NFC支付模块及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种NFC支付模块及其控制方法,且特别涉及一种利用相位控制方法的NFC支付模块。
背景技术
NFC是一种建构于无线射频技术上进行点对点沟通的通讯方式。而当NFC的数据传输技术搭配认证、防伪的数据加解密技术时,即可将其应用于小额支付或移动支付上。
虽说NFC理论上在13.56MHz的频率通过振幅偏移调变编码技术,以每毫秒106到848kbit的数据速率传输,可达到10厘米的距离来传送数据。但实际上由于NFC天线线圈的设计影响,再加上较小的NFC天线线圈才易于设计到电子装置内,一般进行NFC感应支付时,必须让NFC电子装置以非常近的距离贴近,甚至几乎触碰到读卡机且NFC电子装置的线圈正对读卡机的线圈时,NFC才能顺利感应。
此外电子装置上的电池以及屏蔽框(shielding case)也都对原本感应效率薄弱的NFC感应产生影响。因此,市面上推出解决NFC感应不良的技术,在NFC电子装置上额外加装NFC强波片,也即铁磁材料贴片(Ferrite Sheet),借此来加强NFC电磁波。
发明内容
本发明的目的在于提供一种NFC支付模块及其控制方法,其利用相位检测的技术加强NFC感应效率,使电子装置不需额外加装NFC强波片。
根据本发明一个结构实施方式是在提供一种NFC支付模块,其应用于智能电子装置,NFC支付模块包含封装外壳、微控制器、射频晶片、天线以及安全晶片。封装外壳设于智能电子装置。微控制器位于封装外壳内,微控制器根据智能电子装置的应用程序指令而输出相位检测命令及功率放大命令。射频晶片位于封装外壳内且电性连接微控制器,射频晶片执行相位检测命令及功率放大命令。天线位于封装外壳内且电性连接射频晶片,天线根据相位检测命令接收至少一个交易信号,交易信号具有特定相位角。安全晶片位于封装外壳内,安全晶片具有SWP信号接脚,此安全晶片通过SWP信号接脚连接射频晶片并接收交易信号,安全晶片验证交易信号并判断特定相位角。其中安全晶片验证交易信号不正确时,安全晶片通知微控制器输出相位调整命令以调整射频晶片。
根据前述NFC支付模块的一个实施例,其中射频晶片执行相位检测命令而改变化接收信号相位角直至接收信号相位角符合特定相位角。射频晶片根据时间周期来改变接收信号相位角。时间周期可为1毫秒至22毫秒。天线可采用二维的印刷电路布线或三维的晶片直接封装。
根据前述NFC支付模块的另一个实施例,其中射频晶片根据相位间隔改变接收信号相位角。相位间隔为30度至60度,更详细地说相位间隔可为45度。
根据前述NFC支付模块的又一个实施例,其中NFC支付模块还包含主动蓝牙模块及安全支付装置。主动蓝牙模块电性连接微控制器,主动蓝牙模块往外传输智能电子装置的应用程序验证。安全支付装置包含被动蓝牙模块、安全交易模块以及射频模块。被动蓝牙模块无线连接主动蓝牙模块并接收应用程序验证。安全交易模块电性连接被动蓝牙模块,安全交易模块内设安全交易验证,且安全交易模块比对应用程序验证及安全交易验证。射频模块无线连接安全交易模块,射频模块用于接收交易信号。其中,安全交易模块验证应用程序验证符合安全交易验证时,安全交易模块命令射频模块接收交易信号,且由安全交易模块执行交易信号。
根据本发明另一个结构实施方式是在提供一种NFC支付模块,其应用于智能电子装置,NFC支付模块包含射频晶片及天线。射频晶片电性连接智能电子装置,射频晶片执行智能电子装置输出的相位检测命令及功率放大命令。天线电性连接射频晶片,天线根据相位检测命令接收至少一个交易信号,交易信号具有特定相位角。其中智能电子装置验证交易信号不正确时,智能电子装置输出相位调整命令以调整射频晶片。
