CN1926796A

CN1926796A - 复位电路、数据载体以及通信装置

Info

Publication number: CN1926796A
Application number: CNA2005800062990A
Authority: CN
Inventors: K·布雷特福斯
Original assignee: Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2004-02-27
Filing date: 2005-02-24
Publication date: 2007-03-07
Also published as: WO2005086407A1; US20070170256A1; EP1721406A1; JP2007525903A

Abstract

在一种复位电路(1)中，包括用于接收时钟信号周期序列构成的时钟信号(CL)的时钟信号输入(RC)，包括用于接收数字数据信号(MD)的数据信号输入(RD)，将所述数字数据信号(MD)以使得该数据信号中的每数据位出现至少一个信号沿(0→1，1→0)的方式进行编码；包括计数级(2)，其连接到该数据信号输入(RD)以及时钟信号输入(RC)，并被设计成用于计数时钟信号周期的数量(X)，其中该时钟信号周期出现在限定数量的数据信号沿之间；以及包括比较装置(3)，所述比较装置(3)被设计成用于将通过计数级(2)计数的时钟信号周期的数量(X)与下限(MIN)和/或上限(MAX)进行比较，并且所述比较装置(3)被设计成如果该数量(X)保持为低于下限(MIN)或者超过上限(MAX)，则根据用于比较的限值(MIN，MAX)发出复位信号(RS)。

Description

复位电路、数据载体以及通信装置

技术领域

本发明涉及一种复位电路，其包括用于接收由时钟信号周期序列构成的时钟信号的时钟信号输入，以及包括用于接收数字数据信号的数据信号输入，将该数字数据信号以在该数据信号中的每数据位出现至少一个信号沿的方式进行编码。

本发明还涉及一种数据载体，包括逻辑电路，该逻辑电路被设计成用于接收数字数据信号以及用于产生输出数据并用于接收复位信号，所述复位信号(RS)提供用于将逻辑电路设定为限定的逻辑状态。

本发明还涉及一种包括数据载体的通信装置。本发明还涉及一种设计用于和数据载体进行通信的通信装置。

本发明还涉及一种用于分别将数据载体和逻辑电路复位到限定的逻辑状态的复位方法。

背景技术

在文献WO2003/044710A1中公开了一种用于执行支付交易的装置，该装置被设计为移动装置，其具有用于根据移动电话标准进行通信的电信装置。该电信装置包括公知的用户识别模块(SIM)卡，它能够从用户的智能卡接收该装置的用户的帐户信息，因此金额能够从该智能卡划扣以执行支付交易，其中该移动装置能够利用该电信装置与终端进行通信，从而通过该终端来处理支付交易。该智能卡能够通过公知方法和读取器站进行无线通信。

然而，该公知移动装置具有这样的缺点，即，在某些情况下，如果在智能卡和读取器站之间的无线通信出现中断，则智能卡的运行不适当的终止，并且仍然维持在所谓的“悬挂”状态，在该状态中，可以在智能卡上执行诈骗操作。虽然中断读取器站的无源数据载体的通信通常不会导致任何结果，因为数据载体中的能量存储器(电容器)很快(毫秒至秒的范围内)就置空以及因此从诈骗操作到完全切断该数据载体的时间段非常短，但是，在数据载体上仍然存在操作危险性，直到该数据载体的电池耗尽或者该通信装置被切断，其中上述读取器站的无源数据载体通过例如载体信号的电磁信号的电能进行供电，而上述数据载体或者具有电池形式的自带电源或者安装在通信装置中作为“虚拟智能卡”并且从该通信装置进行供能。

发明内容

本发明的目的是，产生一种在第一段提到的那种复位电路、在第二段提到的那种数据载体、在第三和第四段提到的那种通信装置以及在第五段提到的那种复位方法，其中上述缺陷得以解决。

