图1所示的数据载体1具有集成电路2。数据载体1进一步具有用于传输可以被通信站(未在图1中显示)发出或者接受的信号S的传输装置3。通过信号S通信数据CD可以在通信站和数据载体1之间进行交换。在信号S的帮助下,也可以将电气上提供给电路2的功率馈送至数据载体1。传输装置3包含设置在电路2外部的通信线圈4和设置在电路2内部的电容5,通信线圈4和电容5相互并联并形成被调谐至信号S的频率的谐振电路。需要进一步指出的是,电容5也可以设置在电路2的外部。此外需要指出的另一点是,传输装置也可以被设置用于电容性的信号传输。
电路2具有第一连接6和第二连接7,传输装置3连接至该连接6和7。
电路2也包含供电装置8,该供电装置通过使用在两个连接6和7之间的传输装置3中产生的信号S来产生电源电压VDD,并且通过使用产生的电源电压VDD向电路2的部分供电。为了这个目的,供电装置8包含电源电压产生级9,传输装置3中产生的信号S可以以输入电压V的形式馈送至该电源电压产生级9。电源电压产生级9对输入电压V进行整流。同时电源电压产生级9还包含用于平滑被整流的输入电压V的存储电容(未在图1中显示)。电源电压产生级9进一步设置为发出相对基准电势GND所产生的电源电压VDD。
在电源电压产生级9输入一侧上,供电装置8还包含跨越传输装置3的第一连接6和第二连接7连接的电源电压限制级10,用于将电源电压VDD限制在5V的最大电源电压值UM。为了这个目的,电源电压限制级10包含限制晶体管(未在图1中显示)和控制级(也未在图1中显示)以控制限制晶体管的电导率,通过连接C可将电源电压VDD馈送至控制级。通过电源电压限制级10能产生作为电源电压VDD值的函数的限制电流IL,以该电流来消除多余的功率。
下面参照图2对传输装置3中的场强度H,也就是通过信号S的帮助传递到数据载体1的功率,和限制电流IL以及电源电压VDD之间的关系进行说明。图2A所示的是场强度H作为数据载体1与通信站之间距离DSC之间的函数的曲线。与图2A相类似的方式,图2B表示的是限制电流IL的曲线,同样与图2A相类似的方式,图2C表示的是电源电压VDD的曲线。
当距离DSC的值为零的时候,场强度H的值处在最大值HM,随着距离DSC的增大,场强度值减小到到达复位场强度值HR的点,在该点处通过信号S的帮助传送到数据载体1的功率达到最小值,且通过供电装置8产生的电源电压VDD处在复位电压值UR。当数据载体1靠近通信站时,场强度H的值从复位场强度值HR开始沿着与距离DSC相反方向增加,一直到场强度H达到其最大值HM为止。
在复位场强度值HR和中间场强度值HI之间,电源电压VDD随着场强度H的增加而从复位电压值UR增加到最大电源电压值UM。在场强度值HR和HI之间,限制电流IL的值为零。因此在场强度HR和HI之间存在第一场强度范围H1,在这个范围内有足够的功率来产生电源电压VDD,该后者的值大于复位电源电压值UR或者等于复位电源电压值UR,然而电源电压VDD的值作为距离DSC或者被供电的电路2的功率需求的函数的变量。
在中间场强度值HI和最大场强度值HM之间,限制电流IL随着场强度H增大而增大,如果发生这种类型的靠近,其值从零增加到最大限制电流值ILM。在场强度值HI和HM之间,电源电压VDD处在其稳定的最大电源电压值UM。因此,在场强度值HI和HM之间存在第二场强度范围H2,其中借助限制电流IL,过多的功率转化为热。在第二场强度范围H2中,限制电流IL的值同时依赖于距离DSC和被供电的部分电路2的功率需求。
图1中的数据载体也包含需要供电的部分电路,即处理时钟信号发生装置11、调制/解调装置12、复位装置13、计算时钟信号发生装置14、存储装置15和数据处理装置16,该数据处理装置16包含以微处理器形式实现的处理级17和以数学协处理器形式实现的计算级17A,关于11、12、13、14和15更详细的描述将在下面给出。
