CN101208701B - 具有生物识别安全性的便携式存储器存储装置 - Google Patents

Abstract

本发明揭示一种便携式存储器存储装置，其中仅依据对用户的适当生物认证来准予访问所述装置上的信息。所述装置包含控制器、可以是快闪存储器的非易失性存储器以及用于控制访问所述非易失性存储器内的所述信息的生物扫描仪系统。所述控制器、非易失性存储器和生物扫描仪系统中的每一者可安装在所述便携式装置的基座中，其中所述生物系统在所述基座的顶部部分上具有暴露的表面以便接受例如指纹等生物数据。提供包含USB连接器的封盖，所述USB连接器能够配对在主机装置的USB端口内以在所述便携式装置与主机装置之间建立通信。所述封盖还覆盖所述生物扫描仪的暴露部分以在所述便携式存储器存储装置不在使用中时保护传感器。

Description

具有生物识别安全性的便携式存储器存储装置

相关申请案的交叉参考

本申请案与和本申请案同时申请的题为“Portable Memory Storage Device”(代理人案号为SAND-01063US0)的第29/230,382号设计专利申请案相关。此设计专利申请案的副本以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明的实施例涉及一种具有生物识别安全性的便携式存储器存储装置。

背景技术

正广泛使用例如快闪存储器存储驱动器的非易失性半导体存储器装置以满足对数字信息存储和交换的不断增长的需求。除了快闪存储器驱动器的小尺寸、便携性、高可靠性和大容量之外，还可便利地将快闪存储器驱动器从具有适当连接端口(例如，串行总线端口，如USB端口或IEEE 1394(“火线”)端口)的多种电子装置移除以及附接到所述电子装置。

伴随着存储和交换数据的不断增长的需求，需要保持数据安全以防止未经授权的访问。在使快闪存储器驱动器更加安全的努力中，已知在准予驱动器访问之前提供PIN和密码认证例行程序。除此之外或作为替代，还已知提供物理密钥和智能卡系统，其仅在接受适当密钥或智能卡时才允许访问快闪存储器驱动器。然而，这些安全系统的问题在于，访问媒体可能被丢失、窃取、遗忘和/或遭受非法侵入。因此，已将例如指纹扫描仪的生物安全系统并入到例如快闪驱动器的数据存储装置中。与密码、智能卡等不同，生物数据是唯一的且无法被窃取或复制，因此只有经授权的用户才能够访问驱动器上的信息。

题为“High Security Flash Memory and Method”的第6,707,935号美国专利中揭示了生物快闪存储器的实例。如其中所揭示，将指纹扫描仪嵌入在快闪存储器装置中。在可访问存储在快闪存储器上的信息之前，用户将其手指放置在扫描仪上，在扫描仪上对用户的手指进行扫描、数字化且与所存储的指纹版本进行比较。仅当经扫描的指纹与存储的指纹匹配时才准予访问快闪存储器。

常规生物快闪存储器装置虽然提供有效的安全性，但具有若干缺点。首先，主机装置中插入快闪存储器以供使用的端口通常难以接近。举例来说，当与桌上型或膝上型计算机一起使用时，所述端口通常处于计算机的侧部或背后，这使得当将驱动器插入端口中时难以提供指纹以供认证。此外，典型的生物扫描仪由易碎材料形成。与装入在保护性外壳中的典型电子元件不同，生物扫描仪必须相对暴露以便能够获得指纹、拇指纹或其它生物数据的清晰图像。因此，扫描仪容易被划伤、损坏或毁坏，因此致使安全特征和/或快闪存储器装置本身无用。

发明内容

本发明的一个实施例涉及一种便携式存储器存储装置，其中仅依据对用户的适当生物认证来准予访问所述装置上的信息。所述装置具有多零件式构造，使得当便携式存储器装置连接到主机装置并与其通信时生物扫描仪可保持在便利的位置中。便携式存储器装置的多个零件在不使用时还彼此组合以提供紧致的尺寸和便利的形状，且此时生物扫描仪被覆盖以对其进行保护。

便携式存储器存储装置的实施例包含控制器、可以是快闪存储器的非易失性存储器，和用于控制访问所述非易失性存储器的信息的生物扫描仪系统。所述控制器、非易失性存储器和生物扫描仪系统中的每一者可安装在所述便携式装置的基座中，其中所述生物系统在所述基座的顶部部分上具有暴露表面以供接受例如指纹的生物数据。提供封盖，所述封盖在多个实施例中包含USB连接器，所述USB连接器能够在主机装置的USB端口内配对，以在所述便携式装置与主机装置之间建立通信。

当不使用时，所述封盖贴附到基座以覆盖并保护生物扫描仪。所述基座进一步包含对接包围体，其具有与USB端口类似的构造。封盖上的连接器在不使用时被接纳在对接包围体内，以保护连接器并向便携式装置提供紧致且便利的形状因数。封盖可通过柔性通信线缆而贴附到基座，所述柔性通信线缆用于将基座与封盖拴系在一起并且还用于在便携式装置与主机装置之间传输信息。在多个实施例中可省略所述线缆以支持基座与封盖之间的无线通信。