根据前述NFC支付模块的一个实施例,其中射频晶片执行相位检测命令而改变接收信号相位角直至接收信号相位角符合特定相位角。射频晶片根据时间周期来改变接收信号相位角。时间周期可为1毫秒至22毫秒。
根据前述NFC支付模块的另一个实施例,其中射频晶片根据相位间隔改变接收信号相位角。相位间隔为30度至60度,更详细地说相位间隔可为45度。
根据前述NFC支付模块的又一个实施例,其中NFC支付模块还包含主动蓝牙模块及安全支付装置。主动蓝牙模块电性连接于智能电子装置,主动蓝牙模块往外传输智能电子装置的应用程序验证。安全支付装置包含被动蓝牙模块、安全交易模块以及射频模块。被动蓝牙模块无线连接主动蓝牙模块并接收应用程序验证。安全交易模块电性连接被动蓝牙模块,安全交易模块内设安全交易验证,且安全交易模块比对应用程序验证及安全交易验证。射频模块无线连接安全交易模块,射频模块用于接收交易信号。其中,安全交易模块验证应用程序验证符合安全交易验证时,安全交易模块命令射频模块接收交易信号,且由安全交易模块执行交易信号。
根据本发明一个方法实施方式是提供一种NFC支付模块控制方法,将NFC支付模块应用于智能电子装置上以进行支付,NFC支付模块控制方法包含以下步骤:
利用智能电子装置输出应用程序指令至NFC支付模块的微控制器;
利用微控制器根据应用程序指令输出相位检测命令及功率放大命令至NFC支付模块的射频晶片;
利用射频晶片执行相位检测命令及功率放大命令;
利用NFC支付模块的天线根据相位检测命令在时间周期及相位间隔变化接收信号相位角而接收至少一个交易信号,交易信号具有特定相位角;
利用NFC支付模块的安全晶片验证交易信号并判断特定相位角;以及
当接收信号相位角符合特定相位角时,利用安全晶片通知微控制器输出相位调整命令以调整射频晶片。
根据前述NFC支付模块控制方法的一个实施例,其中当接收信号相位角符合特定相位角时,利用安全晶片通知微控制器输出相位调整命令以调整射频晶片的步骤为利用NFC支付模块的天线根据相位检测命令以每5毫秒的时间周期及45度的相位间隔改变接收信号相位角。
根据前述NFC支付模块控制方法的另一个实施例,前述NFC支付模块控制方法还包含以下步骤:
利用智能电子装置通过微控制器输出应用程序验证至NFC支付模块的主动蓝牙模块;
利用主动蓝牙模块输出应用程序验证至安全支付装置的被动蓝牙模块;
利用安全支付装置的安全交易模块根据内设的安全交易验证比对应用程序验证;
当安全交易验证符合应用程序验证时,利用安全交易模块通知安全支付装置的射频模块接收交易信号;以及
利用安全交易模块执行交易信号。
根据本发明另一个方法实施方式是在提供一种NFC支付模块控制方法,将NFC支付模块应用于智能电子装置上以进行支付,NFC支付模块控制方法包含以下步骤:
利用智能电子装置的微控制器执行应用程序指令;
利用微控制器根据应用程序指令输出相位检测命令及功率放大命令至NFC支付模块的射频晶片;
利用射频晶片执行相位检测命令及功率放大命令;
利用NFC支付模块的天线根据相位检测命令在时间周期及相位间隔变化接收信号相位角而接收至少一个交易信号,交易信号具有特定相位角;
利用NFC支付模块的安全晶片验证交易信号并判断特定相位角;以及
当接收信号相位角符合特定相位角时,利用安全晶片通知微控制器输出相位调整命令以调整射频晶片。
根据前述NFC支付模块控制方法的一个实施例,其中,当接收信号相位角符合特定相位角时,利用安全晶片通知微控制器输出相位调整命令以调整射频晶片的步骤为利用NFC支付模块的天线根据相位检测命令以每5毫秒的时间周期及45度的相位间隔改变接收信号相位角。
根据前述NFC支付模块控制方法的另一个实施例,前述NFC支付模块控制方法还包含以下步骤:
利用智能电子装置的微控制器输出应用程序验证至NFC支付模块的主动蓝牙模块;
利用主动蓝牙模块输出应用程序验证至安全支付装置的被动蓝牙模块;