处理时钟信号发生装置11接收输入电压V并产生处理时钟信号CLK1并将其传到处理级17。为了产生处理时钟信号CLK1,处理时钟信号发生装置11设置为使其从输入电压V中产生频率约为13MHz的中间信号,并对中间信号的频率进行可控的8分频来定义第一处理频率,和进行可控的4分频来定义第二处理频率。同时处理时钟信号发生装置11也接收第一影响信号I1,通过这个信号使得中间信号的可控分频产生为第一处理频率或者第二处理频率。
调制/解调装置12用于接收可以从处理级17接收的通信数据CD,并且根据通信数据CD对发生于传输装置3的信号S进行幅度调制,从而通信数据CD可以传给通信站。调制/解调装置12也用于解调表示信号S的输入电压V,从而得到通过信号S传送到数据载体1的通信数据CD并将该通信数据CD传送给处理级17。
复位装置13用于接收电源电VDD,并作为和复位电源电压值UR相比较的电源电压VDD值的函数,来产生复位信号R并将之传递给数据处理装置14。
计算时钟信号发生装置14用于产生计算时钟信号CLK2并将之传给计算级17A。为了这个目的,计算时钟信号发生装置14包含振荡器级(未在图1中显示),该振荡器级是可启动和可停止的,在其启动的状态下,产生计算频率为32MH z的计算时钟信号CLK2。计算时钟信号发生装置14也可以接收第二影响信号I2,通过其振荡器级可以停止或启动。
存储装置15以EEPROM形式实现,提供用于存储数据MD的储存。为了这个目的,存储装置15也与处理级17进行通信,也就是当处理级17对存储装置15进行存取访问时,从处理级17接收存储数据MD并向处理级17传递存储的存储数据MD。在静止状态下,也就是没有通信发生的时候,存储装置15产生存储装置静态功率需求。在时间上继接收到存储数据MD后,或者换句话说在存储数据MD通过处理级17传送到存储装置15以用于储存存储数据MD的目的之后,存储装置15也存储数据MD写入到其储存位置。由于写入操作,存储装置15中引起的写入功率需求要比存储装置静态功率需求更大。
处理级17用于将数据CD通信至调制/解调装置12,并且将存储数据MD通信至存储装置15,在这种情况下,如果发生这种通信,存在存储装置15和处理级17上的第一通信功率需求。处理级17同时也用于将计算数据DD通信至计算级17A,在这种情况下,如果发生这种通信,存在计算级17A和处理级17上的第二通信功率需求。处理级17可进一步接收第三影响信号I3,借此,作为对第三影响信号I3查询和分析的结果,处理级17使其通信能力在编程控制下可以受到影响,这将通过使与存储装置15和计算级17A之间的通信可能或不可能作为第三影响信号I 3的函数来实现的。处理级17还接收处理时钟信号CLK1,以与处理时钟信号CLK1的频率成比例的速度对通信数据CD、存储数据MD和计算数据DD进行内部处理,这里处理级17中存在的功率需求与处理时钟信号CLK1的频率基本成比例。这样,处理级17对通信数据CD、存储数据MD和计算数据DD进行内部处理的速度可以受到影响,在这种情况下,以第一处理频率预置速度的内部处理引起处理级17上的第一处理功率需求,在这种情况下,以第二处理频率预置速度的内部处理引起比第一处理功率需求更高的处理级17上的第二处理功率需求。
计算级17A用于接收来自处理级17的计算数据DD,并通过算术运算对计算数据DD进行算术处理,将代表这些算术处理结果的结果数据RD传递给处理级17。计算级17A进一步可以接收计算时钟信号CLK2,并按照与计算时钟信号CLK2的频率成比例的速度处理计算数据DD。这样,计算级17A关于计算数据DD的算术处理速度可以受到影响。作为接收计算频率的计算时钟信号CLK2的结果,在计算级17A产生计算功率需求。如果计算时钟信号发生装置14的振荡器级处于停止状态,则计算级17A产生比计算功率需求更低的计算级静态功率需求。