当封盖与主机装置的串行端口啮合时，所述线缆允许将基座和生物扫描仪定位在可选择且对用户便利的位置。因此，当封盖被贴附到主机USB端口并允许与其通信时，可容易地输入例如指纹的生物数据。

附图说明

图1是根据本发明实施例的便携式存储器存储装置的功能组件的方框图。

图2是NAND串的俯视图。

图3是NAND串的等效电路图。

图4是NAND串的横截面图。

图5是根据本发明的非易失性存储器系统的一个实施例的方框图。

图6是说明用于用生物数据对用户进行认证的本发明实施例的操作的软件流程图。

图7是说明用户认证之后便携式存储器存储装置与主机装置之间的通信的流程图。

图8和9是根据本发明实施例的便携式存储器存储装置的不同透视图。

图10是根据本发明实施例的处于打开位置的便携式存储器存储装置的透视图。

图11是根据本发明替代实施例的处于打开位置的便携式存储器存储装置的透视图。

图12是根据本发明实施例的便携式存储器存储装置的分解透视图。

图13是处于用于连接到主机装置的USB端口的位置中的本发明的透视图。

图14是展示用于当处于闭合位置时将封盖维持在基座上的互锁机构的穿过图9中的线14-14的横截面图。

具体实施方式

现将参看图1到14描述本发明的实施例，其涉及一种具有生物识别安全性的便携式存储器存储装置。应了解，本发明可以许多不同的形式实施且不应解释为限于本文陈述的实施例。相反地，提供这些实施例以使得本揭示案将为详尽且完整的，且将把本发明完全传达给所属领域的技术人员。当然，本发明希望涵盖包含在由所附权利要求书界定的本发明范围和精神内的对这些实施例的替代、修改和等效物。此外，在本发明的以下详细描述中，陈述大量特定细节以便提供对本发明的彻底理解。然而，所属领域的技术人员将了解，可在没有此类特定细节的情况下实践本发明。

现参看图1，展示耦合到主机装置52的便携式存储器存储装置50的功能组件的方框图。所述便携式存储器存储装置50包含控制器54、存储器56和生物扫描仪系统58。所述控制器54可为实施为专用集成电路(ASIC)的集成电路，但所述控制器也可实施为其它类型的集成电路。控制器54所执行的功能的某一部分也可以软件实施。

存储器56可以是多种半导体非易失性存储器中的任一者，例如快闪存储器系统。适于实施本发明的快闪存储器系统的一个实例使用NAND结构，其包含将多个晶体管串联排列在两个选择栅极之间。所述串联的晶体管和所述选择栅极被称为NAND串。图2是展示一个NAND串的俯视图。图3是其等效电路。图2和3中描绘的NAND串包含串联并夹在第一选择栅极120与第二选择栅极122之间的四个晶体管100、102、104和106。选择栅极120将NAND串连接到位线126。选择栅极122将NAND串连接到源极线128。通过将适当电压施加到控制栅极120CG来控制选择栅极120。通过将适当电压施加到控制栅极122CG来控制选择栅极122。晶体管100、102、104和106中的每一者具有控制栅极和浮动栅极。晶体管100具有控制栅极100CG和浮动栅极100FG。晶体管102包含控制栅极102CG和浮动栅极102FG。晶体管104包含控制栅极104CG和浮动栅极104FG。晶体管106包含控制栅极106CG和浮动栅极106FG。控制栅极100CG连接到字线WL3，控制栅极102CG连接到字线WL2，控制栅极104CG连接到字线WL1，且控制栅极106CG连接到字线WL0。在一个实施例中，晶体管100、102、104和106每一者是存储器单元。在其它实施例中，存储器单元可包含多个晶体管或可与图2和3中描绘的不同。

图4提供上文描述的NAND串的横截面图。如图4中所描绘，NAND串的晶体管形成在p阱区域140中。每一晶体管包含由控制栅极(100CG、102CG、104CG和106CG)和浮动栅极(100FG、102FG、104FG和106FG)组成的堆叠栅极结构。所述浮动栅极形成在p阱表面上处于氧化物膜顶部上。所述控制栅极处于浮动栅极上方，其中中间多晶硅介电层使控制栅极与浮动栅极隔离。注意，图4呈现为描绘晶体管120和122的控制栅极和浮动栅极。然而，对于晶体管120和122，控制栅极与浮动栅极连接在一起。在其它实施例中，传统上认为是浮动栅极的栅极是连接的，而其顶部上的栅极不连接。存储器单元(100、102、104、106)的控制栅极形成字线。N+扩散层130、132、134、136和138在相邻单元之间共享，借此所述单元彼此串联连接以形成NAND串。这些N+扩散层形成所述单元的每一者的源极和漏极。举例来说，N+扩散层130充当晶体管122的漏极和晶体管106的源极，N+扩散层132充当晶体管106的漏极和晶体管104的源极，N+扩散区域134充当晶体管104的漏极和晶体管102的源极，N+扩散区域136充当晶体管102的漏极和晶体管100的源极，且N+扩散层138充当晶体管100的漏极和晶体管120的源极。N+扩散层136连接到NAND串的位线，而N+扩散层138连接到多个NAND串的共用源极线。

