專利名稱：在具有中央和外圍電路的便攜智能物體中的電感耦合交換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域為卡片或轉(zhuǎn)發(fā)器之類的智能便攜物體，尤其是在此類物體內(nèi)靠電感耦合進行的數(shù)據(jù)交換。
已經(jīng)有借助卡片，電子標簽或類似物這樣的智能便攜物體來進行訪問控制，識別或數(shù)據(jù)處理(顯示，登陸)方面的申請。
下面將列舉這些本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)的文獻。
文獻EP0057602描述了一種收費服務(wù)的智能便攜物體。這種裝置包括有集成電路芯片，通過總線成組地組合在一起的導(dǎo)線，以及裝置的其他元件，包括天線，顯示屏以及輸入鍵盤?？梢娺@篇文獻僅提供了只能通過非接觸連接與外部站進行通訊的內(nèi)部元件。
文獻US6073855B描述了一種用于信息和數(shù)據(jù)的接收，維護以及傳送的設(shè)備。這種設(shè)備包含一個主機，至少兩個平行設(shè)置在專用間隔內(nèi)的PCMCIA格式的卡片，一個在PCMCIA卡之間提供通訊的接口。這個通訊接口能夠傳送數(shù)據(jù)，為了加速信息和數(shù)據(jù)的傳送，例如通過電容，光或電感耦合，傳送的信息通常必須經(jīng)過在物理上把PCMCIA卡連接到主機上的標準總線。由于這篇文獻是為了加快傳送速度，因此沒有規(guī)定采用非接觸連接，如采用我們的CEM1024來取代物理連接。
文獻US5537126描述了一種用電子顯示標簽在交易地點顯示信息的系統(tǒng)。這種標簽與導(dǎo)體電磁耦合，其中使用控制電路產(chǎn)生包含標簽和數(shù)據(jù)地址的信息信號，使用調(diào)制電路將交流電流轉(zhuǎn)換為信息信號，并把產(chǎn)生的信息信號供給導(dǎo)體，用以把信號傳送給顯示標簽。其中每個標簽都配備有與導(dǎo)體耦合的電磁線圈，每個顯示標簽都配備有手動初始化開關(guān)，在標簽內(nèi)還設(shè)置有微處理器和內(nèi)存儲器。
文獻DE4138131中描述了一種由太陽能傳感器供能的卡片，這種卡片帶有微處理器，顯示屏，以及集成存儲器，其中卡片與讀/寫模式的外部單元之間的通訊方式是非接觸的，例如通過光，電容或電感傳送。微處理器，存儲器，顯示器以及太陽能傳感器通過導(dǎo)體在物理上連接到卡的內(nèi)部。
文獻DE19604206描述了一種用于傳送安全數(shù)據(jù)的智能便攜物體。這種智能便攜物體采用信用卡的形式，其具有由塑料材料制成的卡體。在卡的局部內(nèi)封裝有帶有功能鍵的鍵區(qū)。在鍵區(qū)下，電導(dǎo)體把矩陣內(nèi)的行和列連接在一起，成為控制單元。智能便攜物體還配備有嵌入本體內(nèi)的天線。
文獻US4874934描述了一種卡片，這種卡片由中央處理單元、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器、以及芯片的顯示和控制部分組成，這些卡片的元件在物理上連接在一起。
可見，包含能夠通過與站的電感耦合來發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的非接觸通訊接口的非接觸智能便攜物體已經(jīng)是公知的。通常，非接觸通訊接口包括與電容連接的天線線圈，以及集成電路，諸如芯片或另外的元件。非接觸智能便攜物體具有顯示器之類的外圍電路，以及與外圍電路相連接的芯片。其中芯片執(zhí)行識別和/或鑒別功能，相對于顯示器所謂的“外圍”顯示功能來說，其被認為是“主要”或“重要”功能。
這些外圍設(shè)備，例如顯示器所具有的缺陷表現(xiàn)在操作電壓和電流和方面，其操作電壓和電流難于與芯片的操作電壓和電流兼容。此外，芯片和外圍設(shè)備之間的連接對智能便攜物體的生產(chǎn)成本也非常不利。
已經(jīng)定義在權(quán)利要求中的本發(fā)明的目在于糾正這些缺陷。
借助本發(fā)明，在外圍電路和中央電路之間交換的數(shù)據(jù)都經(jīng)過站，這使得可以省略外圍電路和中央電路之間的連接，結(jié)果使外圍電路簡單和安裝廉價。
從以下實施例的描述中可以得出本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有兩個非接觸通訊接口的轉(zhuǎn)發(fā)器的示意圖。
圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的，能夠不接觸地進行通訊并且配備有顯示器的智能便攜物體；圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的，配備有形成芯片的集成電路，形成顯示器的非接觸電路，以及形成鍵區(qū)的非接觸集成電路的非接觸智能便攜物體。
在圖1中，智能便攜物體2包括非接觸通訊接口4，非接觸通訊接口4包括連接到集成電路上的天線線圈L1，在此集成電路指的是芯片。芯片6執(zhí)行識別和/或鑒別功能，也就是“中心”或“主要”功能。
在此智能便攜物體指任何能夠借助電磁場來進行檢測或通訊的設(shè)備或裝置，例如可以是芯片卡，電子標簽或類似設(shè)備。
智能便攜物體2還包括另一非接觸通訊接口8，該通訊接口8又具有另一天線線圈L2。
天線線圈L2的插頭10和12連接到集成電路14上，完成外圍功能，由此被稱為是外圍設(shè)備14。在附圖中，外圍設(shè)備14是外圍顯示器。在其他設(shè)計中，外圍設(shè)備14也可以是鍵區(qū)，傳感器，例如生物、發(fā)光二極管或類似物。
與芯片6的識別和/或鑒別功能，也就是“中央”或“主要”功能相比，外圍設(shè)備14執(zhí)行所謂的“外圍”功能，在此為顯示功能。
根據(jù)本發(fā)明的智能便攜物體2能夠不接觸地或以一定距離與閱讀器或包括天線22的站20進行通訊。
此處，站20是發(fā)送/接收裝置，設(shè)置有可以以給定頻率產(chǎn)生電磁場的天線。
形成站20的裝置的天線22使得可以對電磁場進行調(diào)制，并且測量電磁場中的振動。為此，站20的天線22通常包括一個或多個線圈。物體2和站20之間的電感耦合是當物體2距離站20一定距離，也被稱作“鄰近”時實現(xiàn)的。根據(jù)物體2和站20，該距離大約從幾毫米到幾米。
在此電路14包括顯示區(qū)16。當線圈L2與站20的天線22電感耦合時，電路14能夠由線圈L2中感應(yīng)的電流供能。電路14也能夠從此感應(yīng)電流中提取用于顯示的信息。
在實踐中，感應(yīng)電流來自站20，例如標記閱讀器或芯片卡閱讀器發(fā)射的電磁場。在附圖2中，智能便攜物體2是ISO7816格式，非接觸或混合式的芯片卡，混合式即既具有帶觸頭的接口也具有不帶觸點的接口。
在后一種全情況中，混合式芯片卡與具有帶觸頭的通訊接口和不帶觸頭的通訊接口的閱讀器(未示出)共同工作。
在圖1或2中，通過物體2的工作頻譜，來獲得天線L2的端子上高電壓。由于顯示器，特別是帶有余屏的顯示器必需高電壓，因而本發(fā)明能夠結(jié)合這種外圍設(shè)備14。
實踐中，這樣選擇由第一通訊接口4和第二通訊接口8形成的諧振電路，使兩者調(diào)諧到相互接近的頻率，并且使靠線圈L1和L2的耦合產(chǎn)生的頻率與站20所需的頻率相適。
根據(jù)實施例，外圍設(shè)備14是非接觸顯示器或是標準的可以買到的顯示器，設(shè)置有控制裝置(驅(qū)動器)，該控制裝置具有借助串行鏈路來進行數(shù)據(jù)交換的協(xié)議。在后一種情況下，匹配電路用于從線圈L2中感應(yīng)的電流產(chǎn)生完成外圍設(shè)備14的功能所需的所有信號。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施例，外圍設(shè)備14完成輸入鍵區(qū)功能。形成鍵區(qū)的外圍設(shè)備14也是非接觸型的。此外圍設(shè)備14能夠通過電磁場，按照與芯片6或上面提到的顯示器相同的方式，并且根據(jù)稱作電磁場調(diào)制的相同的原則，與非接觸閱讀器進行對話。
特別是，形成非接觸鍵區(qū)的外圍設(shè)備14使得可以省略終端諸如站20上的鍵區(qū)?？梢姡@種外圍設(shè)備14有助于降低系統(tǒng)的成本，特別是有助于提高站20的安全性；這是由于與外界直接連接的站20的鍵區(qū)對于外部攻擊來講是最容易入侵的進入點。
此外，外圍設(shè)備14供有電流，也就是說由感應(yīng)電流“自供能”，密碼的輸入使得更加難于偵察出在站上鍵區(qū)20上輸入的密碼。
在一個示例中，智能便攜物體2包括幾個外圍設(shè)備，諸如非接觸鍵區(qū)和顯示器。因此，在圖3中，在智能便攜物體2中結(jié)合有兩個非接觸外圍電路，其中一個形成顯示器14，另一個形成鍵區(qū)30。形成非接觸鍵區(qū)30的電路包括幾個鍵32。鍵區(qū)30具有能夠向閱讀器或站20發(fā)送相應(yīng)于用戶按壓的鍵32信息的諧振電路。