在数据载体1已经进入到通信站的通信区域时,只要电源电压VDD的值超过复位电源电压值UR,则在复位信号R的帮助下,在处理级17和计算级17A上开始对数据CD、MD、RD或者DD的内部处理。此后,如果供电装置8所提供的可用功率下降到最小值以下,或者换句话讲,只要电源电压VDD的值下降到复位电源电压值UR以下,则借助复位信号R在处理级17中对数据CD、MD、DD或者RD的处理便会突然停止,同时没有任何由于缺乏功率而导致的数据丢失发生,这是由于根据本发明,数据载体1含有提供用于影响数据处理装置16的处理模式的影响装置18,即根据供电装置8的可用功率影响其处理速度和通信能力。
为了这个目的,影响装置18含有用于监控供电装置8的第一参数的第一监控级19,该第一参数代表在第一场强度范围H 1中供电装置8的可用功率,该第一参数由电源电压VDD构成。第一监控级19发出代表监控过程结果的第一监控结果信号O1。
影响装置18同时包含用于监控供电装置8的第二参数的第二监控级20,该第二参数代表在第二场强度范围H2中供电装置的可用功率,该第二参数由限制电流IL构成。第二监控级20发出代表监控过程结果的第二监控结果信号O2。
影响装置18进一步包含以逻辑电路形式实现、并用于根据监控的参数IL或VDD决定数据处理装置是否需要对处理模式进行影响的判定级21。为了这一目的,判决级21接收第一监控结果信号O1并接收第二监控结果信号O2,并基于这两个监控结果信号O1和O2产生和发出第一影响信号I1、第二影响信号I2和第三影响信号I3。这样影响装置18通过第一影响信号I1来影响数据处理装置16关于数据CD、MD、RD和DD的内部处理速度。这样影响装置18可以进一步通过第二影响信号I2来影响数据处理装置16关于计算数据DD的算术处理速度。此外影响装置18也通过第三影响信号I3来影响数据处理装置16的通信能力。
为了监控限制电流IL,第一监控级19以电流比较器电路的形式实现,该电流比较器电路包含第一晶体管22、第二晶体管23和比较电流源24。比较电流源24用于产生和发出比较电流IC。第一晶体管22、第二晶体管23和比较电流源24相互连接并且和供电装置8相连,从而使监控结果信号O1代表限制电流IL的值与比较电流IC的值比较的结果。
为了监控电源电压VDD,第二监控级20包含电压比较器电路25和比较电压源26,该比较电压源26以基准电压源的形式实现,其产生和发出相对于基准电势GND的比较电压值UC的比较电压VC。电压比较器电路25和比较电压源26彼此相连并连接至供电装置8,以使第二监控结果信号O2代表电源电压VDD的值和比较电压VC的值比较的结果。
图1所示的数据载体1的工作将通过参照图3和结合下文中的数据载体1的应用实例来进行说明。在这个应用实例中,假设沿着第一箭头27的方向移动的用户(在图3中未显示)用一只手将数据载体1沿第一移动路线29以第二箭头29A的方向移动穿过通信装置的三维通信区域28,从而允许通信站与数据载体1之间发生非接触通信,这样做以改变储存在存储装置15中的存储数据MD,该存储数据MD代表传送收益(transport credit)。
同时假定比较电流IC的值是如此选择的:一旦限制电流IL的值大于比较电流IC的值,将不会发生由于对CD、MD、DD或者RD的不完全处理导致的数据丢失,这就是说,即使数据载体1以用户可能提供的最大移动速度移出通信区域28也不会发生数据丢失。