注意，尽管图2到4展示NAND串中的四个存储器单元，但四个晶体管的使用仅提供作为实例。NAND串可具有少于四个存储器单元或多于四个存储器单元。举例来说，一些NAND串将包含八个存储器单元、16个存储器单元、32个存储器单元等。本文的论述不限于NAND串中任何特定数目的存储器单元。

每一存储器单元可存储以模拟或数字形式表示的数据。当存储一个数字数据位时，存储器单元的可能阈值电压范围被划分为被分配有逻辑数据“1”和“0”的两个范围。在NAND型快闪存储器的一个实例中，在擦除存储器单元之后，阈值电压为负，并被界定为逻辑“1”。在编程操作之后，阈值电压为正，并被界定为逻辑“0”。当阈值电压为负且通过在字线上施加0V来尝试进行读取时，存储器单元将接通以指示正存储逻辑“一”。当阈值电压为正且通过在字线上施加0V来尝试进行读取操作时，存储器单元将不接通，这指示存储逻辑“零”。存储器单元还可存储多个等级的信息，进而存储多个数字数据位。在存储多个等级的数据的情况下，可能的阈值电压范围被划分为存储等级的数目。举例来说，如果存储四个等级的信息，那么将有四个阈值电压范围被分配到数据值“11”、“10”、“01”和“00”。在NAND型存储器的一个实例中，擦除操作之后的阈值电压为负并被界定为“11”。正阈值电压用于状态“10”、“01”和“00”。

以下美国专利中提供NAND型快闪存储器及其操作的相关实例，所述专利全部以全文引用的方式并入本文中：第5,570,315号美国专利；第5,774,397号美国专利；第6,046,935号美国专利；第5,386,422号美国专利；第6,456,528号美国专利；以及第6,522,580号美国专利。关于编程NAND快闪存储器(包含自增压技术)的信息可在2005年2月22日颁发的题为“Source Side Self Boosting Technique For Non-Volatile Memory”的第6,859,397号美国专利以及2003年7月29日申请的题为“Detecting Over Programmed Memory”的美国专利申请案10/629,068中找到，所述专利和申请案均以全文引用的方式并入本文中。其它类型的快闪存储器装置也可与本发明一起使用。举例来说，以下专利描述NOR型快闪存储器且以全文引用的方式并入本文中：第5,095,344、5,172,338、5,890,192和6,151,248号美国专利。快闪存储器类型的另一实例在第6,151,248号美国专利中找到，其以全文引用的方式并入本文中。

本文描述的技术不限于浮动栅极类型的存储器，而是也可适用于使用其它类型的材料用于电荷存储的存储器单元。举例来说，本文描述的技术可用于在控制栅极(或字线)与衬底之间使用各种类型的电荷存储区域/层(例如，氮化物层或小硅岛，更多地称为纳米晶体)的存储器装置。在多个实施例中，存储器56可具有512兆字节(MB)或1千兆字节(GB)的存储容量。然而，这些存储容量仅是示范性的，且在替代实施例中存储容量可变化。

图5是根据本发明一个实施例的图1的控制器54和存储器56的方框图。存储器单元阵列302由列控制电路304、行控制电路306、c源极控制电路310和p阱控制电路308控制。列控制电路304连接到存储器单元阵列302的位线以用于：读取存储在存储器单元中的数据；确定编程操作期间存储器单元的状态；以及控制位线的电位电平以促进编程或抑制编程。行控制电路306连接到字线以：选择字线中的一者；施加读取电压；施加编程电压；以及施加擦除电压。c源极控制电路310控制连接到存储器单元的共用源极线。p阱控制电路308控制p阱电压。

存储在存储器单元中的数据由列控制电路304读出并经由数据输入/输出缓冲器312而输出到外部I/O线。待存储在存储器单元中的编程数据经由外部I/O线输入到数据输入/输出缓冲器312，并传送到列控制电路304。外部I/O线连接到控制器54。

用于控制快闪存储器装置的命令数据输入到控制器54。命令数据通知快闪存储器关于请求什么操作。输入的命令传送到状态机316，所述状态机316控制列控制电路304、行控制电路306、c源极控制电路310、p阱控制电路308和数据输入/输出缓冲器312。状态机316还可输出快闪存储器的状态数据，例如就绪/占用(READY/BUSY)或通过/失败(PASS/FAIL)。