相似地，與另一諧振電路相聯(lián)的非接觸發(fā)光二極管(沒有示出)使得可以借助顯示器，確認智能便攜物體2內(nèi)的所有非接觸外圍電路都由電磁場供電。
在一個實施例中，站20根據(jù)由電流標準，例如ISO14443確定的協(xié)議，借助振幅調(diào)制與形成芯片6的集成電路交換數(shù)據(jù)。
使用其特征與芯片6和閱讀器20之間的調(diào)制不同的振幅調(diào)制，進行與形成非接觸鍵區(qū)30，非接觸顯示器14，以及非接觸發(fā)光二極管的電路的數(shù)據(jù)交換，使得閱讀器可以選擇所述的非接觸外圍元件。
例如，在與非接觸顯示器14單向交換的情形中，顯示器14只需要接收數(shù)據(jù)。這樣，規(guī)定根據(jù)比集成電路6和相關(guān)的天線線圈L1的作用更低的速率來調(diào)制天線線圈L2。
因此，對應(yīng)于振幅調(diào)制率為100％，間歇時間為3微妙，速率為每秒106千位的在芯片6和站20之間的數(shù)據(jù)交換的ISO14443型調(diào)制中規(guī)定使用更低的數(shù)據(jù)調(diào)制速率，例如10％左右和低于每秒26千位來與顯示器14進行交換。
這樣，交換給芯片6的數(shù)據(jù)只有芯片自己理解。同樣地，交換給顯示器14的數(shù)據(jù)只有顯示器14自己理解。
關(guān)于從非接觸鍵區(qū)30到閱讀器20的單向交換，可以使用相似的速率，以與其他非接觸外圍元件相區(qū)別。
例如，通過按壓或在鍵32上施加壓力，可以觸發(fā)例如幾赫茲的低頻脈沖發(fā)生器，同時脈沖數(shù)相應(yīng)于按壓的鍵碼。
然后，閱讀器20識別這些對閱讀器20的天線線圈22進行調(diào)制的脈沖。
閱讀器20從中推斷出被觸發(fā)的脈沖。
為了進行非接觸外圍元件的選擇，也可以使用更多其他的高級選擇模式。例如，可以采用防沖突機構(gòu)，諸如通過選擇序列號的防沖突系統(tǒng)。
借助本發(fā)明，可以使用根據(jù)其通過站進行的智能便攜物體2與站20之間的通訊的協(xié)議，這樣，如果數(shù)據(jù)項目要想被顯示，那么就必須借助電磁場由站20傳送給顯示器14。
對于芯片6也是這樣，為了顯示信息，首先要把信息傳送給站，然后站20負責把信息傳送給顯示器14。
所有由非接觸外圍元件接收和傳送的數(shù)據(jù)都通過站。
這種協(xié)議的優(yōu)點是給智能便攜物體提供至少一個非接觸外圍元件，這種元件不需要在智能便攜物體的中央處理單元和非接觸外圍元件之間進行有線連接。
權(quán)利要求
1.一種智能便攜物體(2)，至少包括與站(20)通訊的第一和第二通訊接口(8，4)，至少第一通信接口(8)是能夠通過與站(20)的電感耦合發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的非接觸型；與第一通訊接口(8)連接的外圍電路(14，30)；以及與第二通訊接口連接的中央數(shù)據(jù)處理電路(6)；其特征在于外圍電路(14，30)和中央電路(6)沒有將其連接在一起的連接，并且其中第一和第二通訊接口包括被設(shè)置成使所有要在外圍電路(14，30)和中央電路(6)之間交換的數(shù)據(jù)都經(jīng)過站(20)的通信協(xié)議，這使得外圍電路(14，30)和中央電路(6)之間可以不需要任何有線連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的物體(2)，其特征在于外圍電路屬于由集成電路形成的組，其中集成電路形成顯示器(14)，鍵區(qū)(30)，存儲器，發(fā)光二極管以及類似物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的物體(2)，其特征在于中央電路(6)屬于由集成電路形成的組，其中集成電路形成處理單元，存儲器，或類似物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任意一個的物體(2)，其特征在于所述物體包括多個第一非接觸通訊接口(8)，每個通訊接口都連接到各個外圍電路(14，30)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一個的物體(2)，其特征在于第二通訊接口(4)是能夠通過與站(20)的電感耦合發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的非接觸型接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至4中任意一個的物體(2)，其特征在于第二通訊接口(4)是能夠通過與站接觸進行通訊的接觸型接口。
