JP2008059246A - データキャリア及びデータキャリアシステム - Google Patents

Abstract

【課題】１つの通信プロトコルを使用してＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供できるようにする。
【解決手段】ＲＦアナログ部または上記接触通信用端子部の何れを用いる通信であっても同一のコマンド制御手段によりコマンド制御を行うようにすることにより、記憶手段に格納されている所定の通信プロトコルを共通に用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができ、１つの通信プロトコルを使用してＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができるようにして、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信を行うことが可能なデータキャリアの回路構成を簡素化できるようにするとともに、通信プロトコルを記憶しておくために必要なメモリ容量を削減できるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明はデータキャリア及びデータキャリアシステムに関し、特に、データキャリアとリーダ／ライタ装置との間でＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うために用いて好適な技術に関する。

従来、データキャリアとリーダ／ライタ装置とからなり、上記データキャリアと上記リーダ／ライタ装置との間でデータを非接触で授受するようにしたデータキャリアシステムが種々の分野で実用化されている。このようなデータキャリアシステムにおいては、データキャリアは内蔵するアンテナでリーダ／ライタ装置がアンテナ回路を介して供給するキャリア周波数の交番磁界を受けて動作電力を得ている。

また、リーダ／ライタ装置が供給する磁界に変調を掛けてコマンドやデータを含む質問信号を送り、データキャリアはこれを復調してリーダ／ライタ装置から送信されるコマンドやデータを受け取るように構成されている。

一方、上記データキャリアから上記リーダ／ライタ装置にデータを送信する場合には、返信する応答信号の内容に応じて、内蔵するアンテナ回路に繋がる負荷を、公知のロードスイッチをオンーオフ動作させて返事を返すようにしている。このようにしてデータキャリアから返事を返す周波数として、リーダ／ライタ装置のアンテナ回路から供給される交番磁界のキャリア周波数に対して、両サイドバンドのサブキャリアを使うように構成されている。

上記データキャリアは、電磁界あるいは電波を利用してリーダ／ライタ装置との間で非接触で情報を送信したり受信したりするために、情報を記憶する記憶部と、情報を非接触で送信または送受信するためのアンテナとを備えて構成されており、ＲＦＩＤ、ＩＣタグ、ＩＤタグ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダ等のような、様々な名称が付けられて種々の分野で使用されている。

上述のようなデータキャリアシステムの応用例として、自動販売機、ゲーム機、電気メータ、ガスメータ、水道メータ、家電、ＯＡ機器、生産設備等にデータキャリアを配設しておき、これらの電子機器の稼動履歴・売上記録・使用量等の情報を上記データキャリアの記憶部に記録しておくことが行なわれている。

データキャリアは、種々の分野で使用されることにより、その使用形態は様々である。種々の使用形態のうち、リーダ／ライタ装置とＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を選択的に行うことができるようにした「データ通信装置」が提案されている（例えば、特許文献１を参照）

上記特許文献１に記載の「データ通信装置」は、アンテナコイルとこのアンテナコイルを介して外部の通信装置と非接触でデータ通信を行うデータ通信手段と、外部とデータを送受するためのデータ入出力端子及び上記データ入出力端子に接触する接触部を有し、上記データ入出力端子及び接触部を介してシリアル通信を行うことができるようにしている。

特開２００４―２１４８７９号公報

上記特許文献１に記載の「データ通信装置」のように、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアにおいては、ＲＦ通信を行うための通信経路と接触式シリアル通信を行うための通信経路とが異なっていた。このため、ＲＦ通信を行うためのＲＦ通信コマンド制御回路と、接触式シリアル通信を行うためのシリアル通信コマンド制御回路とを設け、ＲＦ通信を行う場合にはＲＦ通信プロトコルを使用し、接触式通信を行う場合には接触式通信プロトコルを使用していた。