控制器54与可以是个人计算机、数码相机、个人数字助理、蜂窝式电话等的主机装置52连接或可与所述主机装置52连接。控制器54与主机通信以便从主机接收命令，从主机接收数据，向主机提供数据，且向主机提供状态信息。控制器54将来自主机的命令转换成可由命令电路314解译并执行的命令信号，所述命令电路314与状态机316进行通信。控制器54通常含有用于将用户数据写入到存储器阵列或从存储器阵列读取用户数据的缓冲存储器。关于本发明实施例中使用的存储器系统的额外细节可在题为“Programming Non-Volatile Memory”(代理人案号为SAND-01017US0)的第10/761,620号美国专利申请案中找到，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。

生物扫描仪系统58包含认证协处理器60和生物扫描仪62。所述协处理器与扫描仪协作以接受并认证生物数据，如下文更详细阐释。在本发明的多个实施例中，生物扫描仪系统具有接受指纹和/或拇指纹的类型。然而，了解到，生物扫描仪系统58可以具有接受其它唯一个人识别符数据的类型，包含但不限于视网膜扫描仪和声纹识别装置。

在本发明的多个实施例中，扫描仪62可以是由Emeryville，CA 94608的UPEK公司出售的类型的硅基电容性指纹/拇指纹传感器。一般来说，扫描仪62由电容性感应单元的二维阵列组成，每一电容性感应单元含有有源电容性反馈电路，其有效反馈电容由接近传感器表面的活皮肤的存在来调制。当使活皮肤紧密接近传感器单元时，皮肤干扰单元内的电场线并减小有效电容。当皮肤处于传感器表面上(指纹脊)时，反馈电容减到最小，而当皮肤远离传感器表面(指纹谷)时，反馈电容达到最大。

可对二维阵列中的每一单元测量这种电容差异(皮肤存在或不存在)以捕获整个指纹图像。传感器阵列的输出可传递通过模拟信号调节块，所述模拟信号调节块提供在通过芯片上A/D转换器将信号转换为8位数字信号以用于加密和存储(如下文阐释)之前调节传感器增益和偏移量的能力。了解到，上述获得生物数据的方法仅以举例来说，且所属领域的技术人员将了解，其它装置和方法可用于获得生物数据的数字信号。

在本发明的多个实施例中，经扫描生物数据的存储和与输入的生物数据的比较全部是在生物扫描仪系统58内执行的。明确地说，认证协处理器60可具有相关联的ROM 66，所述ROM 66具有用于执行生物扫描仪系统的初始化以及生物扫描仪内生物数据比较的软件。认证协处理器60还可具有非易失性存储器68，其用于存储生物数据的经加密参考图案(如下文阐释)。非易失性存储器68可以是与上述存储器56类似的快闪存储器。在替代实施例中，可省略非易失性存储器68，且可将经加密的生物数据参考图案存储在存储器56内的保留区域中。在题为“Biometric-Based Authentication In A Nonvolatile Memory Device”的第2004/0236954号美国专利申请案中揭示了一种用于将安全加密数据参考图案存储在非易失性存储器中以供在生物存储器装置中使用的系统，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。协处理器60可进一步包含RAM 70，其用于在用于验证用户的比较期间临时存储生物数据参考图案和经扫描的生物数据。

一旦便携式存储器存储装置50耦合到主机52，ROM 66上的初始化或“通过”固件就对协处理器60进行初始化，且协处理器60经由控制器54上的通用非同步接收器-发射器(UART)72和通用串行总线(USB)装置接口74而与主机52通信。UART 72是处理生物扫描仪系统58与控制器54之间的非同步串行通信的已知接口组件。本发明的多个实施例使用到达主机装置的USB连接。主机可包含USB主机控制器(未图示)和USB端口160(图13)，所述USB端口160用于接纳便携式存储器存储装置50的USB连接器416(如下文阐释)。取决于主机操作系统而定，在启用与便携式存储器存储装置52的通信之前，可能需要将软件驱动程序和/或应用程序编程接口(API)下载到主机52中。

本发明不限于便携式存储器存储装置50与主机装置52之间的USB通信，且涵盖有线和无线的其它通信协议。此外，了解到，在本发明的替代实施例中，控制器54可包含额外的已知组件。在题为“Portable Device Having Biometrics-Based Authentication Capabilities”的第2003/0005336号美国专利申请案中揭示了此类额外组件的实例，所述申请案以全文引用的方式并入本文中。此外，尽管上文已描述输入和存储的生物数据的存储及比较由协处理器60执行，但了解到，在替代实施例中，这些操作可由控制器54上或主机装置52内的处理器55实行。

