JP2004140491A - リーダライター、トランスポンダ、それらを用いた非接触型id識別システム、及び、半導体集積回路 - Google Patents
リーダライター、トランスポンダ、それらを用いた非接触型id識別システム、及び、半導体集積回路 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】非接触型ID識別システムにおいて、リーダ・ライターからトランスポンダに送信する信号のサイズを小さくすることにより、通信時間を減少させ、トランスポンダにおける電源電圧の低下を防ぐ。
【解決手段】このリーダライターは、搬送波生成回路30によって生成された搬送波をASK変調してアンテナ部50を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路40と、アドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、さらに、書込みモードの場合には、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調し、読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路20とを具備する。
【選択図】 図1
【解決手段】このリーダライターは、搬送波生成回路30によって生成された搬送波をASK変調してアンテナ部50を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路40と、アドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、さらに、書込みモードの場合には、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調し、読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路20とを具備する。
【選択図】 図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界又は電磁界を用いてRF信号を送受信する非接触型ID識別システム、及び、そのような非接触型ID識別システムを構成するリーダ・ライターとトランスポンダに関する。さらに、本発明は、トランスポンダにおいて使用される半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
商品等を識別し、価格等の情報を読み取るために、バーコードラベルが広く使用されている。しかしながら、バーコードラベルに記憶できる情報の量は少なく、また、記憶されている情報を書き換えることができないという問題があった。そこで、大量の情報を記憶でき、かつ、記憶されている情報を書き換えることができるメモリを内蔵したタグが開発されている。このようなタグは、リーダ・ライター(固定機)との間でデータの送受信を非接触で行うことが可能であり、荷物に取り付けたり、施設を利用するための鍵として利用される。また、鉄道用のプリペイドカード等のICカードにも、メモリを内蔵し、非接触のデータ送受信を行うことができるものがある。本願においては、このような非接触型のタグやICカード等を、トランスポンダと呼ぶことにする。トランスポンダとリーダ・ライターとの組合せによって、非接触型ID識別システムが構成される。
【0003】
ところで、日本国特許第2561015号には、自動生産ラインにおける移動機等に装着使用されるトランスポンダ等の非接触式応答ユニットが掲載されている。それによると、固定機において、発振回路で発生した高周波信号に、アドレス部とデータ部とを有する特定のコード信号を重畳して変調をかけ、この高周波信号を設定時間おきに第1アンテナコイルに供給することによって磁界を発生する。非接触式応答ユニットにおいては、第2アンテナコイルから電磁誘導により交流出力を発生し、この交流出力を切換回路を介して整流回路で直流に変換し、この整流出力をコンデンサに供給して電源とする。また、第2アンテナコイルからの交流出力を増幅し、元のコード信号に復調し、EPROMの所定のアドレスに所定のデータを書き込む。
【0004】
しかしながら、非接触式応答ユニットにおいてEPROMに書込みを行う場合に、複数バイトの連続したアドレスにデータを書き込む場合が多く、そのような場合においても、1バイト毎にアドレスと書込みデータを送信する必要があり、送信データが長くなることにより通信時間も長くなっていた。さらに、通信時間が長いことにより、非接触式応答ユニットにおいて電源電圧が低下し、ノイズの影響を受けるおそれも大きかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、非接触型ID識別システムにおいて、リーダ・ライターからトランスポンダに送信する信号のサイズを小さくすることにより、通信時間を減少させ、トランスポンダにおける電源電圧の低下を防ぐことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第1の観点に係るリーダライターは、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、アドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、さらに、書込みモードの場合には、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調し、読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路とを具備する。
【0007】
また、本発明の第2の観点に係るリーダライターは、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、読出しモードの場合には、第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、書込みモードの場合には、第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とによって搬送波を変調するように送受信回路を制御した後で、第2のコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路とを具備する。
【0008】
さらに、本発明の第3の観点に係るリーダライターは、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、書込みモードに移行する場合には、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路とを具備する。
【0009】
本発明の第1の観点に係るトランスポンダは、リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)送受信回路からアドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに、(b1)データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込み、又は、(b2)データの読出しを指示するコマンドを入力した場合に、アドレスをインクリメント又はデクリメントするようにカウンタを制御することにより、不揮発性メモリから連続的にデータを読み出す制御回路とを具備する。
【0010】
また、本発明の第2の観点に係るトランスポンダは、リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定すると共にアドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから指定された量のデータを連続的に読み出し、又は、(b)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに第2のコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0011】
さらに、本発明の第3の観点に係るトランスポンダは、リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、送受信回路からデータの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定して不揮発性メモリから単位量のデータを読み出し、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0012】
本発明の第1の観点に係る非接触型ID識別システムは、本発明の第1の観点に係るリーダライターと、本発明の第1の観点に係るトランスポンダとを組み合わせたものである。
また、本発明の第2の観点に係る非接触型ID識別システムは、本発明の第2の観点に係るリーダライターと、本発明の第2の観点に係るトランスポンダとを組み合わせたものである。
さらに、本発明の第3の観点に係る非接触型ID識別システムは、本発明の第3の観点に係るリーダライターと、本発明の第3の観点に係るトランスポンダとを組み合わせたものである。
【0013】
本発明の第1の観点に係る半導体集積回路は、リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)送受信回路からアドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに、(b1)データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込み、又は、(b2)データの読出しを指示するコマンドを入力した場合に、アドレスをインクリメント又はデクリメントするようにカウンタを制御することにより、不揮発性メモリから連続的にデータを読み出す制御回路とを具備する。
【0014】