したがって、ＲＦ通信プロトコルと接触式通信プロトコルの両方を行うことが可能に構成すると、回路構成が大掛かりになってしまうとともに、２つの通信プロトコルを記憶しておくためのメモリ容量が多く必要になってしまう問題点があった。
本発明は上述の問題点にかんがみ、１つの通信プロトコルを使用してＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供できるようにすることを目的としている。

本発明のデータキャリアは、リーダ/ライタ装置とともにデータキャリアシステムを構成するデータキャリアであって、外部の通信装置との間で通信を行う所定の通信プロトコルを格納する記憶手段と、上記リーダ／ライタ装置から送信される質問信号を受信するＲＦ信号受信手段と、上記ＲＦ信号受信手段により受信した質問信号に対応する応答信号を送信するＲＦ信号送信手段とを有するＲＦアナログ部と、外部通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子部と、上記ＲＦアナログ部を介して行われるＲＦ通信プロトコル、または上記接触通信用端子部を介して行われる接触式シリアル通信プロトコルで用いられるコマンドを制御するコマンド制御手段と、上記ＲＦアナログ部または上記接触通信用端子部の何れか一方と上記コマンド制御手段とを選択的に接続する接続選択手段とを有し、上記コマンド制御手段は、上記ＲＦアナログ部または上記接触通信用端子部の何れが選択されている場合においても、上記記憶手段に格納されている所定の通信プロトコルを共通に用いて通信を行うことを特徴とする。
また、本発明のデータキャリアの他の特徴とするところは、上記接触通信用端子部に設けられている通信用端子は、シリアルクロック入力用端子及びシリアルデータ入出力用端子であることを特徴とする。

本発明のデータキャリアシステムは、上記の何れかに記載のデータキャリアと、上記データキャリアと通信するリーダ／ライタ装置とからなることを特徴とする。

本発明によれば、ＲＦアナログ部または上記接触通信用端子部の何れかを用いる通信であっても同一のコマンド制御手段によりコマンド制御を行うようにしたので、記憶手段に格納されている所定の通信プロトコルを共通に用いて通信を行うことができ、１つの通信プロトコルを使用してＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供することができる。これにより、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信を行うことが可能なデータキャリアの回路構成を簡素化することができるとともに、通信プロトコルを記憶しておくために必要なメモリ容量を削減することができる。

（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明のデータキャリアシステムの実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態のデータキャリア１００は、アンテナ回路１１０、ＲＦアナログ部１２０、セレクタ部１３０、コマンド制御部１４０、記憶部１５０（ＥＥＰＲＯＭメモリ）、第１の接触端子１６０、第２の接触端子１７０等によって構成されている。

本実施形態のデータキャリアにおいては、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができるように構成されている。接触式シリアル通信を行う場合には、第１の接触端子１６０はシリアルクロック１６０ａの入力用として用いられ、第２の接触端子１７０は多目的データ１７０ａの入出力用として用いられる。

アンテナ回路１１０は、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の並列共振回路によって構成されている。
ＲＦアナログ部１２０は、整流回路１２１、送信回路１２２、受信回路１２３及び電源制御部１２４等によって構成されている。

コマンド制御部１４０は、コマンド制御回路１４１及びセキュリティ部１４２を有している。記憶部１５０は、セキュリティ設定用メモリ１５１及び送信条件設定用メモリ１５２を有している。これらのセキュリティ設定用メモリ１５１及び送信条件設定用メモリ１５２に格納されているコマンドは、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信において共通に使用される。

図３にコマンドの一例を示す。図３に示すように、本実施形態においては、上記セキュリティ設定用メモリ１５１に第１のセキュリティエリア１５１ａ、第２のセキュリティエリア１５１ｂ及び第３のセキュリティエリア１５１ｃを設けている。そして、図３の例では、第１のセキュリティエリア１５１ａの第１番地１−１に「第１のコマンドの１」を格納している。また、第１のセキュリティエリア１５１ａの第２番地１−２に「第１のコマンドの２」を格納している。更に、第１のセキュリティエリア１５１ａの第３番地１−３に「第１のコマンドの３」を格納している。