在多个实施例中，经由USB连接从主机52接收用于便携式存储器存储装置50的电力。然而，在替代实施例中，装置50可包含独立的板上电源。

现将参看图6的流程图来描述仅允许对存储器56的经授权访问的生物扫描仪装置的操作的实施例。在步骤220中，ROM 66中的固件检查以查看便携式存储器存储装置50是否已连接到主机装置的USB端口。当耦合到主机平台时，便携式装置50便经历初始化程序(步骤222)。在多个实施例中，所述初始化程序涉及经由USB装置接口74建立与主机平台的通信，和确保主机平台意识到便携式存储器存储装置50已耦合到主机平台。

认证协处理器60接下来判断是否有必要进行用户注册(步骤224)。这可在第一次使用装置50且没有生物数据的参考图案存储在非易失性存储器68中的情况下发生。在步骤224中确定没有存储参考图案的情况下，实行认证处理器与主机之间的通过通信以执行登记过程(步骤226)。主机52显示指令以引导用户通过注册过程(步骤228)，且用户经提示而将手指(或其它可应用的生物标记)放置在扫描仪58上(步骤230)。此获得的生物数据将被存储为参考图案以在将来当尝试访问存储器56时用于与扫描的用户生物数据进行比较。可能有必要根据主机52上的显示所请求而重复步骤230，直到获得令人满意的参考图案为止。优选地，重试的数目可由用户配置。假定获得了令人满意的参考图案(步骤232)，那么接着加密参考图案以获得额外安全性(步骤234)。可使用已知的密码或散列算法来加密参考图案。接着在步骤236中将经加密的参考图案存储在非易失性存储器68中。在替代实施例中，所存储的参考图案的大小可变化，但可为(例如)512字节。

在多个实施例中，便携式存储器存储装置50支持一个以上用户。在另一实施例中，同一用户可注册多个指纹作为单独的参考图案。在又一实施例中，相同的用户指纹可被注册多次作为不同的参考图案。因此，便携式装置50可有利于额外用户和/或额外参考图案的注册。在步骤238中软件可提示输入额外用户和/或额外参考图案。如果指示有额外用户和/或额外参考图案，那么重复步骤230到236。也可当已存储有参考图案时(例如)在启动时提供添加额外用户和/或额外参考图案的能力。

形成生物扫描仪系统58的电子元件是可添加到支持控制器54和存储器56的印刷电路板或从所述印刷电路板移除的一体式芯片集。为了防止移除和添加新的生物扫描仪系统以获得对存储器56上的信息的未授权访问，在步骤240中，协处理器60可另外将生物扫描仪系统58(也可为生物扫描仪系统58和控制器54)的序列号存储在存储器56中。由于在替换系统58的情况下可能会移除与生物扫描仪系统58相关联的非易失性存储器68，因而优选地不将存储的序列号存储在非易失性存储器68中。在下文阐释的验证过程期间将使用所存储的序列号信息。在本发明的多个实施例中，可省略步骤240。

一旦完成注册过程，接着在步骤242中图形用户界面就可指示成功完成。

在步骤224中认证协处理器指示存在一个或一个以上存储的参考图案的情况下，软件扫描用户的生物数据以确保用户经授权以访问存储器56上的信息。协处理器60首先读取扫描仪序列号(步骤243)并将其与存储在存储器56中的扫描仪序列号进行比较以确认生物扫描仪系统58的序列号与在注册过程期间存储的序列号相同(步骤244)。在它们不同的情况下，在步骤245中拒绝对驱动器的访问且显示适当的消息。在本发明的多个实施例中，代替简单地拒绝访问，可给予用户在所存储的序列号与所读取的序列号不匹配的情况下输入密码的选择。如果输入了适当的密码，那么仍可准予对驱动器的访问。在省略序列号存储的实施例中，可类似地省略步骤243-245。

当序列号匹配时，在步骤246中提示用户将其手指(或其它生物标记)放置在扫描仪上，且将所扫描的图像数字化并载入到RAM 70中。如果获得令人不满意的图像，那么可提示用户再试。优选地，重试的数目可由用户配置。假定获得了令人满意的图像，那么接着从非易失性存储器68读取所存储的参考图案并将其载入到RAM 70中(步骤248)，对其进行解密(步骤250)，并在步骤252中将其与在步骤246中获得的数据进行比较。如果发现适当的匹配，那么主机显示器指示成功扫描(步骤254)，并准予访问存储器56内的数据。

在本发明的多个实施例中，当步骤246-252中的用户认证未能产生相应的匹配时，封锁对存储器56的访问，且主机装置52显示适当的消息。可通过各种方法来进行对存储器56的封锁，所述方法包含关闭或禁用控制器54或与存储器56相关联的快闪接口，或者配置控制器以拒绝读取和写入命令。其也可由主机装置完成。在多个实施例中，可给予用户在未通过验证的情况下重复步骤246-252的选择。优选地，重试的数目可由用户配置。