また、本発明の第2の観点に係る半導体集積回路は、リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定すると共にアドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから指定された量のデータを連続的に読み出し、又は、(b)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに第2のコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0015】
さらに、本発明の第3の観点に係る半導体集積回路は、リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、送受信回路からデータの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定して不揮発性メモリから単位量のデータを読み出し、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0016】
以上のように構成した本発明によれば、非接触型ID識別システムにおいて、トランスポンダの不揮発性メモリにデータを書き込んだりトランスポンダの不揮発性メモリからデータを読み出したりする際に、リーダ・ライターからトランスポンダにアドレスを送信する回数を少なくして送信信号のサイズを小さくすることにより、通信時間を減少させ、トランスポンダにおける電源電圧の低下を防ぐことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面をしながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同一の番号を付して、説明を省略する。
まず、本発明の第1の実施形態に係る非接触型ID識別システムについて説明する。本実施形態に係る非接触型ID識別システムは、リーダ・ライターとトランスポンダとによって構成される。
【0018】
図1に、本実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるリーダ・ライターの構成を示す。図1に示すように、リーダ・ライター100は、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部50と、ホストシステムとの接続に使用されるインターフェイス10と、インターフェイス10を介してホストシステムとデータの送受信を行うと共に、リーダ・ライターにおける送受信動作を制御する制御回路20と、搬送波を生成する搬送波生成回路30と、搬送波生成回路30によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部50を用いて送信すると共に、アンテナ部50を用いて受信された信号を復調する送受信回路40とによって構成される。
【0019】
制御回路20は、コマンド又はアドレス又はデータ(以下、「ベースバンド信号」ともいう)を出力すると共に、少なくともベースバンド信号を出力するときにハイレベルとなる送信制御信号を出力する制御部21と、制御部21から出力される送信制御信号を反転するインバータ22と、制御部21から出力される送信信号とインバータ22から出力される反転送信制御信号との論理和を求めるOR回路23とを含んでいる。
搬送波生成回路30は、発振回路等で構成され、所定の周波数を有する搬送波を生成する。
【0020】
送受信回路40は、OR回路23の出力信号に基づいて搬送波をASK変調して得られた変調波をRF信号として出力する変調部41と、変調部41から出力されるRF信号を増幅してアンテナ部50に供給する増幅器42と、アンテナ部50で受信したRF信号を検波(復調)する検波部44と、検波された信号からノイズ成分を取り除くフィルタ45と、フィルタ45の出力信号を増幅する増幅器46と、増幅器46の出力信号を2値化することによりデータを検出する2値化部47とを含んでいる。増幅器42又は検波部44とアンテナ部50との間には、インピーダンス・マッチングをとるためにマッチング部43が挿入される。
【0021】
送信開始時において、制御部21から出力される送信制御信号がローレベルであるときには、インバータ22から出力される反転送信制御信号がハイレベルとなり、OR回路23は、ハイレベルの信号を出力する。そのとき、変調部41は、振幅が100%の搬送波を出力する。この搬送波は、トランスポンダに電力を供給する役割を有する。
【0022】
リーダ・ライターからトランスポンダにコマンド、アドレス、データのいずれかが送信されるときには、制御部21から出力される送信制御信号がハイレベルとなるので、インバータ22から出力される反転送信制御信号がローレベルとなり、OR回路23は、ベースバンド信号に応じてハイレベル又はローレベルの信号を出力する。変調部41は、ベースバンド信号がハイレベルのときに、振幅が100%の搬送波を出力し、ベースバンド信号がローレベルのときには振幅が80%の搬送波を出力する。このようにして、搬送波がASK変調される。
【0023】
図2に、本実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるトランスポンダの構成を示す。図2に示すように、トランスポンダ200は、リーダ・ライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部60と、アンテナ部60を用いて受信されたRF信号を整流する整流回路71と、整流回路71の出力電圧に基づいて電源電圧VDDを生成する定電圧回路72と、定電圧回路72によって生成された電源電圧VDDが所定のしきい値を超えているか否かを検出する電圧検出回路73と、定電圧回路72によって生成された電源電圧VDDが供給されて送受信信号の処理を行う信号処理回路80とによって構成される。
【0024】
電圧検出回路73は、信号処理回路80の誤動作を防ぐために、定電圧回路72によって生成された電源電圧VDDが所定のしきい値を超えたときに信号処理回路80のリセットを解除する。
【0025】
信号処理回路80は、送受信回路として、アンテナ部60を用いて受信されたRF信号を検波(復調)する検波部81と、受信されたRF信号から搬送波成分を抽出してクロック信号を発生するキャリア抽出部82と、検波部81の出力信号及びキャリア抽出部82の出力信号に基づいてトランスポンダの動作タイミングを与える信号を出力するタイミング発生部83と、アンテナ部60を用いて信号を送信する送信回路87とを含んでいる。
【0026】
さらに、信号処理回路80は、検波部81によって復調されたベースバンド信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリ85と、不揮発性メモリ85に供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタ86と、カウンタ86を制御して不揮発性メモリ85に対するデータの書込み及び読出しを行う制御回路84とを含んでいる。制御回路84には、電圧検出回路73から出力される検出信号と、検波部81によって復調されたベースバンド信号と、タイミング発生部83の出力信号とが入力されている。
【0027】
信号処理回路80に含まれているこれらの回路部分は、1つの半導体集積回路に組み込むことができる。さらに、電圧検出回路73や定電圧回路72を半導体集積回路に組み込むことが望ましい。
【0028】
次に、本実施形態に係る非接触型ID識別システムの動作について説明する。図3に、図1に示すリーダ・ライターの各部における波形を示す。変調部41は、搬送波生成回路30によって生成される搬送波(図3の(a))を、送信制御信号(図3の(b))及びベースバンド信号(図3の(c))に基づいてASK変調して、変調波(図3の(d))を生成する。
【0029】
ここで、送信制御信号がローレベルであるときには、変調部41は、振幅が100%の搬送波を出力する。送信制御信号がハイレベルであるときには、変調部41は、ベースバンド信号がローレベルのときに、振幅が80%の搬送波を出力し、ベースバンド信号がハイレベルのときに、振幅が100%の搬送波を出力する。このようにして、変調波が生成される。ベースバンド信号又は変調波の1フレームには、1ビットのスタートビットと、1バイトのコマンド又はアドレス又はデータと、1ビットのパリティビットと、1ビットのエンドビットとの計11ビットが含まれている。
【0030】
図4の(a)に、ライトモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図4の(b)に、トランスポンダにおいてRF信号を整流して得られる整流電圧を示し、図4の(c)に、トランスポンダにおいて設定されるアドレスを示し、図4の(d)に、トランスポンダにおいて生成される書込み制御信号を示す。
【0031】
図2に示すトランスポンダ200において、整流回路71は、受信されたRF信号を整流することにより整流電圧を生成している。RF信号はASK変調されているので、変調期間においては平均振幅が低下しており、これを整流することによって得られる整流電圧が低下し、さらに、低電圧回路から出力される電源電圧も低下してしまう。一方、不揮発性メモリにデータを書き込むためには高電圧が必要であり、やはり電源電圧の低下を招いてしまう。そこで、本実施形態においては、電源電圧の低下による誤動作を防ぐために、以下のような方策をとっている。
【0032】
通常、メモリに書き込むデータのアドレスは連続となっている。この点に注目し、本実施形態においては、ライトコマンド及びデータと共にアドレスを送信するのではなく、カウンタを用いてアドレスをインクリメントすることにより、送信信号のサイズを小さくし、整流電圧の低下を抑えている。さらに、図4の(d)に示すように、書込み制御信号の生成タイミングをライトコマンドに対して遅らせることにより、整流電圧が低下していない期間において不揮発性メモリにデータを書き込むようにしている。これらのことにより、電源電圧の低下による誤動作を防ぐことができる。