また、第２のセキュリティエリア１５１ｂの第１番地２−１に「第２のコマンドの１」を格納している。第２のセキュリティエリア１５１ｂの第２番地２−２に「第２のコマンドの２」を格納している。更に、第２のセキュリティエリア１５１ｂの第３番地２−３に「第２のコマンドの３」を格納している。

また、第３のセキュリティエリア１５１ｃの第１番地３−１に「第３のコマンドの１」を格納している。第３のセキュリティエリア１５１ｃの第２番地３−２に「第３のコマンドの２」を格納している。更に、第３のセキュリティエリア１５１ｃの第３番地３−３に「第３のコマンドの３」を格納している。

コマンド制御部１４０の制御に応じて、第１のコマンドの１〜３、第２のコマンドの１〜３、第３のコマンドの１〜３の何れかがセキュリティ設定用メモリ１５１から読み出されてセレクタ部１３０に与えられる。

図２に示すように、本実施形態のデータキャリア１００と通信を行うリーダ／ライタ装置１０は、送信部１１、受信部１２、アンテナ回路１４、及びフィルタ回路１５等によって構成されている。そして、アンテナ回路１４からコマンドやデータをデータキャリア１００に送信し、リーダ／ライタ装置１０とデータキャリア１００との間でＲＦ通信を行う。

送信部１１は、データキャリア１００に送信するコマンドやデータよりなる送信信号を生成するためのものであり、所定のキャリア周波数ｆ₀（１３．５６ＭＨｚ）を変調して送信信号を生成している。受信部１２は、データキャリア１００から送信されてきたサブキャリア周波数を復号してデータを復調する。

アンテナ回路１４は、送信部１１から出力される送信信号をデータキャリア１００に送信するとともに、データキャリア１００から送信された応答信号を受信する。以上の構成は、データキャリアシステムにおいて使用されているデータキャリア１００の一般的な構成であるが、本実施形態のデータキャリア１００においては、近接型データ通信と近傍型データ通信の両方を可能にしていることに特徴を有している。

図３に、第１のセキュリティエリア１５１ａ、第２のセキュリティエリア１５１ｂ、第３のセキュリティエリア１５１ｃの何れかからコマンドを読み出す構成の一例を示す。
図３に示すように、本実施形態のコマンド制御回路１４１は認証コマンド解析部１４１１、認証コマンド選択部１４１２、認証コマンド読み出し部１４１３を有している。

認証コマンド解析部１４１１は、リーダ／ライタ装置１０から送られてくる質問信号４１が「ダイレクト方式」のコマンド、「タグ認証方式」のコマンド、「相互認証方式」のコマンドであるかを判断するためのものであり、判断結果を認証コマンド選択部１４１２に出力する。

認証コマンド選択部１４１２は、認証コマンド解析部１４１１から送られるコマンドの解析結果に応じてリーダ／ライタ装置１０に送信する応答信号４２において使用するセキュリティエリアのコマンドを選択するものであり、選択する種類のコマンドが格納されているアドレスＡをセキュリティ設定用メモリ１５１に対して指定する。

認証コマンド読み出し部１４１３は、リーダ／ライタ装置１０と通信を行うために使用するコマンドとして、認証コマンド選択部１４１２により選択されたセキュリティエリアのコマンドのデータＤをセキュリティ設定用メモリ１５１から読み出し、図１に示したように、第１のセキュリティエリア１５１ａから読み出したコマンド、第２のセキュリティエリア１５１ｂから読み出したコマンド、第３のセキュリティエリア１５１ｃから読み出したコマンドのいずれかを送信回路１２２に出力する。

本実施形態のデータキャリア１００は、上述したセキュリティレベルの切り替えに加えて、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができるように構成されている。

ＲＦ通信を行う場合には、リーダ／ライタ装置１０から送信される質問信号４１に対して返事を返す応答信号４２に周波数として、図４に示すように、第１のサブキャリア周波数ｆｓｃ１及び第２のサブキャリア周波数ｆｓｃ２のリーダ／ライタ装置のアンテナ回路から供給される交番磁界のキャリア周波数に対して、両サイドバンドのサブキャリアを使用する。