在本发明的多个实施例中，在未通过验证的情况下，在步骤256中，可向用户提供绕过指纹认证并改为提供密码来获得访问权的选择。如果正确地输入了绕过密码，那么认为用户认证成功并执行步骤254，且准予访问存储器56内的数据。如果未适当输入绕过密码，那么用户验证仍然失败并拒绝访问。密码输入重试的数目可由用户配置。还应了解，如果需要增加安全性，那么即使对于本发明范围内的正常例行程序认证，除了指纹认证外还可实施密码要求。

应了解，在主机装置中实行认证的实施例中，需要对上述认证过程进行适当修改。因此，取决于特定实施方案或应用而定，从便携式装置50传输到主机装置52的信息可以是成功认证时对成功的简单通知，或表示正等待认证的用户指纹的图像数据。

在存在存储的参考图案的情况下，预期不同的参考图案将对存储器56具有不同的访问特权。因此，可对某些用户封锁对存储器56上的多个文件和目录的访问，而所述访问对其他用户为可用的。可控制访问以准予由协处理器60、控制器54或在主机装置52中进行的不同程度的访问。可(例如)通过管理员来设置访问特权。

图7是说明一旦生物扫描仪系统认证了用户时的便携式存储器存储装置与主机装置52之间的通信的流程图。在步骤380中认证了用户之后，可在步骤382中将便携式存储器存储装置映射到主机装置。也可经由主机上的图形用户界面而给予用户在步骤384中改变、添加或删除所存储的生物参考图案的选择。还可给予用户在步骤386中从装置50进行读取、向装置50进行写入、执行来自装置50的应用程序和执行由装置50指定的操作的能力。当完成所有所需的操作时，用户可在步骤388中经由主机装置的图形用户界面而禁用便携式存储器存储装置。

图8到11中展示便携式存储器存储装置50的透视图。图8和9说明处于闭合位置的存储装置，且图10和11说明处于打开位置的存储装置，如下文更详细阐释。如图10中看到，装置50包含基座400、封盖402和柔性通信线缆404，所述柔性通信线缆404在基座400与封盖402之间延伸并将基座400耦合到封盖402。基座400在上表面408上包含阱或凹进区域406，在所述凹进区域中定位有生物扫描仪62。凹进区域406足够大而足以接纳手指或拇指，以免在扫描期间干扰手指或拇指在扫描仪62上的位置。

基座400进一步包含安装在上表面408上或与上表面408一体式形成的对接包围体410。所述对接包围体410界定开口412，所述开口412经尺寸和形状设定以接纳延伸到封盖402外部的连接器414。如上文所指示，在本发明的多个实施例中便携式存储器存储装置50与USB串行端口一起使用，且对于此类实施例而言，连接器414经尺寸和形状设定以配合在主机装置上的USB串行端口内。开口412相应地经尺寸设定以提供连接器414在开口412内的滑动配合。应了解，对于其它串行连接，将以不同于所展示的方式来配置连接器414和由对接包围体410界定的开口412两者以与连接器所配合的主机端口匹配。

在本发明的多个实施例中，线缆404的长度可在70mm与110mm之间，且更明确地说在80mm与100mm之间，且更明确地说约为90mm。应了解，在替代实施例中，线缆404的长度可小于70mm以及大于110mm。在多个实施例中，线缆404固定地附接到基座400和封盖402。应了解，在替代实施例中，可将线缆以可移除方式连接到基座和/或封盖。

在图11所示的本发明另一实施例中，可省略线缆404以使得基座400与封盖402之间的通信以无线方式进行。例如

的无线协议可用于此类实施例。可在www.Bluetooth.com和/或www.Bluetooth.org处获得的“Specification of the Bluetooth System”(版本1.1，2001年2月22日)中详细描述了蓝牙系统，所述说明书的副本以全文引用的方式并入本文中。应了解，在替代实施例中，可使用其它无线局域网(WLAN)协议来建立基座400与封盖402之间的无线通信。在使用无线通信的实施例中，基座400和封盖402每一者包含无线发射器/接收器。举例来说，代替UART 72(或除UART 72之外)，控制器54将连接到无线发射器/接收器和(视情况)支持逻辑。类似地，系统58将包含与认证协处理器60通信的无线发射器/接收器和(视情况)支持逻辑。

图12是基座400和封盖402的分解透视图。基座400包含底部部分420和顶部部分422，其大体上包围上面具有上述电子元件(即控制器54、存储器56和生物扫描仪系统58)的印刷电路板(PCB)424。PCB 424可进一步容纳LED 426和428。这些LED可代替上述图形用户界面或除上述图形用户界面之外另外使用，以提供便携式存储器装置的状态(例如，准予访问或拒绝访问)。可穿过顶部部分422提供窗口430，可通过所述窗口430来接近扫描仪62。顶部和底部部分420、422可由聚碳酸酯或其它塑料或金属形成，且可搭扣配合在一起或者通过焊接或粘合剂粘附。一旦将顶部和底部部分密封在一起，PCB 424就与周围环境隔离(扫描仪62的一部分除外)。