【0033】
図4の(a)に示すように、ライトモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号には、アドレス設定コマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれており、所定の期間を置いて、ライトコマンドフレームとデータフレームとが連続して含まれている。さらに、ライトコマンドフレームとデータフレームとの組を繰り返して送信するようにしても良い。
【0034】
図2に示すトランスポンダ200において、検波部81は、受信されたRF信号を復調することにより、アドレス設定コマンド及びアドレスAdrを出力し、さらに、ライトコマンド及び1バイトのデータを出力する。制御回路84は、アドレス設定コマンドに従って、不揮発性メモリ85にアドレスAdrを設定し(図4の(c))、ライトコマンドに応じて所定の期間経過後に書込み制御信号を生成し(図4の(d))、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrに1バイトのデータを書き込む。さらに、制御回路84は、次のライトコマンドに従って、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御し(図4の(c))、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)に次の1バイトのデータを書き込む。
【0035】
図5の(a)に、リードモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図5の(b)に、トランスポンダにおいてRF信号を整流して得られる整流電圧を示し、図5の(c)に、トランスポンダにおいて設定されるアドレスを示し、図5の(d)に、トランスポンダにおいて生成される読出し制御信号を示す。
【0036】
図5の(a)に示すように、リードモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号には、アドレス設定コマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれており、所定の期間を置いて、リードコマンドフレームが含まれている。
【0037】
図2に示すトランスポンダ200において、検波部81は、受信されたRF信号を復調することにより、アドレス設定コマンド及びアドレスAdrを出力し、さらに、リードコマンドを出力する。制御回路84は、アドレス設定コマンドに従って、不揮発性メモリ85にアドレスAdrを設定し(図5の(c))、リードコマンドに応じて読出し制御信号を生成し(図5の(d))、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrから1バイトのデータを読み出す。さらに、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御し、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)から次の1バイトのデータを読み出す。このように、トランスポンダは、アドレスをAdr、(Adr+1)、(Adr+2)、・・・とインクリメントしながら読出し動作を繰り返した後、読み出されたデータをリーダ・ライターに送信し、リーダ・ライターがこれを受信する。
【0038】
ここで、本実施形態に係る非接触型ID識別システムにおいて送受信されるRF信号及びその整流電圧を、従来の非接触型ID識別システムにおいてASK変調を用いた場合に送受信されるRF信号及びその整流電圧と比較する。図6の(a)に、ライトモードにおいて従来のリーダ・ライターから従来のトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図6の(b)に、従来のトランスポンダにおいてRF信号を整流して得られる整流電圧を示し、図6の(c)に、従来のトランスポンダにおいて生成される書込み制御信号を示し、図6の(d)に、リードモードにおいて従来のリーダ・ライターから従来のトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示す。
【0039】
図6の(a)に示すように、ライトモードにおいて従来のリーダ・ライターから従来のトランスポンダに送信されるRF信号には、1バイトのデータを書き込むために、ライトコマンドフレームとアドレスフレームとデータフレームとが連続して含まれている。しかしながら、これらのフレームのためにRF信号の変調期間が長くなるので、図6の(b)に示すように、整流電圧がしきい値より低下してしまう。また、図6の(c)に示すように、整流電圧が低下する時に書込み制御信号を生成することになるので、不揮発性メモリにデータを書き込むために多くの電力を消費してしまい、電源電圧がさらに低下して信号処理回路が正常に動作しないおそれがある。
【0040】
これに対し、本実施形態によれば、図4の(a)に示すように、1バイトのデータを何回書き込む場合でも、連続して送信されるフレームが2つであり、電源電圧の低下が小さい。さらに、書込み制御信号を生成するタイミングを遅らせているので、電源電圧が回復してから不揮発性メモリにデータを書き込むことができる。
【0041】
図6の(d)に示すように、リードモードにおいて従来のリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号には、1バイトのデータを読み出すために、リードコマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれている。
【0042】
これに対し、本実施形態によれば、図5の(a)に示すように、アドレスを一端設定した後にリードコマンドフレームを送信することにより、トランスポンダの不揮発性メモリに記憶されている全てのデータを読み出すことができる。これにより、リーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号における変調期間の長さを短くすることが可能となる。
【0043】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図7の(a)に、本発明の第2の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図7の(b)に、本発明の第2の実施形態に係る非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダにおいて設定されるアドレスを示す。なお、本実施形態におけるリーダ・ライター及びトランスポンダの基本的な構成は、図1及び図2に示すものと同様である。
【0044】
図7の(a)に示すように、リードモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームとバイト数フレームとが連続して含まれている。バイト数フレームは、読み出すべきデータのバイト数を指定するために用いられる。
【0045】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図7の(b)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定し、リードコマンドに従って、アドレスをAdr、(Adr+1)、(Adr+2)、(Adr+3)、・・・とインクリメントするようにカウンタ86を制御しながら、指定されたバイト数のデータを不揮発性メモリ85から読み出す。このように、3つのフレームを送信するだけで、所望のバイト数のデータを読み出すことができる。
【0046】
ライトモードにおいては、読み出すべきデータのバイト数をゼロとする。即ち、図7の(c)に示すように、ライトモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームと読み出すべきデータのバイト数がゼロであることを表すバイト数フレームとが連続して含まれており、所定の期間経過後に、ライトコマンドフレームとデータフレームとが連続して含まれている。ここで、ライトコマンドフレームとデータフレームとの組は、繰り返し送信するようにしても良い。
【0047】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図7の(d)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定するが、読み出すべきデータのバイト数がゼロであるので、データの読出しは行わない。その代りに、制御回路84は、ライトコマンドに従って、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrに、受信した1バイトのデータを書き込む。トランスポンダ200が、さらにライトコマンドフレームとデータフレームを受信した場合には、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御した後で、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)に次の1バイトのデータを書き込む。
【0048】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図8の(a)に、本発明の第3の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図8の(b)に、本発明の第3の実施形態に係る非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダにおいて設定されるアドレスを示す。本実施形態は、第2の実施形態において読み出すべきデータのバイト数を指定するために用いられるバイト数フレームを省略したものであり、その他の点に関しては第2の実施形態と同様である。
