CN101097608A

CN101097608A - Ic卡以及ic卡读取系统

Info

Publication number: CN101097608A
Application number: CNA2007101263112A
Authority: CN
Inventors: 内藤涉
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 2006-06-30
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-01-02
Also published as: JP2008009910A

Abstract

本发明公开一种将IC卡(2)的电源线圈(201)与IC卡读取装置的电源线圈进行电磁耦合，并通过电源线圈(201)从IC卡读取装置接收5MHz的电源用电磁波，并产生用于驱动IC卡(2)的电压。并在IC卡(2)中内置50MHz进行振荡的振荡电路(232)，并以50MHz的时钟信号对IC卡(2)的动作定时进行控制。以50MHz的时钟信号对IC卡读取装置的动作定时进行控制，并在IC卡(2)的通信线圈(206、215)和IC卡读取装置的通信线圈之间进行电磁耦合，并在IC卡(2)和IC卡读取装置之间以50MHz的传输频率进行通信。从而能够在电源供给中采用最有效的频率，在双方向数据通信中以比最大效率的频率高的频率进行高速通信。

Description

IC卡以及IC卡读取系统

技术领域

本发明涉及以通过电磁耦合(也叫电磁感应)进行数据的发送和接收的方式构成的非接触型IC卡以及IC卡读取系统。

背景技术

以往以来，作为通过电磁耦合而与IC卡读取装置之间进行数据的发送和接收的非接触型IC卡，周知的有如下结构：即从由IC卡读取装置发送而来的电源用电磁波的传输频率，再生对构成IC卡各部的动作时刻进行控制的时钟信号(例如，参照专利文献1、专利文献2)。另外，如下结构的IC卡也是公知的：即对电源用电磁波的传输频率进行分频，并生成比其传输频率更低频率的时钟信号(例如，参照专利文献3)。

图3是表示与前述专利文献1中所公开的IC相同的构成的方框图。如图3所示那样，IC卡1，通过其电源线圈101与未图示的IC卡读取装置的电源线圈的电磁耦合而对从IC卡读取装置发送而来的电源用电磁波进行接收。并且，时钟信号生成电路104，从该电源用电磁波的传输频率再生时钟信号(以下，设为再生时钟信号)。并基于该再生时钟信号，控制主控制电路110的动作时刻。

另外，在通过发送控制电路114，数据发送用移位寄存器113、121，发送信号形成电路112、120，驱动电路111、119和通信线圈106、115，而向未图示的IC卡读取装置发送数据时，各部的动作时刻，基于时钟信号而被控制。另外，通过通信线圈106、115，整流电路107、116，数据接收用移位寄存器108、117，接收控制电路109，以及发送等待要求电路118从未图示的IC卡读取装置接收数据时，各部的动作时刻基于再生时钟信号而被控制。

此外，通过总线122从非遗失性存储器105读取数据时、或将数据读入到非遗失性存储器105时的存储器访问动作时刻也基于再生时钟信号而被控制。另外，在IC卡1的各部，供给有由连接于电源线圈101的整流电路102和恒压电路103所生成的VDD系电源。

另外，作为以往的IC卡，公知的有如下构成：即通过对从IC卡读取装置发送而来的电磁波的第1传输频率n倍频(逓倍)m分频，由此将第1传输频率变换为n/m倍的第2传输频率(例如，参照专利文献4)。在该IC卡中，在从IC卡向IC卡读取装置发送数据时，使用第2传输频率的电磁波。另外，n和m是相互不为倍数的正的整数，且均不是1。

〔专利文献1〕特许第3690873号公报(图1、图2、段落编号〔0008〕)

〔专利文献2〕特许第3717995号公报(图2、图3、段落编号〔0019〕)

〔专利文献3〕特许第3494482号公报(图14、段落编号〔0067〕)

〔专利文献4〕特开平8-85283号公报(图1、段落编号〔0012〕)

然而，在前述专利文献1、专利文献2、或专利文献3所公开的IC中，基于从电源用电磁波再生的时钟信号，而控制与IC卡读取装置的数据通信处理，因此数据通信速度受到电源用电磁波传输频率的限制。为此，存在如下问题：即不能够使用比电源用电磁波更高频率的传输波而更高速地进行数据通信。

若使得电源用电磁波的传输频率比以往更高，则能够寻求数据化通信速度的高速化。可是，若鉴于通过电源用电磁波将电源从IC卡读取装置供给到IC卡时的效率，则电源用电磁波的传输频率中存在适当的范围。为此，存在如下问题点：即作为将电源用电磁波的传输频率，使用电源供给效率高的频率的情况下，不能能够寻求数据通信速度的高速化。