对接包围体410可由聚碳酸酯或其它塑料或金属形成，且可通过搭扣配合连接或者通过焊接或粘合剂而安装到基座400的顶部部分422。销432安装在基座400的隅角处的空间中，在对接包围体410与底部部分420之间延伸。所述空间和销允许将便携式存储器装置50便利地安装在绳索上以易于运送。在替代实施例中，可省略隅角空间和销432。可将橡胶垫434粘附到底部部分420的下侧以改进基座400与上面支撑基座的表面的摩擦啮合。在替代实施例中，可省略橡胶垫434。

封盖402包含底部部分440和顶部部分442，所述底部部分440和顶部部分442包围线缆404的一部分，且在多个实施例中包围连接器414的一部分。连接器414的至少一部分延伸到由底部和顶部部分440、442形成的包围体外部以便接纳在主机装置的端口内。线缆404可具有处于底部与顶部部分440、442之间形成的包围体内的刚性或柔性部分，但线缆404的延伸到包围体外部的部分优选地是柔性的。在图12所示的分解图中，线缆与基座400分离，但在组装好的装置中将耦合到基座400，其中线缆内的一个或一个引线耦合到基座400内的PCB 424。封盖402的顶部和底部部分440、442可由聚碳酸酯或其它塑料或金属形成，且可搭扣配合在一起或者通过焊接或粘合剂粘附。

可通过将具有控制器54、存储器56、LED 426和428以及生物扫描仪系统58的印刷电路板424组装在底部部分420内来制造便携式存储器装置。接着可将线缆404的第一端粘附到印刷电路板424，且接着将基座400的顶部部分422粘附到底部部分420。接着可将对接包围体410、销432和橡胶垫434粘附到基座400。应了解，在替代实施例中，这些组装步骤的次序可变化。在连接器414粘附到与第一端相对的第二端的情况下，线缆404的一部分接着可包围在底部部分440与顶部部分442之间，其中连接器414的至少一部分从封盖突出，且接着将封盖的底部和顶部部分粘附在一起。

如上文所指示，根据本发明实施例的便携式存储器装置50在闭合位置(图8和9所示)与打开位置(图10、11和13所示)之间移动。在打开位置中，封盖402的连接器414能够与主机装置52的USB端口460啮合以允许便携式存储器装置50与主机装置52之间的通信(假定已成功完成了生物认证)。当封盖402与主机装置的USB端口啮合时，线缆404允许将基座400定位在可选择且便于用户在执行生物扫描时容易接近的位置中。也就是说，当封盖402与USB端口啮合时，扫描仪62和基座400的定向及位置可改变以使得用户更易于执行生物扫描。

当已完成与主机装置的通信时，可从串行端口移除封盖402，并将其滑动为与基座400牢固啮合。对接包围体410可具有形状上类似于主机装置的串行端口的内部配置，使得连接器414在按压配合啮合中与对接包围体的内壁啮合以将封盖保持在基座上。除此之外或作为替代，基座和封盖可具有形成互锁啮合以将基座与封盖一起固定于闭合位置的机构。相对于图14阐释此类机构的实例，图14是穿过图9中的线14-14的横截面。在多个实施例中，基座可在生物扫描仪62的任一侧上包含圆化突出450(例如在图13和14中看到)，其从基座400的顶部部分422的侧部稍许向内突出。封盖可包含一对燕尾榫452(例如在图14中看到)。当封盖滑动到基座上时，燕尾榫452的一部分滑动到突出450下方以在基座与封盖之间形成互锁接合。因此，封盖将不会移离基座，除非其有意从基座滑落。

在闭合位置中，封盖部分或完全覆盖扫描仪62，从而保护扫描仪并防止扫描仪在不使用时受到损坏。当闭合时，封盖可定位成与基座充分接触，或可与其稍许间隔开，仅在封盖周边周围的某些点处建立接触。在封盖周边的若干部分与基座间隔开的实施例中，所述间隔优选地足够小以防止扫描仪62暴露。

在闭合位置中，连接器414驻留在对接包围体410内以同样防止连接器在不使用时受到损坏。此外，在闭合位置中，便携式存储器装置50获得相对紧致的形状因数和便利的形状。在本发明的多个实施例中，便携式存储器装置可为60mm长、24mm宽和14mm高。应了解，这些尺寸仅是举例而言，且在替代实施例中，各种尺寸可大于或小于所述尺寸。

如上文所指示，在本发明的多个实施例中，控制器54、存储器56和生物扫描仪系统58全部容纳在基座400内。在替代实施例中，控制器和/或存储器可容纳在封盖402内部，且经由线缆404而与生物扫描仪系统连接。