图3中示意性地显示了通信区域28和包含属于通信装置的通信线圈31的通信线圈面板30。通过通信线圈31可以在通信区域28中产生或者接收信号S。
在通信区域28内,场强度H的第一范围H1存在于示意性表示为第一边界线的第一范围边界32和示意性表示为第二边界线的第二范围边界33之间。在通信区域28内,场强度H的第二范围H2存在于第二范围边界33和通信线圈面板30的边界面34之间。在通信区域28内,场强度H在原点35处达到其最大场强度值HM,沿第一范围边界32达到其复位场强度值HR。从第一范围边界32开始并向原点35移动,场强度H的值按照图2A所示曲线而变化,这里数据载体1与通信站之间的距离DSC被确定为沿第一移动路线29在原点35和数据载体1当时所处位置之间的距离。因为数据载体1被带到相对靠近通信线圈面板30并在其紧邻的位置中移动相对较长的时间,因此第一移动路线29有利于向电路2供电。
当数据载体1被引入通信区域28时,由于供电装置8提供恰好可用的功率使得电源电压VDD的值超过复位电源电压值UR,因此对数据CD、MD、DD或者RD的内部处理开始。
如果数据载体1继续移动直到点P1,则场强度H达到在图2A中注明的比复位场强度值HR更高的第一场强度值HP1。然而,在点P1处,电源电压VDD的值比比较电压VC的值更低,从而影响装置18从内部处理开始时就影响数据处理装置16,如下所述:
首先,针对数据CD、MD、DD或者RD的内部处理速度来影响处理级17,使内部处理根据第一处理频率预置的速度发生。其次,针对其通信能力来影响处理级17,使得不可能与存储装置15和计算级17A进行通信。计算级17A也受到影响,通过影响计算数据DD的算术处理速度以便实现将计算时钟信号发生装置14中振荡器级控制到其停止状态。
这提供了以下优点,在处理级17的帮助下,对数据CD、MD、DD和RD的内部处理成为可能,其中通信数据CD可以在合适的地方通信至调制/解调装置12,作为该通信的结果,存储数据MD和/或计算数据DD可以在合适的地方准备用于随后通信至存储装置15或者计算级17A。然而,同时确保了供电装置8仅仅必须满足来自电路2的基本功率需求,该基本功率需求实质上是由第一处理功率需求和存储装置静态功率需求以及计算装置静态功率需求构成的,并且确保了不会引起超过供电装置8可以提供的可用功率的功率需求,该功率需求在不受根据本发明的影响装置18影响的情况下,将由写入功率需求或者计算功率需求引起,并将导致电源电压VDD的值下降到低于复位电源电压值UR,并因此导致由于缺乏功率而使数据CD、MD、DD和RD的内部处理不期望的终止。当例如数据载体1在通信区域28内从点1移动,而并非沿着场强度H的值增大的方向——也就是朝向点2——这意味着可用功率的连续增大,而是沿着场强度H的值降低的方向,其由第二移动路线36所示意性指示时,这一点非常重要。考虑向电路2供电的角度,第二移动路线36和第一移动路线29相比是相当不有利的,这是因为在这种情况下可用最大功率已经存在于点P1,并且一旦数据载体1沿着第二移动路线36离开点P1,存储数据MD将无法成功写入,或者计算数据DD将无法成功计算。
只有当数据载体1沿着第一移动路线29从第一点P1离开移向第二点P2时,供电装置8才能提供足够可用的功率使电源电压VDD的值上升至超过比较电压VC的值,这是因为在第二点P2处占优势的场强度H是比和比较电压的值UC对应的场强度值HUC更高的第二场强度值HP2。从电源电压VDD的值增大超过比较电压UC的值的该点开始,处理级17将受到关于数据CD、MD、DD或者RD的内部处理速度的影响,使得内部处理按照第二处理频率预置的速度发生,也就是说按照最大的处理速度进行。