另外，在所述专利文献4所公开IC卡中，在n/m比1小的情况下，从IC卡向IC卡读取装置的数据发送变得较为缓慢。为此，存在如下问题：即作为整体，不能够在IC卡和IC卡读取装置之间更高速地进行双向通信。

也就是说，在天线的形状等条件一定的情况下，基于电磁波的电力的供给的效率，在最佳频率处成为最大。另一方面，数据通信也并不一定必须考虑电力供给的效率。在上述以往的技术中，由于没有分别考虑电力供给和数据通信的效率，因此基于电力供给效率而决定数据通信的频率，而不能提高通信速度。

该发明为解决上述以往技术的问题点，其目的为提供一种IC卡、IC卡读取装置以及IC卡读取系统，其中，作为电源用电磁波的传输频率使用电源供给效率高的频率，并能够将数据通信用电磁波的传输频率，从电源用电磁波的传输频率独立而设定为任意的频率。

发明内容

为解决上述问题，达到目的，该发明所涉及的IC卡，与终端装置间进行基于双方向数据通信用电磁波的双方向数据通信，并从所述终端装置接收基于电源供给用电磁波的电源供给，其特征在于，是如下结构：使所述双方向数据通信用电磁波的第1频率比所述电源供给用电磁波的第2频率更高，并且，所述电源供给用电磁波的接收和所述双方向数据通信，以时间上不同的定时进行。

另外本发明所涉及的IC卡的特征在于，在终端装置间进行基于双方向数据通信用电磁波的双方向数据通信，并从所述终端装置接收基于电源供给用电磁波的电源供给，并使所述双方向数据通信用电磁波的第1频率比所述电源供给用电磁波的第2频率更高，并分别具有：对所述双方向数据通信用电磁波进行接收的第1天线；和对所述电源供给用电磁波进行接收的第2天线。

另外，在上述发明中，也可以，内置有振荡所述第1频率的振荡器。

另外，本发明所涉及的IC卡读取系统的特征在于，具有：终端装置；以及与所述终端装置间进行基于双方向数据通信用电磁波的双方向数据通信，并从所述终端装置接收基于电源供给用电磁波的电源供给的第1和第2IC卡这样的至少两种IC卡，所述第1IC卡，使所述双方向数据通信用电磁波的第1频率与所述电源供给用电磁波的第2频率相同，所述第2IC卡，使所述第1频率比所述第2频率高，所述终端装置，能够将所述第1频率切换为与所述第2频率相同或更高的频率。

按照本发明所涉及的IC卡以及IC卡读取系统，能够达到如下效果：即在电源供给中采用最有效的频率，在双方向数据通信中以比最大效率的频率高的频率进行高速通信。

附图说明

图1是表示该发明的实施方式所涉及的IC卡的构成的方框图。

图2是表示该发明的实施方式所涉及的IC卡读取装置的构成的方框图。

图3是表示以往的IC卡的构成的方框图。

图中：2-IC卡，3-IC卡读取装置，201、301-电源线圈，202、203-电源产生单元，202-整流电路，203-恒压电路，206、215、306、315-通信线圈，207～209、216、217、307～309、316、317-接收单元，207、216、307、316-整流电路，208、217、308、317-数据接收用移位寄存器，209、309-接收控制电路，211～214、218～221、311～314、319～321-发送单元，211、219、311、319-驱动电路，212、220、312、320-发送信号生成电路，213、221、313、321-数据发送用移位寄存器，214、314～发送控制电路，218～发送等待请求电路，231、232、331、332-时钟生成单元，231、331-石英振荡器，232、332-石英振荡器，241-复位电路，341-频率变换单元，341-分频电路。

实施方式

以下参照附图详细说明本发明所涉及的IC卡、IC卡读取装置以及IC卡读取系统的最佳实施方式。

图1是表示该发明的实施方式所涉及的IC卡的构成的方框图，如图1所示，IC卡2，备有由石英振荡器231和振荡电路232构成的时钟生成单元。该振荡电路232，作为第1频率输出例如50MHz的振荡信号。该振荡信号，作为时钟信号而被供给到后述的主控制电路210以及其他各部。

主控制电路210以及其他的用于数据发送或数据接收的各部，基于该时钟信号而动作。另外，通过总线222向非遗失性存储器205中写入数据、从非遗失性存储器205读出数据时的存储器访问时刻，也是基于从振荡电路232读出的时钟信号而进行控制。因此，在IC卡2中，在与后述IC卡读取装置间进行发送接收的数据发送处理和接收处理以及对非遗失性存储器205的存储器访问，以例如50MHz的时钟频率而进行。