已出于说明和描述的目的展现了本发明的以上详细描述。不希望其为详尽的或将本发明限于所揭示的精确形式。鉴于以上教示，可能作出许多修改和变化。选择所描述的实施例是为了最佳地阐释本发明的原理及其实际应用，进而使得所属领域的其他技术人员能够以各种实施例最佳地利用本发明，并作出适于所预期的特定用途的各种修改。希望本发明的范围由所附权利要求书界定。

Claims (25)

1.一种可与主机装置一起操作的便携式存储器存储装置，其包括：

第一部分，其包含用于接收生物数据的生物装置；以及

第二部分，其能够与第一部分通信，所述第二部分包含用于在所述便携式存储器存储装置与所述主机装置之间建立通信的连接器，所述第二部分与第一部分分离，且能够与所述第一部分配对并至少部分地覆盖所述第一部分。

2.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其进一步包括处于所述第一或第二部分中的半导体存储器存储装置。

3.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其进一步包括处于所述第一或第二部分中的快闪存储器。

4.根据权利要求3所述的便携式存储器存储装置，其中如果所接收的生物数据与所存储的生物数据的参考图案匹配，那么允许访问存储在所述快闪存储器上的信息。

5.根据权利要求3所述的便携式存储器存储装置，其中如果所接收的生物数据与所存储的生物数据的参考图案不匹配，那么阻止访问存储在所述快闪存储器上的信息。

6.根据权利要求3所述的便携式存储器存储装置，其进一步包括处于所述第一或第二部分中的控制器。

7.根据权利要求3所述的便携式存储器存储装置，所述生物装置能够与所述快闪存储器通信。

8.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其进一步包括用于传送所述第一与第二部分之间通信的柔性线缆。

9.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其中所述第一与第二部分之间的通信通过无线通信进行。

10.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其中所述生物数据包含指纹、拇指纹、声音数据信号和视网膜数据图像中的一者。

11.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，生物扫描仪包含邻近于所述第一部分的上表面的部分，所述第二部分当与所述第一部分配对时覆盖所述生物扫描仪。

12.根据权利要求11所述的便携式存储器存储装置，所述第一部分包含对接包围体，当所述第二部分与所述第一部分配对时所述连接器配合在所述对接包围体中的开口内。

13.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其中所述连接器能够配合在所述主机装置上的USB端口内。

14.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其中所述第一和第二部分包含用于当所述第一和第二部分配对在一起时将所述第一和第二部分固定在一起的结构。

15.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其中当配对在一起时，所述第二部分与所述第一部分是处于完全啮合。

16.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其中当配对在一起时，所述第二部分具有多个与所述第一部分间隔开的部分。

17.根据权利要求1所述的便携式存储器存储装置，其中所述主机装置是个人计算机、数码相机、个人数字助理和蜂窝式电话中的一者。

18.一种便携式存储器存储装置，其能够与主机装置通信，所述便携式存储器存储装置包括用于将具有闪存的存储器部分连接到所述主机装置的端口的连接器，所述便携式存储器存储装置包括：

基座，其包含：

连接所述基座和所述存储器部分的线缆，

生物装置，其用于接收生物数据，以及

对接包围体，其用于当所述存储器部分未耦合到所述主机装置时接纳所述存储器部分。

19.根据权利要求18所述的便携式存储器存储装置，所述生物装置位于所述基座上的一位置中，在所述位置中当所述对接包围体接纳所述存储器部分时，所述线缆邻近于所述存储器部分的部分覆盖所述生物装置的至少一部分。

20.一种可与主机装置一起操作的便携式存储器存储装置，其包括：

基座，其包含：

生物装置，其用于接收生物数据，

非易失性存储器，其处于所述基座内，以及

对接包围体，其处于所述基座的上表面上；

封盖，其包含能够啮合所述主机装置的端口以允许所述非易失性存储器与所述主机装置之间进行通信的连接器，当所述封盖不啮合在所述端口内时所述封盖能够啮合所述基座，封盖覆盖生物扫描仪，且当所述封盖与基座啮合时所述对接包围体至少部分地包围所述连接器；

线缆，其连接所述基座与封盖，并终止于所述连接器处，所述线缆实现所述非易失性存储器与所述主机装置之间的通信。

21.根据权利要求20所述的便携式存储器存储装置，其中如果所接收的生物数据与所存储的生物数据的参考图案匹配，那么允许访问存储在所述非易失性存储器上的信息。

22.根据权利要求20所述的便携式存储器存储装置，其中如果所接收的生物数据与所存储的生物数据的参考图案不匹配，那么阻止访问存储在所述非易失性存储器上的信息。

23.根据权利要求20所述的便携式存储器存储装置，其中所述连接器能够配合在所述主机装置上的USB端口内。

24.根据权利要求20所述的便携式存储器存储装置，其中所述基座和封盖包含用于当所述封盖处于闭合位置时将所述基座和封盖固定在一起的结构。

25.根据权利要求20所述的便携式存储器存储装置，其中所述主机装置是个人计算机、数码相机、个人数字助理和蜂窝式电话中的一者。

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