这将带来以下好处,即使内部处理以最大处理速度进行,由于缺乏功率导致的数据CD、MD、DD或者RD的内部处理不期望的终止也可以可靠地避免,即使是在以下这种情况下,即当写入存储数据MD或计算计算数据DD时,如果数据载体1沿着第三移动路线37移动,则在没有影响装置18时,可以以与上面解释的类似方式并结合第二移动路线36而出现缺乏功率。
只有当数据载体1从第二点P2移向第三点P3,供电装置8才能提供足够可用的功率使限制电流IL的值超过比较电流IC的值,这是因为第三点P3处占优势的场强度H是比与比较流IC的值对应的场强度值HIC更大的第三场强度值HP3。从限制电流IL的值增大超过比较电流IC的值的该位置开始,处理级17受到关于其通信能力的影响,使得与存储装置15和计算级17A的通信能为可能。此外,计算级17A受到关于计算数据DD的算术计算速度的影响,以实现计算时钟信号处理装置14的振荡器级的开启。
这样仅从这一时间点开始,基于通信站和数据载体1之间通信的通信数据CD,通过数据处理装置16的协助,代表传送收益的存储数据MD可以被改变。这带来了以下优点,即仅从这一时间点开始,用于结合存储数据MD的通信的认证目的所需和所提供的加密算术运算实际上通过计算级17A在计算数据DD基础上进行的,并且作为计算数据DD的这种算术处理的结果,事实上输出该结果数据RD,这是因为供电装置8提供的可用功率足够于成功完成计算数据DD的算术处理。同时还会带来的优点是,由于确保了供电装置提供可用的向存储装置15成功写入存储数据所需的功率,因此仅从这一时间点开始存储数据MD的写入才会实际地进行。还将带来的优点是——由于为比较电流IC所选择的值——确保了从这一时间点开始,即使限制电流IL的值短时间超过比较电流IC的值,数据载体1的移动速度所导致的任何功率缺乏都会被可靠地避免,数据载体1即使是以用户所能提供的最大移动速度移出通信区域28,也不会有任何由于缺乏功率所导致的数据丢失的危险。这样即使是数据载体1沿着第四移动路线38移动,也不会带来任何关于对电路2充分供电的问题,即使在足够场强度区域内的驻留时间相比沿第一移动路线29移动的情况要小很多。因此,根据供电装置8提供的可用功率,在数据载体1中实现了对数据处理装置16的处理模式的预测影响。
值得一提的是,影响装置18也可以用于适当影响在幅度调制过程中,数据处理装置16与调制/解调装置12的通信能力,以避免供电装置8所提供的可用功率的任何调制引发的减小。
值得一提的是,代替比较电流源24,影响装置18还可以包含电阻,从而使得传送到判定级21的第一监控信号O1与限制电流IL成比例。同时也可以为将被馈送至判定级21的与电源电压VDD成比例的第二监控信号O2提供。已经证明这种连接尤其具有优势,如果判定级21包含借助其可以获得两个监控信号O1和O2值的至少一个模拟/数字转换装置。这将带来的优点是例如处理速度可以被连续地影响。
进一步值得一提的是,影响装置18也可以用于接收指定某个时刻数据处理装置16的处理模式的信息,在监控参数的基础上,可以考虑该信息用于决定数据处理装置16是否需要受到对其处理模式的影响。
还要提到的是,供电装置8也可以不包含电源电压限制级10,这样使得只有电源电压VDD允许作为单一参数。与供电装置8相关的还需要提到的是,电源电压限制级10也可以设置在电源电压产生级9的输出侧。
进一步值得一提的是,计算时钟信号发生装置14可以设计成连续地、或者以作为第二影响信号I2的函数的步长来改变计算时钟信号CLK2的计算频率。
进一步值得一提的是,通过第三影响信号I3以下述方式可以影响处理级17的通信能力,即,尽管存储数据MD可能从存储装置15中读出,但同时存储数据MD不可能被传送至存储装置15以用于使这种存储数据MD被写入的目的。这将在存储装置15进行的关于功率需求的两个处理之间存在显著差异时特别具有优势。