利用安全支付装置的安全交易模块根据内设的安全交易验证比对应用程序验证;
当安全交易验证符合应用程序验证时,利用安全交易模块通知安全支付装置的射频模块接收交易信号;以及
利用安全交易模块执行交易信号。
因此,由前述NFC支付模块搭配智能电子装置使用时,可由智能电子装置对微控制器下相位检测命令,使射频晶片通过天线执行相位检测,当安全晶片通过天线确认可用交易信号的特定相位角后,即可固定此接收信号相位角。如此一来,就可免除架设大体积天线的必要而保持无线传输表现。此外,通过蓝牙连接的安全支付装置,可利用安全支付装置直接进行感应支付。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,所附附图的说明如下:
图1为根据本发明一个实施方式的一种NFC支付模块的立体示意图。
图2为图1的NFC支付模块应用于智能电子装置的示意图。
图3为图2的NFC支付模块应用于智能电子装置的流程图。
图4为根据本发明另一个实施方式的NFC支付模块应用于智能电子装置的示意图。
图5为根据本发明又一个实施方式的NFC支付模块应用于智能电子装置的示意图。
图6为图5的安全支付装置感应POS机的示意图。
图7为图6的NFC支付模块应用于智能电子装置的流程图。
图8为根据本发明再一个实施方式的NFC支付模块应用于智能电子装置的示意图。
具体实施方式
请参照图1及图2,其为根据本发明一个实施方式的一种NFC支付模块的立体示意图以及NFC支付模块应用于智能电子装置的示意图。NFC支付模块100应用于智能电子装置100a,NFC支付模块100包含封装外壳200、微控制器300、射频晶片400、天线500以及安全晶片600。
本实施方式所指的智能电子装置100a为智能型手机、智能型手表、平板电脑或其余可执行应用程序(application)的电子装置。
封装外壳200用于将微控制器300、射频晶片400、天线500以及安全晶片600封装为一体,附图中所绘示的封装外壳200仅作为示意使用。
微控制器300位于封装外壳200内,微控制器300根据智能电子装置100a的应用程序指令APP而输出相位检测命令PD及功率放大命令PA。
射频晶片400位于封装外壳200内且电性连接微控制器300,射频晶片400执行相位检测命令PD及功率放大命令PA。
天线500位于封装外壳200内且电性连接射频晶片400,天线500根据相位检测命令PD接收至少一个交易信号TS,交易信号TS具有特定相位角。天线500可采用二维的印刷电路布线或三维的晶片直接封装,不限于此。更详细地说,前述射频晶片400可针对信号进行功率放大,再通过天线500传输。
安全晶片600位于封装外壳200内并接收交易信号TS,安全晶片600验证交易信号TS并判断其特定相位角。
其中安全晶片600验证交易信号TS正确后,安全晶片600通知微控制器300输出相位调整命令PM以调整射频晶片400。
更详细地说,其中射频晶片400在执行相位检测命令PD而变化不同多个接收信号相位角,而射频晶片400可根据时间周期及相位间隔改变接收信号相位角,举例来说,时间周期可为1毫秒至22毫秒,相位间隔为30度至60度,相位间隔可为45度。
请一并再参照图3,其为前述NFC支付模块100应用于智能电子装置100a的流程图。其步骤如下:
S01步骤:利用智能电子装置100a输出应用程序指令APP至微控制器300;
S02步骤:利用微控制器300根据应用程序指令APP输出相位检测命令PD及功率放大命令PA至射频晶片400;
S03步骤:利用射频晶片400执行相位检测命令PD及功率放大命令PA;
S04步骤:利用天线500根据相位检测命令PD在每5毫秒及45度的相位间隔变化接收信号相位角而接收交易信号TS;
S05步骤:利用安全晶片600验证交易信号TS并判断特定相位角;