为了实现上述目的，在根据本发明的复位电路上提供根据本发明的特征，以使得根据本发明的复位电路的特征如下：

一种复位电路，其包括用于接收时钟信号周期序列构成的时钟信号的时钟信号输入，包括用于接收数字数据信号的数据信号输入，其中将所述数字数据信号以使得该数据信号中的每数据位出现至少一个信号沿的方式进行编码，包括计数级，其连接到该数据信号输入以及时钟信号输入，并被设计成用于计数时钟信号周期的数量，其中该时钟信号周期出现在限定数量的数据信号沿之间，以及包括比较装置，该比较装置被设计成用于将通过计数级计数的时钟信号周期的数量与下限和/或上限进行比较，并且所述比较装置被设计成如果该数量保持为低于下限或者超过上限，则根据用于比较的限值发出复位信号。

为了实现上述目的，在这种数据载体中提供根据本发明的复位电路。

为了实现上述目的，根据本发明的数据载体具有根据本发明的通信装置和技术手段，其中该通信装置和技术手段为利用根据本发明的数据载体进行通信而提供。

为了实现上述目的，根据本发明的特征已经具有根据本发明的复位方法，以使得根据本发明的复位方法的特征如下：

一种用于分别将数据载体及其逻辑电路复位到限定逻辑状态的复位方法，包括接收由时钟信号周期构成的时钟信号的步骤；以及包括接收数字数据信号的步骤，所述数字数据信号以使得该数据信号中的每数据位出现至少一个信号沿的方式进行编码；以及包括计数时钟信号周期的数量计数级的步骤，其中该时钟信号周期出现在限定数量的数据信号沿之间；以及包括将被计数的时钟信号周期的数量和下限和/或上限进行比较的步骤；以及包括如果该数量保持为低于下限或者高于上限则根据用于比较的限值发出用于逻辑电路的复位信号的步骤。

在通信装置(读取器站)和数据载体之间的通信出现中断时，根据本发明的特征触发复位信号，然后将该数据载体或其逻辑电路复位到限定逻辑状态，其中在该限定逻辑状态中，排除了数据载体的局外人进行操作。根据本发明的复位电路在此被认为是纯数字电路，它能够良好的集成到无接触式可读数据载体中，这是因为它们的空间需求和能量需求比较低。特别是，根据本发明的复位电路不需要自带任何时钟发生器，其中该时钟发生器和例如由石英实现的部件相比比较昂贵并且需要占据大量空间，并且和RC或者LC振荡电路相比工作准确度较低，或者在制造期间需要进行耗时的微调，而且具有高能量消耗。不言自明的特殊优点在于，在虽然出现数据信号但是没有时钟信号的情况下，以及在虽然出现时钟信号但是没有出现数据信号的情况下，根据本发明的该复位电路能够满足其功能需求。

根据权利要求3所述的技术手段而获得的优点是，数据载体能够通过有线链路而和通信装置一起工作，并且不需要自带耦合元件和空气接口，但是非接触式数据传输经通信装置可以有效实现，其中该通信装置为数据载体提供耦合元件以及空气接口。这也使得可以构建出具有“虚拟卡”的系统。

根据权利要求4所述的技术手段而获得的优点是，数据载体能够用作独立装置。为有线数据传输而提供焊盘不会影响选择构建混合数据载体。

根据权利要求5所述的技术手段而获得的优点是，数据载体不需要自带任何电池。线圈或者电容器形式的可选能量存储装置应当被设计成，在电磁场出现故障时，复位电路仍然能够继续工作足够长时间以产生复位信号，从而将数据载体或其逻辑电路可靠设定为限定逻辑状态。

根据权利要求6所述的技术手段而获得的优点是，数据载体能够同时用于移动电话应用领域以及用于和无线数据载体相关的应用领域，例如“智能卡”等等。这就提供了较宽范围的可选应用领域，例如，订票系统、电子支付系统、授权的保密电子通信，等等。

根据权利要求8所述的技术手段而获得的优点是，通信装置形成用于构建虚拟智能卡系统的中继站。

根据权利要求9和10所述的技术手段而获得的优点是，即使在读取器站的电磁场也就是数据信号被完全切断，因此既没有出现时钟信号也没有出现数据信号的这类极端情况下，根据本发明的复位电路仍然能够保持其功能性。至少一个这些信号由根据本发明的技术手段仿真。