另外，IC卡2，备有电源线圈201、整流电路202以及恒压电路203。电源线圈201，与IC卡读取装置的电源线圈进行电磁耦合，而从IC卡读取装置接收第2频率的电源用电磁波。第2频率，是例如5MHz。整流电路202和恒压电路203，构成电压发生机构，并产生用于驱动整体的驱动电压。

整流电路202，对通过电压线圈201对电源用电磁波进行接收而流过电源线圈201的电流进行整流。恒压电路203对基于整流电路202的整流电流进行调整(regulate)，并作为VDD系电源供给到IC卡2内的各部。也就是说，IC卡2，借助于通过例如5MHz的电源用电磁波而从IC卡读取装置供给的电源，而被驱动。

另外，IC卡2，备有第1通信线圈206和第2通信线圈215。第1通信线圈206和第2通信线圈215，分别与IC卡读取装置的第1通信线圈和第2通信线圈进行电磁耦合，而在IC卡读取装置之间发送或接收第1频率的数据通信用电磁波。数据通信用电磁波基于所述时钟信号而进行发送或接收，因此，第1频率是例如50MHz。

在第1通信线圈206中，对1字节数据中的低位(下位)4位数据进行发送或接收。在第2通信线圈215中，对1字节数据中的高位(上位)4位数据进行发送或接收。1位由载波4循环所构成，因此在第1通信线圈206和第2通信线圈215分别成为12.5Mbps的通信，IC卡2和IC卡读取装置之间的数据通信速度是25Mbps。

另外，IC卡2，备有：第1整流电流207；第1数据接收用移位寄存器208；接收控制电路209；由第2整流电路216和第2数据接收用移位寄存器217构成的接收单元。第1整流电路207，对借助于基于第1通信线圈206的数据通信用电磁波的接收而对第1通信线圈中流过的电流进行整流，并输出第1接收解调信号RX1。第1数据接收用移位寄存器208，对从第1整流电路207逐位输出的第1接收解调信号RX1进行取入，并变换为并行数据而输出。

第1数据接收用移位寄存器208的输出数据，例如经由总线222而被写入到非遗失性存储器205。对于第2通信线圈215、第2整流电流216和第2数据接收用移位寄存器217也是同样。接收控制电路209，起到接收时的动作时序的控制和动作定时信号的形成的功能。

另外，IC卡2备有由如下器件构成的发送单元：即第1驱动电路211、第1发送信号形成电路212、第1数据发送用移位寄存器213、发送控制电路214、发送等待请求电路218、第2驱动电路219、第2发送信号形成电路220以及第2数据发送用移位寄存器221。例如发送对象的并行数据，通过总线222而从非遗失性存储器205读出。并且，1位的发送对象数据，被分割为低位4位和高位4位。

第1数据发送用移位寄存器213取入其低位4位的数据，并变换为串行数据而输出。第1发送信号形成电路212，根据第1数据发送用移位寄存器213的输出数据，形成由每1位载波4循环构成的第1发送信号TX1。第1驱动电路211，由第1发送信号TX1所驱动，并从第1通信线圈206经由数据通信用电磁波对发送对象数据的低位4位进行发送。对于第2数据发送用移位寄存器221、第2发送信号形成电路220、第2驱动电路219和第2通信线圈215，也是同样的。

发送控制电路214，起到发送时的动作时序的控制的动作定时信号的形成的功能。发送等待请求电路218，对从IC卡读取装置发送而来的发送等待请求信号进行检测。若发送等待请求电路218检测出发送等待请求信号，则发送控制电路214，针对第1数据发送用移位寄存器213和第2数据发送用移位寄存器221，使以下的1字节的数据发送开始处于待机。并且，对于上述的发送单元和接收单元的动作等的详细的说明，按照前述专利文献1所公开的内容。

另外，IC卡2备有复位电路241。关于复位电路241，在IC卡2安装于IC卡读取装置并在开始数据的发送或接收前，对IC卡2的全体的动作进行的初始化。另外，复位电路241在错误发生时也对IC卡2的全体进行初始化。主控制电路210，进行通信全体的时序的控制、或存储器访问时的地址等的控制。

图2是表示本发明的实施方式所涉及的IC卡读取装置的构成的方框图。如图2所示那样，IC卡读取装置3，备有由石英振荡器331和振荡电路332构成的时钟生成单元。该振荡电路332作为第1频率，输出例如50MHz的振荡信号。