S06步骤:当接收信号相位角符合特定相位角时,利用安全晶片600通知微控制器300输出相位调整命令PM以调整射频晶片400。
而在本实施方式中,时间周期可为5毫秒,相位间隔可为45度。当进行感应支付时,智能电子装置100a的应用程序指令APP对微控制器300指示相位检测命令PD,射频晶片400利用天线500每5毫秒改变45度接收信号相位角,直到安全晶片600接收到可验证出交易信号TS的特定相位角时,即接收信号相位角等于特定相位角,安全晶片600将输出相位调整命令PM控制微控制器300,使射频晶片400固定此接收信号相位角。举例来说在第5毫秒时,微控制器300利用射频晶片400命令天线500的接收信号相位角为45度,而安全晶片600会判断天线500以45度的接收信号相位角是否可收到交易信号TS并进行支付的验证。若安全晶片600验证交易信号TS不正确时,在第10毫秒时,射频晶片400命令天线500的接收信号相位角为90度,并由安全晶片600再次进行判断验证,借此循环至安全晶片600验证交易信号TS正确时,才由微控制器通过射频晶片400命令天线500固定此时的接收信号相位角,以便于进行后续支付动作。
此外,安全晶片通过SWP信号接脚(未图示),连接射频晶片。由于安全晶片内建软硬件介面,可将天线传输的信号直接转为微控制器可读取格式,借此交易信号将可直接由安全晶片传输至微控制器直接读取,而不必将原本天线传输的交易信号通过额外的转换晶片(bridge chip)转换为SWP信号。
请参照图4,其为本发明另一个实施方式的NFC支付模块100'应用于智能电子装置100a'的示意图。本实施方式中,NFC支付模块100'仅包含射频晶片400'及天线500',前述实施方式的微控制器以及安全晶片的功能及动作则可由智能型电子装置100a'内的软硬件来提供。这里所指的智能型装置100a',例如智能型手机或平板电脑皆具有控制以及安全验证的功能,所以本领域技术人员可轻易针对微控制器以及安全晶片的设置位置或以软件取代硬件功能进行变化,在此不再详细说明。
请参照图5及图6,其分别为本发明又一个实施方式的NFC支付模块100应用于智能电子装置100a的示意图以及安全支付装置800感应POS机900的应用示意图。在本实施方式当中,NFC支付模块100还包含主动蓝牙模块700及安全支付装置800。
主动蓝牙模块700电性连接微控制器300,主动蓝牙模块700往外传输智能电子装置100a的应用程序验证APPT。
安全支付装置800无线连接主动蓝牙模块700,安全支付装置800包含被动蓝牙模块810、安全交易模块820以及射频模块830。本实施方式中,此安全支付装置800可为手机吊饰,让使用者方便携带,但不限于此。
被动蓝牙模块810无线连接主动蓝牙模块700并接收应用程序验证APPT。
安全交易模块820电性连接被动蓝牙模块810,安全交易模块820内设安全交易验证IC,且安全交易模块820比对应用程序验证APPT及安全交易验证IC。在这里所指的应用程序验证APPT及安全交易验证IC可为认证交易所需要的金钥。
射频模块830无线连接安全交易模块820,射频模块830用于接收交易信号TS。
更详细地说,安全交易模块820确认应用程序验证APPT符合安全交易验证IC时,安全交易模块820命令射频模块830接收交易信号TS,且安全交易模块820执行交易信号TS。
请一并再参照图7,其为图5的NFC支付模块100应用于智能电子装置100a的流程图。其步骤如下:
S11步骤:利用智能电子装置100a输出应用程序验证APPT至主动蓝牙模块700;
S12步骤:利用主动蓝牙模块700输出应用程序验证APPT至被动蓝牙模块810;
S13步骤:利用安全交易模块820根据内设的安全交易验证IC比对应用程序验证APPT;