根据权利要求11所述的技术手段而获得的优点是，能够利用标准装置来实现虚拟智能卡系统。

参照下面所述的实施例，通过这些非限制性示例，本发明的这些和其它方面将变得明显并得以阐明。

附图说明

下面，将参照实施例并结合非限制性附图来阐述本发明。

图1以电路框图的形式示出根据本发明的复位电路。

图2以电路框图的形式示出根据本发明的数据载体。

图3以电路框图的形式示出根据本发明的具有数据载体的通信装置的。

具体实施方式

图1以电路框图的形式示出复位电路1。复位电路1包括时钟脉冲输入RC，该复位电路1通过该时钟脉冲输入RC接收由时钟信号周期序列构成的时钟信号CL。而且，复位电路1还包括数据信号输入RD，该复位电路1通过该数据信号输入RD接收数字数据信号MD。该数字数据信号MD以使得它们在每数据位呈现至少一个信号沿(0→1，1→0)的方式进行编码。在所述实施例中，该数据信号MD具有曼彻斯特编码，因此每个二进制1由半位周期中的负沿(1→0)来表示，而每个二进制0由半位周期中的正沿(0→1)来表示。而且，复位电路1包括计数级，其简称为计数器2。所述计数器2连接到数据输入RD以及时钟输入RC。该计数器2设计用于计数时钟脉冲周期的数量X，其出现在限定数量的数据信号沿之间。在最简单的情况中，该计数周期可以位于两个相邻数据信号沿0→1或者1→0之间，这根据具体情况而定。然而，根据数据信号MD的编码，该计数周期也可以位于两个或更多个正数据信号沿之间或者两个或更多个负数据信号沿之间。计数器2可以实现为门电路，其中数据信号沿表示用于开启和关闭门的控制信号，其中如果门是打开的则使时钟脉冲通过到达数字计数器。在计数器之前也可以设置例如比较器的信号整形装置。需要指出，该计数器2以在每个计数周期开始时将其计数值复位到零的方式进行设计。

由计数器计数的时钟信号周期的数量X被馈送到比较装置3，该比较装置将该时钟信号周期的数量X和给定的下限MIN进行比较。该下限MIN以在特定计数周期内，时钟信号频率在容许限度内的变化不会导致保持在该下限以下的方式进行限定。然而，如果该时钟信号完全失效，则最迟在当前计数周期之后的计数周期中，识别该预定下限，并且通过比较装置3在其上产生复位信号RS。该复位信号RS可以具有限定的逻辑电平或者电平转换或者特定电平或者信号模式。

实际上还会出现其它情况。在其中一种情况中，不是时钟信号而是数据信号失效。为了即使在这种情况下复位电路1也能够产生复位信号RS，在根据本发明的实施例中提供了比较装置将由计数器2计数的时钟信号的数量X和上限MAX比较，如果超过了上限MAX，则传递该复位信号RS。

因此，上限MAX在其底部限制第一数值范围，而下限MIN在其顶部限制第二数值范围，一旦时钟信号周期的数量X离开第三容许数值范围，其中该第三容许数值范围位于下限MIN和上限MAX之间，也就是，表示为位于第一数值范围或者第二数值范围内的数值，则产生复位信号RS。

在这一点上需要指出，在比较中并不需要都包含限值MIN或MAX，而是能够想像出这样一种实现方式，其中仅采用上限MAX或下限MIN用于和时钟信号周期的计数数量进行比较。

然而，一旦数据信号以及时钟信号失效，则复位电路1会“冻结”。下面将更加详细的描述和通信装置相关的合适的技术手段。

根据本发明的复位电路1优选适于包含在设计用于非接触式通信的数据载体4中，如图2示出的电路框图所示。图2所示的数据载体4除了包括复位电路1之外，还包括逻辑电路5，该逻辑电路用于接收数字数据信号MD以及用于传送输出数据AD，还用于接收由复位电路1产生的复位信号RS之一。该逻辑电路5立即由复位信号RS设定为限定的逻辑状态，该限定逻辑状态通常是停止状态，也就是，在记录正常通信之前的状态，其通过时钟信号或数据信号或两者的失效而以不正常方式终止或者中断。这可靠地防止了逻辑电路5在这样的逻辑状态下继续，在时钟信号或者数据输入信号MD失效时，其可能通过图2未示出的读卡器来读取数据或者操纵数据载体4或者读取存储在其中的数据。该数据载体4具有焊盘(pad)6，从中示出三个连接，分别用于连接外部数据输入线、数据输出线、时钟信号线，通过其数据信号MD和时钟信号CL能够通过布线连接被供给到复位电路1和逻辑电路5，并且还能够传输逻辑电路5产生的数据输出信号DA。电源线也经具有额外连接区域的焊盘6而连接到数据载体，然而，在当前情况下没有明显示出。