另外，IC卡读取装置3备有：由分频电路341构成的频率变换单元、电源供给用驱动电路342、以及电源线圈301。分频电路341，将从振荡电路342输出的第1频率数的振荡信号进行分频，而生成作为电源供给用载波频率的第2频率(例如，5MHz)的信号。该第2频率的信号，被供给到电源供给用驱动电路342。

电源供给用驱动电路342是例如推挽型的驱动电路，基于第2频率的信号而对电源线圈301进行共振驱动。电源线圈301，虽然不与IC卡读取装置3中安装的IC卡2的电源线圈201接触，但是紧接而配置，并通过与IC卡2的电源线圈201的电磁耦合，而向IC卡2发送第2频率的电源用电磁波。

另外，分频电路341，与电源供给用载波频率的信号不同地，输出多个数据通信用载波频率的时钟信号。这里，数据通信用载波频率，例如为：作为第1频率的50MHz和作为第2频率的5MHz。因此，在数据通信用载波频率为50MHz的情况下，将从振荡电路332供给的50MHz的振荡信号，不分频地原样作为50MHz的时钟信号而输出。

另一方面，分频电路341，在数据通信用载波频率为5MHz的振荡信号的情况下，将从振荡电路332供给的50MHz的振荡信号的频率分频为1/10，并作为5MHz的振荡信号而输出。从分频电路341输出的50MHz或5MHz的时钟信号，被供给到后述的主控制电路310以及其他各部。

主控制电路310和其他的用于数据发送和数据接收的各部，基于该时钟信号而动作。因此在IC卡读取装置2中，与IC卡2之间所发送接收的是数据的发送处理和接收处理，例如以50MHz或5MHz的时钟频率进行。这里，IC卡读取装置2的时钟频率能够被切换为5MHz和50MHz的理由，如下所述。

也就是说，这是由于如下缘故：即对于IC卡读取装置3，IC卡读取装置3与以50MHz的数据通信用载波频率进行数据通信的所述IC卡2和以5MHz(第2频率)的数据通信用载波频率进行通信的以往类型的IC卡(参照图4)这两方相对应着。也就是说，该实施方式所涉及的IC卡读取装置3，不仅具有在与上述的高速型的IC卡2之间进行高速通信的功能，还将具有与以往的低速型IC卡的互换性。

分频电路341，例如作为缺省以例如输出50MHz的时钟信号的方式进行设定。并且，分频电路341构成为，若在刚刚安装IC卡之后与IC卡之间建立通信，则原样输出50MHz的时钟信号，若通信建立，则使分频功能有效而输出5MHz的时钟信号的方式构成。另外，分频电路341也可以构成为，作为缺省输出5MHz的时钟信号，而在是高速型IC卡时输出50MHz的时钟信号。

另外，IC卡读取装置3，备有第1通信线圈306和第2通信线圈315。第1通信线圈306和第2通信线圈315，虽然不与安装于IC卡读取装置2中的IC卡2的各个第1通信线圈206和第2通信线圈215接触，但是近接而配置，并与IC卡2的各个第1通信线圈206和第2通信线圈215进行电磁耦合，并与IC卡2之间发送或接收第1频率的数据通信用电磁波。数据通信用电磁波是基于所述时钟信号而发送或接收，因此第1频率在高速型的情况下是例如50MHz，在低速型的情况下是5MHz。

在第1通信线圈306中，1字节数据中的低位4位的数据被发送或接收。第2通信线圈315中，1字节数据中的高位4位数据被发送或接收。因此IC卡读取装置3和高速型IC卡2之间的数据通信速度是25Mbps，与低速型IC卡之间的数据通信速度，与以往一样，是2.5Mbps。

另外，IC卡读取装置3，备有由第1整流电路307、第1数据接收用移位寄存器308、接收控制电路309、第2整流电路316以及第2数据接收用移位寄存器317构成的接收单元。第1整流电路307，对借助于基于第1通信线圈306的数据通信用电磁波的接收而在第1通信线圈306中流过的电流进行整流，并输出第1接收解调信号RX1。第1数据接收用移位寄存器308取入从第1整流电路307逐位输出的第1接收解调信号RX1。

对于第2通信线圈315、第2整流电路316和第2数据接收用移位寄存器317也是同样。第1数据接收用移位寄存器308中存储1字节的接收数据的低位4位。第2数据接收用移位寄存器317中存储同1字节的接收数据的高位4位，并且第1数据接收用移位寄存器308和第2数据接收用移位寄存器317，将这些每4位的接收数据合并而作为1字节的接收后的并行数据输出。