また、本実施形態のデータキャリアにおいては、ＲＦ通信を行う場合に、近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）及び近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）の両方を選択的に使用することができるように構成されている。

図４のキャリア周波数の説明図に示すように、本実施形態においては、本来の近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）として、第１のサブキャリア周波数ｆｓｃ１（８４７．５ｋＨｚ）を使用し、近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣ）として、第２のサブキャリア周波数ｆｓｃ２（４３７．７５ｋＨｚ）を使用するようにしている。なお、受信特性において、中心周波数は１３．５６ＭＨｚ、通信速度は１０５．９４ｋｂｐｓ、変調方式はＡＳＫ（ＮＲＺ）である。また、送信特性において、中心周波数は１３．５６ＭＨｚ、通信速度は１０５．９４ｋｂｐｓ、変調方式はＢＰＳＫ（ＮＲＺ）である。

また、本実施形態においては、負荷の大きさを変えることによりサブキャリア強度を変更することができるようにしている。変更度合いは、ＰＩＣＣコマンド及びＶＩＣＣコマンドのそれぞれにおいて８段階に変更できるようにしている。また、ＰＩＣＣコマンドとＶＩＣＣコマンドとでは、相対比で（１：３）程度となるようにしている。

次に、ＲＦ通信の変調方式と接触式シリアル通信の変調方式について、図５及び図６を参照しながら説明する。
図５は、ＲＦ通信を行う場合の変調方式を説明する図であり、図５（ａ）はリーダ／ライタ装置１０→データキャリア１００に対して質問信号４１（図２を参照）を送信する場合の変調方式を示している。

この場合、（イ）中心周波数：１３．５６ＭＨｚ、（ロ）通信速度：１０５．９４ｋｂｐｓ、（ハ）変調方式：ＡＳＫ（ＮＲＺ）、（ニ）変調速度：１０〜３０％、で行うようにしている。そして、データ「０」は（振幅：ａ、幅：搬送波（１３．５６ＭＨｚ）の１２８波）としている。また、データ「１」は（振幅：ｂ、幅：搬送波（１３．５６ＭＨｚ）の１２８波）としている。

一方、データキャリア１００→リーダ／ライタ装置１０に応答信号４２を送信する場合には、図５（ｂ）に示すように、イ）中心周波数：１３．５６ＭＨｚ、（ロ）通信速度：１０５．９４ｋｂｐｓ、（ハ）変調方法：負荷変調（負荷変調時リーダ／ライタ装置はＨｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ連続放出が前提）、サブキャリア：８４７．５ｋＨｚ（オプション：４２３．７５ｋＨｚ）、（ニ）変調方式：ＢＰＳＫとしている。

また、接触式シリアル通信においては、図６に示すような方式で行われる。図６（ａ）はデータキャリア１００への受信タイミングを示し、図６（ｂ）はデータキャリア１００からの送信タイミングを示している。なお、図６において、「ｃｓ」は非接触／接触動作（Ｖｄｄ内部発生）モードと、外部電源動作モードの切り替え信号を示している。
図６（ａ）に示すように、第１の接触端子１６０にシリアルクロック１６０ａ（（ＩＯ０）標準：１．６９５ＭＫＨｚ）が入力されると、それがセレクタ部１３０に供給され、セレクタ部１３０によって接触式シリアル通信が行われるように選択される。

そして、第２の接触端子１７０を介して多目的データ１７０ａの入出力が行われる。第２の接触端子１７０から多目的データ１７０ａが入力されると、クロック信号の立ち上がりエッジに同期して多目的データ１７０ａが取り込まれる。本実施形態においては、リセット解除後に最初に多目的データ１７０ａが「１」→「０」に変化する時点をタイミングの基準としている。これ以降、基本的に「１ＥＴＵ長」はシリアルクロック１６０ａの１６周期長としている。