在本实施例中，通过混合方法来构建数据载体4。这意味着它还包括用于无线传输电磁信号的资源，也就是设置为用于无线发送/接收电磁信号的天线的耦合元件7以及所称的空气接口8，其被设计用于处理所接收到的电磁信号以及用于处理将被传输的数据输出信号DA。需要指出，在这一点上，也能够借助于电容器板或者传输线圈来实现耦合元件7。

详细来说，空气接口8被设计成从所接收的电磁信号中提取数据信号MD，其通常由载体信号和时钟信号CL的幅度或者相位调制来表示，并将它们转发到复位电路1或者逻辑电路5。时钟信号CL主要对应于即载体信号的电磁高频域的载体频率。该数据信号MD在高频域以曼彻斯特码作为标准进行编码，因此满足根据本发明的复位电路的功能性所需的条件，也就是，在每数据位的数据信号中出现至少一个信号沿。而且，空气接口8被设计用于调制电高频域(例如，通过负载调制)，以将数据信号DA发送到读取器站。

数据载体4例如能够根据标准ISO/IEC 14443被设计成无源数据载体，也就是，不具有自身的电源，而由接收到的电磁信号的能量进行供电。为此，空气接口8被设计成从载体信号提取电能以及用于对复位电路1和逻辑电路5供能，其中提取的电能暂时存储在能量存储装置9中。所述能量存储装置P被实现为电容器但是也可以被实现为线圈。

需要指出，逻辑电路能够被设计为安全应用模块(SAM)，该模块通过封装和加密将要处理的数据从而确保获得相对更加安全的软件应用程序的运行。

设计成移动电话并包含数据载体4’的通信装置10通过电路框图在图3中示出。数据载体4’非常类似于上述图2所示的数据载体4。该数据载体4’包括根据本发明的复位电路1以及逻辑电路5。至于这些模块的功能性，可以参照上述描述。

而且，数据载体4’包括用于移动电话应用的用户识别模块(SIM)，因此能够同时用作非接触式可读取数据载体以及用作移动电话的SIM卡，其提供了新类型的应用选择，例如，商业交易，其中在数据载体4’能够从一个装置传输到另一个装置的当前情况下是尤其有利的，因此其能够更加灵活应用。

然而数据载体4’不包含任何耦合元件以及任何空气接口，因此它不是非接触式可读取数据载体，但是仅由于和通信装置10发生相互作用而具有这一功能，其包括用于实现和读取器站之间进行无线通信亦称为非接触式通信所需的部件。通信装置10和数据载体4’一起形成“虚拟非接触式数据载体”，其也被称为“虚拟智能卡”，其中通信装置10形成数据载体中继装置，其和读取器站进行通信，未示出，就如同它是非接触式可读取数据载体一样，而实际的与安全相关的应用数据位于数据载体4’上，并通过数据载体中继装置被转发到读取器站。