从第1数据接收用移位寄存器308和第2数据接收用移位寄存器317输出的1字节的数据，例如通过总线322而以FIFO(First-InFirst-Out)的方式存储于缓存器寄存器351中。该缓存器寄存器351内置于IC卡读取装置3。存储于缓存器寄存器351的数据，被转送到连接于PC接(PCIF)352的计算机等外部机器。

接收控制电路309，起到接收时的动作时序的控制和动作定时信号的形成的功能。另外，对在缓存器寄存器351中将数据全部取入的情况，通过后述第2发送信号形成电路320、第2驱动电路319和第2通信线圈315，而向IC卡2对数据的发送等待请求信号进行发送。

另外，IC卡读取装置3，备有由第1驱动电路311、第1发送信号形成电路312、第1发送用移位寄存器313、发送控制电路314、第2驱动电路319、第2发送信号形成电路320和第2数据发送用移位寄存器321构成的发送机构。例如发送对象的并行数据，通过PC接口352和总线322而从外部机器转送而来，并存储到缓冲器存储器351中。并且，1字节的发送对象数据，被分割为低位4位和高位4位。

第1发送用移位寄存器313，取入该低位4位的数据，并变换为串行数据而输出。第1发送信号形成电路312，根据第1发送用移位寄存器313的输出数据，形成由单脉冲(single shot)信号构成的第1发送信号TX1。第1驱动电路311，由第1发送信号TX1所驱动，并从第1通信线圈306借助于数据通信用电磁波而对发送对象数据的低位4位分进行发送。对于第2数据发送用移位寄存器321、第2发送信号形成电路320、第2驱动电路319和第2通信线圈315也是同样。

发送控制电路314，发挥发送时的动作时序的控制和动作定时信号的形成功能。主控制电路310，进行通信全体的时序的控制、对缓冲器寄存器351的访问的控制、以及PC接口352的控制。对于上述发送单元和接收单元等的详细的说明，如前述专利文献1所公开的那样。

如以上所说明的那样，IC卡2和IC卡读取装置3，通过第1频率的数据通信用电磁波而进行数据通信，通过第2频率的电源用电磁波而从IC卡读取装置3将电源供给到IC卡2，因此作为电源用电磁波的传输频率，可以使用电源供给效率高的频率例如5MHz，并能够将数据通信用电磁波的传输频率，设为与电源用电磁波的传输频率独立的任意的频率，例如50MHz。因此，能够在IC卡2和IC卡读取装置3之间，比以往更高速地进行通信。

在以上中，本发明不限于上述的实施方式可以做各种变形。例如，第1频率和第2频率，不限于分别为50MHz和5MHz。并且，也可以是第1频率比第2频率低。此时，能够使IC卡读取装置3的分频电路341为倍频(逓倍)电路。

如上述那样，本发明所涉及的IC卡和IC卡读取系统，对于使用非接触型的IC卡较为有用，特别是对于运输公司等为了进行车辆的运行管理的数字式运行记录仪(数字转速记录器：デジタルタコグラフ)的系统较为适用。

Claims

1、一种IC卡，与终端装置间进行基于双方向数据通信用电磁波的双方向数据通信，并从所述终端装置接收基于电源供给用电磁波的电源供给，其特征在于，

是如下结构：使所述双方向数据通信用电磁波的第1频率比所述电源供给用电磁波的第2频率更高，并且，所述电源供给用电磁波的接收和所述双方向数据通信，以时间上不同的定时进行。

2、一种IC卡，在终端装置间进行基于双方向数据通信用电磁波的双方向数据通信，并从所述终端装置接收基于电源供给用电磁波的电源供给，其特征在于，

使所述双方向数据通信用电磁波的第1频率比所述电源供给用电磁波的第2频率更高，并分别具有：对所述双方向数据通信用电磁波进行接收的第1天线；和对所述电源供给用电磁波进行接收的第2天线。

3、根据权利要求1或2所述的IC卡，其特征在于，

内置有振荡所述第1频率的振荡器。

4、一种IC卡读取系统，其特征在于，

具有：终端装置；以及第1和第2IC卡这样的至少两种IC卡，其与所述终端装置间进行基于双方向数据通信用电磁波的双方向数据通信，并从所述终端装置接收基于电源供给用电磁波的电源供给，

所述第1IC卡，使所述双方向数据通信用电磁波的第1频率与所述电源供给用电磁波的第2频率相同，

所述第2IC卡，使所述第1频率比所述第2频率高，

所述终端装置，能够将所述第1频率切换为与所述第2频率相同或更高的频率。