7.一種數(shù)據(jù)交換的方法，其中一個智能卡物體至少包括與站(20)通訊的第一和第二通訊接口(8，4)，至少第一通訊接口為能夠通過與站(20)的電感耦合發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的非接觸型接口；至少一個連接到第一通訊接口上的外圍電路；以及連接到第二通訊接口上的中央數(shù)據(jù)處理電路(6)，其特征在于沒有把外圍電路和中央電路連接在一起的連接，并且為第一和第二通訊接口提供有通訊協(xié)議，根據(jù)該協(xié)議，所有數(shù)據(jù)都經(jīng)過站(20)在外圍電路(14，30)和中央電路(6)之間交換，并且在外圍電路(14，30)和中央電路(6)之間不需要任何有線連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴菑闹醒腚娐返酵鈬娐?，其特征在于根?jù)選定的調(diào)制對第一通訊接口(8)上的負載進行調(diào)制，其中選定的調(diào)制不同于第二通訊接口(4)的調(diào)制。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于第一通訊接口(8)上的負載的調(diào)制是具有10％左右的數(shù)據(jù)調(diào)制度的振幅調(diào)制，而第二通訊接口(4)上的負載調(diào)制是具有100％左右的數(shù)據(jù)調(diào)制度的振幅調(diào)制。
10.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴菑耐鈬娐返街醒腚娐?，其特征在于根?jù)選擇的用于把數(shù)據(jù)從外圍電路(14，30)經(jīng)由站(20)傳送給中央電路的調(diào)制來調(diào)制站(20)上的負載。
11.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其特征在于數(shù)據(jù)經(jīng)過站在外圍電路和中央電路之間進行交換，反之亦然。
12.根據(jù)權(quán)利要求7到11其中一個的方法，其特征在于為給智能便攜物體(2)配備有多個外圍電路，每個外圍電路都連接到第一非接觸通訊接口(14，30)上，并且其中所有的在處理電路和每個外圍電路(14，30)之間進行交換的數(shù)據(jù)都經(jīng)過站(20)。
13.能夠淀積在具有中央數(shù)據(jù)處理電路(6)的智能便攜物體(2)內(nèi)的外圍電路，其特征在于其包括通過電感耦合與站(20)進行通訊的接口(4)，其中沒有把其連接到中央電路(6)上的連接，并且此外其可以通過站(20)與智能便攜物體的中央電路交換數(shù)據(jù)而不需要任何把其連接到中央電路上的有線連接。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的電路，其特征在于外圍電路是形成顯示器(14)的電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求13的電路，其特征在于外圍電路是形成鍵區(qū)(30)的電路。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能便攜物體(2)，至少包含與站(20)通訊的第一和第二通訊接口(8，4)。所述第一通訊接口(8)能夠通過與站的電感耦合(20)發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，物體(2)還包括集成外圍電路(4)。在外圍電路和中央電路之間交換的所有數(shù)據(jù)都通過站(20)。
文檔編號G06K7/00GK1618081SQ03802304
公開日2005年5月18日 申請日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月16日
發(fā)明者J·-P·卡魯亞納 申請人:格姆普拉斯公司