如上所述，通信装置10被设计为移动电话。该移动电话的中心控制元件是基带控制器BBC。基带控制器BBC的运行模式和功能对于移动电信领域的普通技术人员是熟知的，因此不需要进行特别的说明。然而需要指出，基带控制器BBC经数据总线BUS2与数据载体4’上实现的用户识别模块(SIM)进行通信，其被设计用于符合ISO 7816标准的智能卡，从而读出并储存用户数据等等。为了在数据载体4’上寻址逻辑电路5以及和用于非接触式数据载体的读取器站进行通信，该通信装置10还包括在下面将更加详细的描述的通信装置。这些通信装置包括用于在通信装置10和读取器站之间进行非接触式信息传输的耦合元件7’，以及用于处理接收到的电磁信号以及将要被发送的数据的空气接口8。该空气接口8’从接收到的电磁信号以及时钟信号CL(脉冲)中提取数字数据接收信号MD，从而将它们转发到数据载体4’。相反，由数据载体4’接收的输出数据AD利用空气接口8’和耦合元件7’而被传输到读取器站。串行数据逆向开关13(串行数据开关)用于可选地经代码转换器14将数据接收信号MD转发到数据载体4’或者移动电话的基带控制器BBC、CPU以及数据总线BUS1。类似的，数据开关13用于可选地经空气接口8’和耦合元件7’传输来自数据载体4’的输出数据AD或者由基带控制器BBC产生并经数据总线BUS1、CPU以及代码转换器14处理的输出数据至读取器站。因此，数据载体4’以及通信装置10能够通过串行数据开关13而和读取器站进行通信。需要指出的是，该数据总线BUS1根据选定的模式而工作，例如根据标准USB，RS232，I²C或者SPI之一。需要指出的是，能够有利的将通信装置10不仅配置作为移动电话，而且可以作为个人数字助理(PDA)或个人电脑，其又可以具有接口用来连接到数据网络或者电信网络。

如果从读取器站的近场移除该通信装置，则由读取器站产生的并在耦合元件7’上接收的磁场场强降低，直到它降到临界限值以下，其中在临界限值不能再从该场提取任何数据和/或时钟信号(时钟脉冲)。因此，读取器站和数据载体4’之间的通信在不能被精确预知的时间点上丢失。数据载体4’的逻辑电路5主要被实现为所称的状态机，或者由在其上执行软件的微处理器实现。没有正常终止通信的直接通信损失导致了可能可以操作该数据载体4’，上述这种运行状态能够出现在这两个实施例中。然而这并未提出无源数据载体中存在的严重问题，该无源数据载体通过读取器站产生的电磁场而得以供能，这是因为，在虚拟智能卡的情况中-如图3中的示例所示-数据载体4’由通信装置10供给电能，数据载体的电压源随着电磁场消失而消逝，因此不再有数据被传输或者丢失了之前出现的运行状态，因此数据载体4’能够在上述不期望的运行状态中保持挂起状态。为了避免这种不利的运行状态，根据本发明的数据载体4’装备有复位电路1。然而，复位电路1的功能要求数据信号或时钟信号至少临时地持续，而其他信号则不出现。由于这实际上并不能得以确保，所以提出空气接口8’的另一个实施例以解决该问题，其中在该实施例中设置伪数据发生器11，当不能接收到可以提取到有效数据信号的电磁信号时，该发生器用于经耦合元件7将传送可获得的伪数据信号发送到数据载体4，其中该伪数据信号被编码成在数据信号中对于每个数据位出现至少一个信号沿。在这种情况下，数据载体4’的逻辑电路5必须设计成它能够区分伪数据和真实数据。通过将这些值分配给伪数据或者数据组合可以容易的实现这一点，这在根据协议或者标准的真实数据信号中不会出现。在可选实施例中，空气接口8’包括伪时钟信号发生器12，其用于在经耦合元件7’不能接收到可以提取到有效时钟脉冲的电磁信号时使得可以获取用于转发到数据载体的、由时钟信号周期序列构成的伪时钟信号。应当理解的是，一旦恢复和读取器站之间的通信，则关断伪数据发生器11或者伪时钟信号发生器12。

Claims

1.一种复位电路(1)，包括用于接收由时钟信号周期序列构成的时钟信号(CL)的时钟信号输入(RC)，包括用于接收数字数据信号(MD)的数据信号输入(RD)，将所述数字数据信号(MD)以使得该数据信号中的每数据位出现至少一个信号沿(0→1，1→0)的方式进行编码，包括计数级(2)，其连接到该数据信号输入(RD)以及时钟信号输入(RC)，并被设计成用于计数时钟信号周期的数量(X)，该时钟信号周期出现在限定数量的数据信号沿之间，以及包括比较装置(3)，所述比较装置(3)被设计成用于将通过计数级(2)计数的时钟信号周期的数量(X)和下限(MIN)和/或上限(MAX)进行比较，并且所述比较装置(3)被设计成如果该数量(X)保持为低于下限(MIN)或者超过上限(MAX)，则根据用于比较的限度值(MIN，MAX)发出复位信号(RS)。