【0049】
図8の(a)に示すように、リードモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれている。ここで、リードコマンドフレームとアドレスフレームとの組は、繰り返し送信するようにしても良い。
【0050】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図8の(b)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定し、リードコマンドに従って、不揮発性メモリ85のアドレスAdrから1バイトのデータを読み出す。トランスポンダ200が、さらにリードコマンドフレームとアドレスフレームを受信した場合には、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御した後で、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)から次の1バイトのデータを読み出す。このように、2つのフレームを送信するだけで、メモリから所定量のデータを読み出すことができる。
【0051】
図8の(c)に示すように、ライトモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれており、所定の期間経過後に、ライトコマンドフレームとデータフレームとが連続して含まれている。ここで、ライトコマンドフレームとデータフレームとの組は、繰り返し送信するようにしても良い。
【0052】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図8の(d)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定し、リードコマンドに従って、不揮発性メモリ85のアドレスAdrから1バイトのデータを読み出す。その後、制御回路84は、ライトコマンドに従って、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrに、受信した1バイトのデータを書き込む。トランスポンダ200が、さらにライトコマンドフレームとデータフレームを受信した場合には、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御した後で、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)に次の1バイトのデータを書き込む。
【0053】
なお、上記の実施形態においては、カウンタにおいてアドレスをインクリメントするようにしたが、アドレスを大きな値に設定した後にデクリメントするようにしても、同様の効果を奏することができる。
【0054】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、非接触型ID識別システムにおいて、トランスポンダの不揮発性メモリにデータを書き込んだりトランスポンダの不揮発性メモリからデータを読み出したりする際に、リーダ・ライターからトランスポンダにアドレスを送信する回数を少なくして送信信号のサイズを小さくすることにより、通信時間を減少させ、トランスポンダにおける電源電圧の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるリーダ・ライターの構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるトランスポンダの構成を示す図である。
【図3】図1に示すリーダ・ライターの各部における波形を示す波形図である。
【図4】図1に示すリーダ・ライターのライトモードにおける動作を説明するための図である。
【図5】図1に示すリーダ・ライターのリードモードにおける動作を説明するための図である。
【図6】従来の非接触型ID識別システムにおいてASK変調を用いた場合における動作を説明するための図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおける動作を説明するための図である。
【図8】本発明の第3の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおける動作を説明するための図である。
【符号の説明】
10 インタフェース
20 制御回路
21 制御部
22 インバータ
23 OR回路
30 搬送波生成回路
40 送受信回路
41 変調部
42、46 増幅器
43 マッチング部
44 検波部
45 フィルタ
47 2値化部
50、60 アンテナ部
71 整流回路
72 定電圧回路
73 定電圧検出回路
80 信号処理回路
81 検波部
82 キャリア抽出部
83 タイミング発生部
84 制御回路
85 不揮発性メモリ
86 カウンタ
87 送信回路
100 リーダ・ライター
200 トランスポンダ
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界又は電磁界を用いてRF信号を送受信する非接触型ID識別システム、及び、そのような非接触型ID識別システムを構成するリーダ・ライターとトランスポンダに関する。さらに、本発明は、トランスポンダにおいて使用される半導体集積回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
商品等を識別し、価格等の情報を読み取るために、バーコードラベルが広く使用されている。しかしながら、バーコードラベルに記憶できる情報の量は少なく、また、記憶されている情報を書き換えることができないという問題があった。そこで、大量の情報を記憶でき、かつ、記憶されている情報を書き換えることができるメモリを内蔵したタグが開発されている。このようなタグは、リーダ・ライター(固定機)との間でデータの送受信を非接触で行うことが可能であり、荷物に取り付けたり、施設を利用するための鍵として利用される。また、鉄道用のプリペイドカード等のICカードにも、メモリを内蔵し、非接触のデータ送受信を行うことができるものがある。本願においては、このような非接触型のタグやICカード等を、トランスポンダと呼ぶことにする。トランスポンダとリーダ・ライターとの組合せによって、非接触型ID識別システムが構成される。
【0003】
ところで、日本国特許第2561015号には、自動生産ラインにおける移動機等に装着使用されるトランスポンダ等の非接触式応答ユニットが掲載されている。それによると、固定機において、発振回路で発生した高周波信号に、アドレス部とデータ部とを有する特定のコード信号を重畳して変調をかけ、この高周波信号を設定時間おきに第1アンテナコイルに供給することによって磁界を発生する。非接触式応答ユニットにおいては、第2アンテナコイルから電磁誘導により交流出力を発生し、この交流出力を切換回路を介して整流回路で直流に変換し、この整流出力をコンデンサに供給して電源とする。また、第2アンテナコイルからの交流出力を増幅し、元のコード信号に復調し、EPROMの所定のアドレスに所定のデータを書き込む。
【0004】
しかしながら、非接触式応答ユニットにおいてEPROMに書込みを行う場合に、複数バイトの連続したアドレスにデータを書き込む場合が多く、そのような場合においても、1バイト毎にアドレスと書込みデータを送信する必要があり、送信データが長くなることにより通信時間も長くなっていた。さらに、通信時間が長いことにより、非接触式応答ユニットにおいて電源電圧が低下し、ノイズの影響を受けるおそれも大きかった。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、上記の点に鑑み、本発明は、非接触型ID識別システムにおいて、リーダ・ライターからトランスポンダに送信する信号のサイズを小さくすることにより、通信時間を減少させ、トランスポンダにおける電源電圧の低下を防ぐことを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するため、本発明の第1の観点に係るリーダライターは、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、アドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、さらに、書込みモードの場合には、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調し、読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路とを具備する。
【0007】
また、本発明の第2の観点に係るリーダライターは、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、読出しモードの場合には、第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、書込みモードの場合には、第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とによって搬送波を変調するように送受信回路を制御した後で、第2のコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路とを具備する。
【0008】