次に、データキャリア１００からリーダ／ライタ装置１０への送信タイミングについて説明する。
図６（ｂ）に示すように、シリアルクロック１６０ａの立ち上がりに同期してデータ（ＩＯ１）を出力する。この場合も、「１ＥＴＵ長」はシリアルクロック１６０ａの１６周期長としている。

上述したように、本実施形態のデータキャリアは、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができ、しかもＲＦ通信で使用するＲＦ通信プロトコルと、接触式シリアル通信のプロトコルとを同じ仕様にすることができる。これにより、ＲＦ通信用のコマンド制御回路と、接触式シリアル通信用のコマンド制御回路とを別個に設ける必要を無くして制御回路を単純化すことができる。また、２種類の通信プロトコルを用意しておかなくても済むので、コマンドを格納しておくためのメモリ容量を削減することができる。

本発明の実施形態を示し、データキャリアの構成例を示すブロック図である。 本発明の実施形態を示し、リーダ／ライタ装置及びデータキャリアとにより構成されるデータキャリアシステムの概略構成を説明する図である。 本実施形態のコマンド制御回路の構成例を示し、セキュリティレベルに合ったコマンドの何れかを読み出す例を説明する図である。 データキャリア信号の一例を説明する波形図である。 データキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われるＲＦ通信において使用される変調方式の一例を説明する図である。 （ａ）はデータキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われる接触式シリアル通信におけるデータキャリアへの受信タイミングを示す図であり、（ｂ）はデータキャリアからの送信タイミングを示す図である。

符号の説明

１０ リーダ／ライタ装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１３ 切り替え部
１４ アンテナ回路
１５ フィルタ回路
４１ 質問信号
４２ 応答信号
１００ データキャリア
１１０ アンテナ回路
１２０ ＲＦアナログ部
１２１ 整流回路
１２２ 送信回路
１２３ 受信回路
１２４ 電源制御部
１３０ セレクタ部
１４０ コマンド制御部
１４１ コマンド制御回路
１４２ セキュリティ部
１４１１ 認証コマンド解析部
１４１２ 認証コマンド選択部
１４１３ 認証コマンド読み出し部
１５０ 記憶部（ＥＥＰＲＯＭメモリ）
１５１ セキュリティ設定用メモリ
１５１ａ 第１のセキュリティエリア
１５１ｂ 第２のセキュリティエリア
１５１ｃ 第３のセキュリティエリア
１５２ 送信条件設定用メモリ
１６０ 第１の接触端子
１６０ａ シリアルクロック
１７０ 第２の接触端子
１７０ａ 多目的データ

Claims (3)

1. リーダ/ライタ装置とともにデータキャリアシステムを構成するデータキャリアであって、
   外部の通信装置との間で通信を行う所定の通信プロトコルを格納する記憶手段と、
   上記リーダ／ライタ装置から送信される質問信号を受信するＲＦ信号受信手段と、
   上記ＲＦ信号受信手段により受信した質問信号に対応する応答信号を送信するＲＦ信号送信手段とを有するＲＦアナログ部と、
   外部通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子部と、
   上記ＲＦアナログ部を介して行われるＲＦ通信プロトコル、または上記接触通信用端子部を介して行われる接触式シリアル通信プロトコルで用いられるコマンドを制御するコマンド制御手段と、
   上記ＲＦアナログ部または上記接触通信用端子部の何れか一方と上記コマンド制御手段とを選択的に接続する接続選択手段とを有し、
   上記コマンド制御手段は、上記ＲＦアナログ部または上記接触通信用端子部の何れが選択されている場合においても、上記記憶手段に格納されている所定の通信プロトコルを共通に用いて通信を行うことを特徴とするデータキャリア。
2. 上記接触通信用端子部に設けられている通信用端子は、シリアルクロック入力用端子及びシリアルデータ入出力用端子であることを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア。
3. 請求項１または２に記載のデータキャリアと、上記データキャリアと通信するリーダ／ライタ装置とからなることを特徴とするデータキャリアシステム。

Images