2.一种数据载体(4，4’)，包括逻辑电路(5)，所述逻辑电路(5)设计用于接收数字数据信号(MD)，并且用于产生输出数据(AD)以及用于接收复位信号(RS)，所述复位信号(RS)提供用于将逻辑电路(5)设定为限定的逻辑状态，其中该数据载体(4，4’)包括如权利要求1所述的复位电路(1)，并且其中复位电路(1)的复位信号(RS)用于提供给逻辑电路(5)。

3.如权利要求2所述的数据载体(4，4’)，其中该数据载体(4，4’)包括用于分别连接外部数据输入线、数据输出线、时钟信号线以及优选的电源线至复位电路(1)和逻辑电路(5)的焊盘(6)。

4.如权利要求2所述的数据载体(4，4’)，其中该数据载体(4，4’)包括用于非接触式信号传输的耦合元件(7)以及包括用于处理接收到的信号的空气接口(8)，其中空气接口(8)用于从接收到的信号中提取数据信号(MD)和时钟信号(CL)，以及用于将所提取的数据信号(MD)分别转发到复位电路(1)和逻辑电路(5)。

5.如权利要求4所述的数据载体(4，4’)，其中空气接口(8)设计用于提取电能从而为复位电路(1)和逻辑电路(5)供电，其中所提取的电能优选在能量存储装置(9)中进行中间缓冲。

6.如权利要求2所述的数据载体(4，4’)，其中该数据载体(4’)包括用于移动电话应用的用户识别模块(SIM)。

7.一种通信装置(10)，包括如权利要求2至6中任意一个所述的数据载体(4，4’)。

8.一种通信装置(10)，用于与如权利要求3至6中任意一个所述的数据载体(4，4’)进行通信，其中通信装置(10)包括用于非接触式信号传输的耦合元件(7’)以及用于处理接收到的信号的空气接口(8’)，其中空气接口(8’)用于从接收到的信号中提取数字数据接收信号(MD)和时钟信号(CL)，以及用于使数字数据接收信号可用以用于转发到数据载体(4，4’)。

9.根据权利要求8所述的通信装置(10)，其中空气接口(8’)包括伪数据发生器(11)，所述数据发生器(11)设计用于产生伪数据信号，如果没有信号可以由耦合元件(7’)接收到，其中可以从该信号中提取有效数据信号(MD)时，所述伪数据信号以使得在数据信号中每个数据位出现至少一个信号沿的方式进行编码，可用于转发到数据载体。

1O.根据权利要求8所述的通信装置(10)，其中空气接口(8’)包括伪时钟信号发生器(12)，如果没有电磁信号可以由耦合元件(7’)接收到，其中可以从该电磁信号中提取有效时钟信号(MD)时，所述伪时钟信号发生器(12)设计用于使得由时钟信号周期序列构成的伪时钟信号可用，用于转发到数据载体。

11.根据权利要求7至10中任意一个所述的通信装置(10)，其中该通信装置(10)被设计为移动电话、个人数字助理(PDA)或者个人电脑。

12.一种用于分别将数据载体(4，4’)及其逻辑电路(5)复位到限定的逻辑状态的复位方法，包括接收由时钟信号周期序列构成的时钟信号(CL)，以及包括接收数字数据信号(MD)，所述数字数据信号(MD)以使得该数据信号(MD)中的每数据位出现至少一个信号沿的方式进行编码，以及包括计数时钟信号周期的数量(X)，该时钟信号周期出现在限定数量的数据信号沿之间，以及包括将被计数的时钟信号周期的数量(X)与下限(MIN)和/或上限(MAX)进行比较，以及包括如果该数量(X)保持为低于下限(MIN)或者超过上限(MAX)，则根据用于比较的限度值(MIN，MAX)发出用于逻辑电路(5)的复位信号(RS)。