单元73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。

上述USB Key装置中的IO接口电路72可集成在所述的数字证书模块1内。

上述USB Key装置中的USB接口电路71、IO接口电路72和时钟频率设置模块75均可设置在同一个芯片内，如ST7267芯片。

上述USB Key装置中的USB接口电路71、IO接口电路72、时钟频率设置模块75和数字证书模块1均可设置在同一个芯片内，如SHC1408芯片。

上述USB Key装置中的时钟可设置在所述的数字证书模块内，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74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。

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；

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。

本实用新型实施例中的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数字证书模块内部的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接口电路与数字证书模块连接，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5、图6所示的电路示意图。

本实施例的USB Key装置通过设置IC卡通信处理模块，通过在IC卡通信处理模块中设置IO接口电路，使数字证书模块既经过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。

上述实施例给出的USB Key装置在通信时，具体过程如下：

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接口电路与数字证书模块电连接；

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？

若是低电平，使数字证书模块经所述USB接口电路与USB接口电连接，使USB Key装置以USB设备通信方式进行数据通信；

若否是为高电平，关闭USB接口电路，使数字证书模块经所述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。

综上所述，本实用新型实施例中的USB Key装置中，通过设置无线通讯模块和电池，使得该无线通讯模块可与现有的手机以无线方式进行通信，可将与手机通信的通讯协议转换成USB Key装置内部的数据交换协议，使得在该USB Key装置配合下，使手机能方便的实现数字证书应用，从而提高了利用手机等通信终端进行网上银行交易时的安全性。并且，在该USB Key装置中设置IC卡通信处理模块，通过该IC卡通信处理模块中的IO接口电路，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装置内部数字证书模块电连接，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，只需要在USB Key装置中增加一些元件和控制软件即可，不改变现有的手机结构，即可方便使该USB Key装置与手机配合使用。其实用性强，增加了利用手机平台进行数字证书应用的兼容性，便于普及。并且该USB Key装置还可很好的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。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种USB Key装置，包括：机壳、数字证书模块和USB接口，各部件均设置在机壳内；其特征在于，还包括：

无线通讯模块、电池、IC卡通信处理模块和IC卡读卡器；

所述无线通讯模块，与所述数字证书模块电连接，用于使所述数字证书模块与通信终端以无线方式进行通讯，将与通信终端的通讯协议转换成所述数字证书模块内部的数据交换协议；

所述电池，分别与所述无线通讯模块和数字证书模块电连接，用于在与通信终端进行通信时为各模块提供电力；

所述IC卡通信处理模块，与所述USB接口连接，用于当所述USB Key装置经所述USB接口连接外部IC卡读卡器时，与所述IC卡读卡器通信连接，进行数据交换；

所述IC卡读卡器，与所述数字证书模块连接，用于与外部的IC卡通信连接，进行数据交换。

2.如权利要求1所述的USB Key装置，其特征在于，所述USB Key装置还包括：

电源控制模块和开关；

所述电池通过所述电源控制模块与各模块电连接，用于在USB Key装置通过无线通讯模块连接外部的通信终端时，控制所述电池为各模块提供电力；

所述开关，与所述电源控制模块连接，用于手动控制电源控制模块，使电源控制模块连接和/或切断电池为各模块供电。

3.如权利要求1所述的USB Key装置，其特征在于，所述无线通讯模块采用蓝牙通讯模块、红外通讯模块或射频通讯模块中的任一种。

4.如权利要求1所述的USB Key装置，其特征在于，所述电池采用充电电池。

5.如权利要求1所述的USB Key装置，其特征在于，所述IC卡通信处理模块包括：USB接口电路、IO接口电路、接口处理单元、时钟和时钟频率设置单元；

所述USB接口电路及所述IO接口电路均与所述数字证书模块及所述USB接口电连接，使所述USB接口分别经所述USB接口电路及所述IO接口电路与所述数字证书模块电连接；

所述USB接口电路设有D+管脚和D-管脚，所述D+管脚用于连接所述USB接口的D+管脚，所述D-管脚用于连接所述USB接口的D-管脚；

所述时钟及时钟频率设置单元均与所述数字证书模块电连接；

所述IO接口电路包括一个双向接口和一个输入接口，所述双向接口用于与所述USB接口的D+管脚或D-管脚电连接，所述一个输入接口用于与所述USB接口的D-管脚或D+管脚电连接；

所述接口处理单元，连接在所述USB接口电路与所述IO接口电路之间，用于将所述IO接口电路的所述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。

6.如权利要求5所述的USB Key装置，其特征在于，所述IO接口电路中的一个双向接口包括：

一个输入接口和一个输出接口。

7.如权利要求5所述的USB Key装置，其特征在于，所述接口处理单元包括：

设置模块、判断模块和控制模块；

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；

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；

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。

8.如权利要求5所述的USB Key装置，其特征在于，所述IO接口电路设置在所述数字证书模块内。

9.如权利要求1或5所述的USB Key装置，其特征在于，所述数字证书模块采用智能卡芯片。

10.如权利要求5所述的USB Key装置，其特征在于，所述时钟设置在所述数字证书模块内；

所述时钟频率设置单元所设置时钟的频率为9600bps波特率。

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