さらに、本発明の第3の観点に係るリーダライターは、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、搬送波を生成する搬送波生成回路と、搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部を用いて送信すると共に、アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御し、書込みモードに移行する場合には、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調するように送受信回路を制御する制御回路とを具備する。
【0009】
本発明の第1の観点に係るトランスポンダは、リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)送受信回路からアドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに、(b1)データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込み、又は、(b2)データの読出しを指示するコマンドを入力した場合に、アドレスをインクリメント又はデクリメントするようにカウンタを制御することにより、不揮発性メモリから連続的にデータを読み出す制御回路とを具備する。
【0010】
また、本発明の第2の観点に係るトランスポンダは、リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定すると共にアドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから指定された量のデータを連続的に読み出し、又は、(b)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに第2のコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0011】
さらに、本発明の第3の観点に係るトランスポンダは、リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、送受信回路からデータの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定して不揮発性メモリから単位量のデータを読み出し、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0012】
本発明の第1の観点に係る非接触型ID識別システムは、本発明の第1の観点に係るリーダライターと、本発明の第1の観点に係るトランスポンダとを組み合わせたものである。
また、本発明の第2の観点に係る非接触型ID識別システムは、本発明の第2の観点に係るリーダライターと、本発明の第2の観点に係るトランスポンダとを組み合わせたものである。
さらに、本発明の第3の観点に係る非接触型ID識別システムは、本発明の第3の観点に係るリーダライターと、本発明の第3の観点に係るトランスポンダとを組み合わせたものである。
【0013】
本発明の第1の観点に係る半導体集積回路は、リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)送受信回路からアドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに、(b1)データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込み、又は、(b2)データの読出しを指示するコマンドを入力した場合に、アドレスをインクリメント又はデクリメントするようにカウンタを制御することにより、不揮発性メモリから連続的にデータを読み出す制御回路とを具備する。
【0014】
また、本発明の第2の観点に係る半導体集積回路は、リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、(a)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定すると共にアドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから指定された量のデータを連続的に読み出し、又は、(b)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに第2のコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0015】
さらに、本発明の第3の観点に係る半導体集積回路は、リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、送受信回路からデータの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、不揮発性メモリのアドレスを設定して不揮発性メモリから単位量のデータを読み出し、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込む制御回路とを具備する。
【0016】
以上のように構成した本発明によれば、非接触型ID識別システムにおいて、トランスポンダの不揮発性メモリにデータを書き込んだりトランスポンダの不揮発性メモリからデータを読み出したりする際に、リーダ・ライターからトランスポンダにアドレスを送信する回数を少なくして送信信号のサイズを小さくすることにより、通信時間を減少させ、トランスポンダにおける電源電圧の低下を防ぐことができる。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、図面をしながら、本発明の実施の形態について説明する。なお、同一の構成要素には同一の番号を付して、説明を省略する。
まず、本発明の第1の実施形態に係る非接触型ID識別システムについて説明する。本実施形態に係る非接触型ID識別システムは、リーダ・ライターとトランスポンダとによって構成される。
【0018】
図1に、本実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるリーダ・ライターの構成を示す。図1に示すように、リーダ・ライター100は、トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部50と、ホストシステムとの接続に使用されるインターフェイス10と、インターフェイス10を介してホストシステムとデータの送受信を行うと共に、リーダ・ライターにおける送受信動作を制御する制御回路20と、搬送波を生成する搬送波生成回路30と、搬送波生成回路30によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調してアンテナ部50を用いて送信すると共に、アンテナ部50を用いて受信された信号を復調する送受信回路40とによって構成される。
【0019】
制御回路20は、コマンド又はアドレス又はデータ(以下、「ベースバンド信号」ともいう)を出力すると共に、少なくともベースバンド信号を出力するときにハイレベルとなる送信制御信号を出力する制御部21と、制御部21から出力される送信制御信号を反転するインバータ22と、制御部21から出力される送信信号とインバータ22から出力される反転送信制御信号との論理和を求めるOR回路23とを含んでいる。
搬送波生成回路30は、発振回路等で構成され、所定の周波数を有する搬送波を生成する。
【0020】
送受信回路40は、OR回路23の出力信号に基づいて搬送波をASK変調して得られた変調波をRF信号として出力する変調部41と、変調部41から出力されるRF信号を増幅してアンテナ部50に供給する増幅器42と、アンテナ部50で受信したRF信号を検波(復調)する検波部44と、検波された信号からノイズ成分を取り除くフィルタ45と、フィルタ45の出力信号を増幅する増幅器46と、増幅器46の出力信号を2値化することによりデータを検出する2値化部47とを含んでいる。増幅器42又は検波部44とアンテナ部50との間には、インピーダンス・マッチングをとるためにマッチング部43が挿入される。
【0021】
送信開始時において、制御部21から出力される送信制御信号がローレベルであるときには、インバータ22から出力される反転送信制御信号がハイレベルとなり、OR回路23は、ハイレベルの信号を出力する。そのとき、変調部41は、振幅が100%の搬送波を出力する。この搬送波は、トランスポンダに電力を供給する役割を有する。
【0022】
リーダ・ライターからトランスポンダにコマンド、アドレス、データのいずれかが送信されるときには、制御部21から出力される送信制御信号がハイレベルとなるので、インバータ22から出力される反転送信制御信号がローレベルとなり、OR回路23は、ベースバンド信号に応じてハイレベル又はローレベルの信号を出力する。変調部41は、ベースバンド信号がハイレベルのときに、振幅が100%の搬送波を出力し、ベースバンド信号がローレベルのときには振幅が80%の搬送波を出力する。このようにして、搬送波がASK変調される。
【0023】
図2に、本実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるトランスポンダの構成を示す。図2に示すように、トランスポンダ200は、リーダ・ライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部60と、アンテナ部60を用いて受信されたRF信号を整流する整流回路71と、整流回路71の出力電圧に基づいて電源電圧VDDを生成する定電圧回路72と、定電圧回路72によって生成された電源電圧VDDが所定のしきい値を超えているか否かを検出する電圧検出回路73と、定電圧回路72によって生成された電源電圧VDDが供給されて送受信信号の処理を行う信号処理回路80とによって構成される。
【0024】
電圧検出回路73は、信号処理回路80の誤動作を防ぐために、定電圧回路72によって生成された電源電圧VDDが所定のしきい値を超えたときに信号処理回路80のリセットを解除する。
【0025】