S14步骤:当安全交易验证IC符合应用程序验证APPT时,利用安全交易模块820通知射频模块830接收交易信号TS;
S15步骤:利用安全交易模块820执行交易信号TS。
在本实施方式中,由智能电子装置100a通过主动蓝牙模块700激活安全支付装置800,只要安全支付装置800处于主动蓝牙模块700与被动蓝牙模块810的蓝牙传输范围,即可直接通过安全支付装置800来与POS机900进行感应支付,POS机900为公知商家提供可进行感应支付的装置,在此不再进行详细说明。此外,由于主动蓝牙模块700与被动蓝牙模块810可采用低功耗蓝牙技术(BLE),所以如将智能电子装置100a放置于包包或口袋内而不必拿出,直接使用安全支付装置800即可方便地与POS机900进行感应支付。而当激活后的安全支付装置800与智能电子装置100a距离超出蓝牙传输距离时,智能电子装置100a会自动发出警示以提醒使用者,避免安全支付装置800遗失、掉落或被有心人士盗用的风险。
请参照图8,其为本发明再一个实施方式的NFC支付模块100'应用于智能电子装置100a'的示意图。在本实施方式当中,NFC支付模块100'同样还包含主动蓝牙模块700'及安全支付装置800',安全支付装置800'同样包含被动蓝牙模块810'、安全交易模块820'以及射频模块830',且工作方式同前述实施方式,差异仅在于由于NFC支付模块100'包含射频晶片400'及天线500',而不包含微控制器及安全晶片,所以必须通过智能电子装置100a'内含微控制器及安全晶片的功能的软硬件来执行,本领域技术人员可轻易针对微控制器以及安全晶片的设置位置或以软件取代硬件功能进行变化,在此不再详细说明。
因此,本发明的NFC支付模块搭配智能电子装置使用时,可由智能电子装置对微控制器下相位检测命令,使射频晶片通过天线执行相位检测,当安全晶片通过天线确认可用交易信号的相位角后,即可固定此接收信号相位角。如此一来,就可免除架设大体积天线的必要而保持无线传输表现。
在本发明其他实施例当中,NFC支付模块不仅限于直接安装于智能电子装置内,也可通过其他安装载具而使其具有更多应用功能,例如NFC支付模块可再安装于Mirco SD等记忆卡或交通卡、悠游卡等智能晶片卡上,使其支付功能更多样化。
本发明的NFC支付模块及其控制方法具有以下优点:
1.利用智能电子装置对微控制器下相位检测命令,使射频晶片通过天线执行相位检测,而可保持信号稳定,避免加装大面积天线的额外花费成本。
2.NFC支付模块还包含与其蓝牙连接的安全支付装置,可通过安全支付装置直接进行感应支付,而不必取出NFC支付模块来进行感应支付。此外,射频晶片还能放大信号的功率,使NFC支付模块可为有源器件。
3.安全晶片具有SWP信号接脚,天线传输的信号可通过安全晶片直接传输给微控制器,而公知技术的天线信号是必须通过额外的转换晶片将天线信号转换为SWP信号,才能传输给微控制器。
4.本发明的NFC支付模块将微控制器、射频晶片、天线、安全晶片及主动蓝牙模块封装于一体,不仅节省工艺手续且缩减产品体积,封装一体后的NFC支付模块可直接安装于智能电子装置,比起公知未封装为一体的NFC模块更能有效利用智能电子装置内部电路空间,使其增加散热良好的优点。
5.此外,本发明的NFC支付模块也可不包含微控制器及安全晶片,由于目前所普及的智能电子装置几乎具有微控制器及安全晶片的执行以及加解密功能,因此利用智能电子装置本身所具备的软硬件来执行微控制器及安全晶片的功能,可使NFC支付模块成本及体积大幅降低。
虽然本发明已以实施方式公开如上,然其并非用于限定本发明,任何本领域技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,可作各种不同的选择和修改,因此本发明的保护范围由权利要求书及其等同形式所限定。