信号処理回路80は、送受信回路として、アンテナ部60を用いて受信されたRF信号を検波(復調)する検波部81と、受信されたRF信号から搬送波成分を抽出してクロック信号を発生するキャリア抽出部82と、検波部81の出力信号及びキャリア抽出部82の出力信号に基づいてトランスポンダの動作タイミングを与える信号を出力するタイミング発生部83と、アンテナ部60を用いて信号を送信する送信回路87とを含んでいる。
【0026】
さらに、信号処理回路80は、検波部81によって復調されたベースバンド信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリ85と、不揮発性メモリ85に供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタ86と、カウンタ86を制御して不揮発性メモリ85に対するデータの書込み及び読出しを行う制御回路84とを含んでいる。制御回路84には、電圧検出回路73から出力される検出信号と、検波部81によって復調されたベースバンド信号と、タイミング発生部83の出力信号とが入力されている。
【0027】
信号処理回路80に含まれているこれらの回路部分は、1つの半導体集積回路に組み込むことができる。さらに、電圧検出回路73や定電圧回路72を半導体集積回路に組み込むことが望ましい。
【0028】
次に、本実施形態に係る非接触型ID識別システムの動作について説明する。図3に、図1に示すリーダ・ライターの各部における波形を示す。変調部41は、搬送波生成回路30によって生成される搬送波(図3の(a))を、送信制御信号(図3の(b))及びベースバンド信号(図3の(c))に基づいてASK変調して、変調波(図3の(d))を生成する。
【0029】
ここで、送信制御信号がローレベルであるときには、変調部41は、振幅が100%の搬送波を出力する。送信制御信号がハイレベルであるときには、変調部41は、ベースバンド信号がローレベルのときに、振幅が80%の搬送波を出力し、ベースバンド信号がハイレベルのときに、振幅が100%の搬送波を出力する。このようにして、変調波が生成される。ベースバンド信号又は変調波の1フレームには、1ビットのスタートビットと、1バイトのコマンド又はアドレス又はデータと、1ビットのパリティビットと、1ビットのエンドビットとの計11ビットが含まれている。
【0030】
図4の(a)に、ライトモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図4の(b)に、トランスポンダにおいてRF信号を整流して得られる整流電圧を示し、図4の(c)に、トランスポンダにおいて設定されるアドレスを示し、図4の(d)に、トランスポンダにおいて生成される書込み制御信号を示す。
【0031】
図2に示すトランスポンダ200において、整流回路71は、受信されたRF信号を整流することにより整流電圧を生成している。RF信号はASK変調されているので、変調期間においては平均振幅が低下しており、これを整流することによって得られる整流電圧が低下し、さらに、低電圧回路から出力される電源電圧も低下してしまう。一方、不揮発性メモリにデータを書き込むためには高電圧が必要であり、やはり電源電圧の低下を招いてしまう。そこで、本実施形態においては、電源電圧の低下による誤動作を防ぐために、以下のような方策をとっている。
【0032】
通常、メモリに書き込むデータのアドレスは連続となっている。この点に注目し、本実施形態においては、ライトコマンド及びデータと共にアドレスを送信するのではなく、カウンタを用いてアドレスをインクリメントすることにより、送信信号のサイズを小さくし、整流電圧の低下を抑えている。さらに、図4の(d)に示すように、書込み制御信号の生成タイミングをライトコマンドに対して遅らせることにより、整流電圧が低下していない期間において不揮発性メモリにデータを書き込むようにしている。これらのことにより、電源電圧の低下による誤動作を防ぐことができる。
【0033】
図4の(a)に示すように、ライトモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号には、アドレス設定コマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれており、所定の期間を置いて、ライトコマンドフレームとデータフレームとが連続して含まれている。さらに、ライトコマンドフレームとデータフレームとの組を繰り返して送信するようにしても良い。
【0034】
図2に示すトランスポンダ200において、検波部81は、受信されたRF信号を復調することにより、アドレス設定コマンド及びアドレスAdrを出力し、さらに、ライトコマンド及び1バイトのデータを出力する。制御回路84は、アドレス設定コマンドに従って、不揮発性メモリ85にアドレスAdrを設定し(図4の(c))、ライトコマンドに応じて所定の期間経過後に書込み制御信号を生成し(図4の(d))、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrに1バイトのデータを書き込む。さらに、制御回路84は、次のライトコマンドに従って、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御し(図4の(c))、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)に次の1バイトのデータを書き込む。
【0035】
図5の(a)に、リードモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図5の(b)に、トランスポンダにおいてRF信号を整流して得られる整流電圧を示し、図5の(c)に、トランスポンダにおいて設定されるアドレスを示し、図5の(d)に、トランスポンダにおいて生成される読出し制御信号を示す。
【0036】
図5の(a)に示すように、リードモードにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号には、アドレス設定コマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれており、所定の期間を置いて、リードコマンドフレームが含まれている。
【0037】
図2に示すトランスポンダ200において、検波部81は、受信されたRF信号を復調することにより、アドレス設定コマンド及びアドレスAdrを出力し、さらに、リードコマンドを出力する。制御回路84は、アドレス設定コマンドに従って、不揮発性メモリ85にアドレスAdrを設定し(図5の(c))、リードコマンドに応じて読出し制御信号を生成し(図5の(d))、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrから1バイトのデータを読み出す。さらに、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御し、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)から次の1バイトのデータを読み出す。このように、トランスポンダは、アドレスをAdr、(Adr+1)、(Adr+2)、・・・とインクリメントしながら読出し動作を繰り返した後、読み出されたデータをリーダ・ライターに送信し、リーダ・ライターがこれを受信する。
【0038】
ここで、本実施形態に係る非接触型ID識別システムにおいて送受信されるRF信号及びその整流電圧を、従来の非接触型ID識別システムにおいてASK変調を用いた場合に送受信されるRF信号及びその整流電圧と比較する。図6の(a)に、ライトモードにおいて従来のリーダ・ライターから従来のトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図6の(b)に、従来のトランスポンダにおいてRF信号を整流して得られる整流電圧を示し、図6の(c)に、従来のトランスポンダにおいて生成される書込み制御信号を示し、図6の(d)に、リードモードにおいて従来のリーダ・ライターから従来のトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示す。
【0039】
図6の(a)に示すように、ライトモードにおいて従来のリーダ・ライターから従来のトランスポンダに送信されるRF信号には、1バイトのデータを書き込むために、ライトコマンドフレームとアドレスフレームとデータフレームとが連続して含まれている。しかしながら、これらのフレームのためにRF信号の変調期間が長くなるので、図6の(b)に示すように、整流電圧がしきい値より低下してしまう。また、図6の(c)に示すように、整流電圧が低下する時に書込み制御信号を生成することになるので、不揮発性メモリにデータを書き込むために多くの電力を消費してしまい、電源電圧がさらに低下して信号処理回路が正常に動作しないおそれがある。
【0040】
これに対し、本実施形態によれば、図4の(a)に示すように、1バイトのデータを何回書き込む場合でも、連続して送信されるフレームが2つであり、電源電圧の低下が小さい。さらに、書込み制御信号を生成するタイミングを遅らせているので、電源電圧が回復してから不揮発性メモリにデータを書き込むことができる。
【0041】
図6の(d)に示すように、リードモードにおいて従来のリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号には、1バイトのデータを読み出すために、リードコマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれている。
【0042】
これに対し、本実施形態によれば、図5の(a)に示すように、アドレスを一端設定した後にリードコマンドフレームを送信することにより、トランスポンダの不揮発性メモリに記憶されている全てのデータを読み出すことができる。これにより、リーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号における変調期間の長さを短くすることが可能となる。
【0043】
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図7の(a)に、本発明の第2の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図7の(b)に、本発明の第2の実施形態に係る非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダにおいて設定されるアドレスを示す。なお、本実施形態におけるリーダ・ライター及びトランスポンダの基本的な構成は、図1及び図2に示すものと同様である。
【0044】
図7の(a)に示すように、リードモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームとバイト数フレームとが連続して含まれている。バイト数フレームは、読み出すべきデータのバイト数を指定するために用いられる。
【0045】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図7の(b)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定し、リードコマンドに従って、アドレスをAdr、(Adr+1)、(Adr+2)、(Adr+3)、・・・とインクリメントするようにカウンタ86を制御しながら、指定されたバイト数のデータを不揮発性メモリ85から読み出す。このように、3つのフレームを送信するだけで、所望のバイト数のデータを読み出すことができる。
【0046】
ライトモードにおいては、読み出すべきデータのバイト数をゼロとする。即ち、図7の(c)に示すように、ライトモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームと読み出すべきデータのバイト数がゼロであることを表すバイト数フレームとが連続して含まれており、所定の期間経過後に、ライトコマンドフレームとデータフレームとが連続して含まれている。ここで、ライトコマンドフレームとデータフレームとの組は、繰り返し送信するようにしても良い。
【0047】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図7の(d)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定するが、読み出すべきデータのバイト数がゼロであるので、データの読出しは行わない。その代りに、制御回路84は、ライトコマンドに従って、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrに、受信した1バイトのデータを書き込む。トランスポンダ200が、さらにライトコマンドフレームとデータフレームを受信した場合には、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御した後で、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)に次の1バイトのデータを書き込む。
【0048】
次に、本発明の第3の実施形態について説明する。図8の(a)に、本発明の第3の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおいてリーダ・ライターからトランスポンダに送信されるRF信号の波形を示し、図8の(b)に、本発明の第3の実施形態に係る非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダにおいて設定されるアドレスを示す。本実施形態は、第2の実施形態において読み出すべきデータのバイト数を指定するために用いられるバイト数フレームを省略したものであり、その他の点に関しては第2の実施形態と同様である。
【0049】
図8の(a)に示すように、リードモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれている。ここで、リードコマンドフレームとアドレスフレームとの組は、繰り返し送信するようにしても良い。
【0050】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図8の(b)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定し、リードコマンドに従って、不揮発性メモリ85のアドレスAdrから1バイトのデータを読み出す。トランスポンダ200が、さらにリードコマンドフレームとアドレスフレームを受信した場合には、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御した後で、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)から次の1バイトのデータを読み出す。このように、2つのフレームを送信するだけで、メモリから所定量のデータを読み出すことができる。
【0051】
図8の(c)に示すように、ライトモードにおいて、RF信号には、リードコマンドフレームとアドレスフレームとが連続して含まれており、所定の期間経過後に、ライトコマンドフレームとデータフレームとが連続して含まれている。ここで、ライトコマンドフレームとデータフレームとの組は、繰り返し送信するようにしても良い。
【0052】
図2に示すトランスポンダ200において、制御回路84は、図8の(d)に示すように、受信したアドレスAdrを不揮発性メモリ85に設定し、リードコマンドに従って、不揮発性メモリ85のアドレスAdrから1バイトのデータを読み出す。その後、制御回路84は、ライトコマンドに従って、不揮発性メモリ85の設定されたアドレスAdrに、受信した1バイトのデータを書き込む。トランスポンダ200が、さらにライトコマンドフレームとデータフレームを受信した場合には、制御回路84は、アドレスをインクリメントするようにカウンタ86を制御した後で、不揮発性メモリ85のインクリメントされたアドレス(Adr+1)に次の1バイトのデータを書き込む。
【0053】
なお、上記の実施形態においては、カウンタにおいてアドレスをインクリメントするようにしたが、アドレスを大きな値に設定した後にデクリメントするようにしても、同様の効果を奏することができる。
【0054】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、非接触型ID識別システムにおいて、トランスポンダの不揮発性メモリにデータを書き込んだりトランスポンダの不揮発性メモリからデータを読み出したりする際に、リーダ・ライターからトランスポンダにアドレスを送信する回数を少なくして送信信号のサイズを小さくすることにより、通信時間を減少させ、トランスポンダにおける電源電圧の低下を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるリーダ・ライターの構成を示す図である。
【図2】本発明の第1の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおけるトランスポンダの構成を示す図である。
【図3】図1に示すリーダ・ライターの各部における波形を示す波形図である。
【図4】図1に示すリーダ・ライターのライトモードにおける動作を説明するための図である。
【図5】図1に示すリーダ・ライターのリードモードにおける動作を説明するための図である。
【図6】従来の非接触型ID識別システムにおいてASK変調を用いた場合における動作を説明するための図である。
【図7】本発明の第2の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおける動作を説明するための図である。
【図8】本発明の第3の実施形態に係る非接触型ID識別システムにおける動作を説明するための図である。
【符号の説明】
10 インタフェース
20 制御回路
21 制御部
22 インバータ
23 OR回路
30 搬送波生成回路
40 送受信回路
41 変調部
42、46 増幅器
43 マッチング部
44 検波部
45 フィルタ
47 2値化部
50、60 アンテナ部
71 整流回路
72 定電圧回路
73 定電圧検出回路
80 信号処理回路
81 検波部
82 キャリア抽出部
83 タイミング発生部
84 制御回路
85 不揮発性メモリ
86 カウンタ
87 送信回路
100 リーダ・ライター
200 トランスポンダ
Claims (12)
- トランスポンダと共に非接触型ID識別システムを構成するリーダライターであって、
トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、
搬送波を生成する搬送波生成回路と、
前記搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調して前記アンテナ部を用いて送信すると共に、前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、
アドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように前記送受信回路を制御し、さらに、書込みモードの場合には、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調し、読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドによって搬送波を変調するように前記送受信回路を制御する制御回路と、
を具備するリーダライター。 - トランスポンダと共に非接触型ID識別システムを構成するリーダライターであって、
トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、
搬送波を生成する搬送波生成回路と、
前記搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調して前記アンテナ部を用いて送信すると共に、前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、
読出しモードの場合には、第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とによって搬送波を変調するように前記送受信回路を制御し、書込みモードの場合には、第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とによって搬送波を変調するように前記送受信回路を制御した後で、第2のコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調するように前記送受信回路を制御する制御回路と、
を具備するリーダライター。 - トランスポンダと共に非接触型ID識別システムを構成するリーダライターであって、
トランスポンダと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、
搬送波を生成する搬送波生成回路と、
前記搬送波生成回路によって生成された搬送波をASK(アンプリチュード・シフト・キーイング)変調して前記アンテナ部を用いて送信すると共に、前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調する送受信回路と、
読出しモードの場合には、データの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとによって搬送波を変調するように前記送受信回路を制御し、書込みモードに移行する場合には、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとによって搬送波を変調するように前記送受信回路を制御する制御回路と、
を具備するリーダライター。 - リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダであって、
リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、前記アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、
前記送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、
(a)前記送受信回路からアドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに、(b1)データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込み、又は、(b2)データの読出しを指示するコマンドを入力した場合に、アドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから連続的にデータを読み出す制御回路と、
を具備するトランスポンダ。 - リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダであって、
リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、前記アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、
前記送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、
(a)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定すると共にアドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから指定された量のデータを連続的に読み出し、又は、(b)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに第2のコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリに単位量のデータを書き込む制御回路と、
を具備するトランスポンダ。 - リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダであって、
リーダライターと送受信を行うために用いられるアンテナ部と、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を整流して電源電圧を生成する電源回路と、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、前記アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、
前記送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、
前記送受信回路からデータの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、前記不揮発性メモリのアドレスを設定して前記不揮発性メモリから単位量のデータを読み出し、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込む制御回路と、
を具備するトランスポンダ。 - 請求項1記載のリーダライターと、
請求項4記載のトランスポンダと、
を具備する非接触型ID識別システム。 - 請求項2記載のリーダライターと、
請求項5記載のトランスポンダと、
を具備する非接触型ID識別システム。 - 請求項3記載のリーダライターと、
請求項6記載のトランスポンダと、
を具備する非接触型ID識別システム。 - リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、前記アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、
前記送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、
(a)前記送受信回路からアドレスの設定を指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに、(b1)データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込み、又は、(b2)データの読出しを指示するコマンドを入力した場合に、アドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから連続的にデータを読み出す制御回路と、
を具備する半導体集積回路。 - リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、前記アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、
前記送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、
前記不揮発性メモリに供給するアドレスをインクリメント又はデクリメントするカウンタと、
(a)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータの量を指定するデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定すると共にアドレスをインクリメント又はデクリメントするように前記カウンタを制御することにより、前記不揮発性メモリから指定された量のデータを連続的に読み出し、又は、(b)前記送受信回路から第1のコマンドと設定すべきアドレスと読み出すべきデータがないことを表すデータ量情報とを入力した場合には、前記不揮発性メモリのアドレスを設定し、さらに第2のコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリに単位量のデータを書き込む制御回路と、
を具備する半導体集積回路。 - リーダライターと共に非接触型ID識別システムを構成するトランスポンダのアンテナ部を用いて受信された信号を整流して得られた電源電圧が供給されて動作する半導体集積回路であって、
前記アンテナ部を用いて受信された信号を復調すると共に、前記アンテナ部を用いて信号を送信する送受信回路と、
前記送受信回路によって復調された信号に含まれているデータを記憶する不揮発性メモリと、
前記送受信回路からデータの読出しを指示するコマンドと設定すべきアドレスとを入力した場合に、前記不揮発性メモリのアドレスを設定して前記不揮発性メモリから単位量のデータを読み出し、さらに、データの書込みを指示するコマンドと単位量の書込み用データとを入力した場合に、所定の期間経過後に前記不揮発性メモリの設定されたアドレスに単位量のデータを書き込む制御回路と、
を具備する半導体集積回路。
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JP2006040184A (ja) * | 2004-07-29 | 2006-02-09 | Nec Electronics Corp | リーダ・ライタ、それを用いた通信方法及び通信システム |
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-
2002
- 2002-10-16 JP JP2002301564A patent/JP2004140491A/ja not_active Withdrawn
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