JP2012108729A - 非接触通信装置、非接触icカード及び形態情報端末 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】アンテナ端子(LA,LB)から入力される信号を整流して得られる直流電流から電源電圧(VDD)を生成する電圧生成部(20)で生成された電源電圧に対する直流電流の余剰の大きさを検出する検出部(5)を有し、電源電圧を動作電圧として送受信信号のデータ処理を行うデータ処理部(6)は、クロック信号(SCLK)の周波数が所定の基準周波数にされた状態で検出部によって検出された余剰電流の大きさに基づいてデータ処理のためのクロック信号の周波数を決めるクロック制御部(11)を備える。直流電流の余剰検出時にデータ処理部で消費される消費電力は特定の基準周波数で決まる消費電力になるから、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握できる。
【選択図】図1
Description
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
本発明の代表的な実施の形態に係る非接触通信装置(1,1M)は、アンテナ端子(LA,LB)から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧(VDD)を生成する電圧生成部(20)と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部(2)と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号及びクロック信号(CLK)から、システムクロック信号(SCLK)に同期してデータ処理するデータ処理部(6,6M)と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部(5)と、を有する。前記データ処理部は、前記送受信部とのデータの受け渡しを行うインターフェース回路(7)と、前記システムクロック信号の周波数が基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記システムクロック信号の周波数を決めるクロック制御部(11,11M)を有する。
項1の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記検出部によって検出された余剰の大きさによって許容される範囲で高い周波数のシステムクロック信号を選択する。
項2の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記検出部による検出結果に対応して選択する前記システムクロック信号の周波数データを検出結果毎に保持するルックアップテーブル(LUTBL)を有し、前記検出結果を用いて前記ルックアップテーブルから対応する周波数データを参照して前記システムクロック信号周波数を決める。
項1の非接触通信装置において、前記データ処理部(6)は前記インターフェース回路(7)からの指示により前記送受信回路を介して行う送受信動作中に前記システムクロック信号の周波数を低くした低消費電力状態を採る。低消費電力状態において前記インターフェース回路からの指示にしたがって前記クロック制御部(11)は前記検出部によって検出された前記電流の余剰の大きさに基づいて前記システムクロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する。
項4の非接触通信装置において、前記データ処理部の低消費電力状態において前記システムクロック信号の周波数は前記基準周波数にされる。
項1の非接触通信装置において、前記データ処理部(6M)は命令を実行する中央処理装置(10)を有する。前記クロック制御部は、前記中央処理装置からの指示に応答して、前記システムクロック信号の周波数を基準周波数にした状態で前記検出部により前記余剰の大きさを検出し、検出した前記余剰の大きさに基づいて前記システムクロック信号の周波数を決める処理を行う。
項6の非接触通信装置において、前記中央処理装置は、前記インターフェース回路からの送受信処理の完了通知に応答して前記クロック制御部に制御データを設定し、前記クロック制御部は設定された制御データに従ったタイマ動作を行い、タイマ動作開始時点及びその後のタイムアウト発生時点で前記システムクロック信号の周波数を決める処理を行う。
項7の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記制御データとして前記タイマ動作のイネーブルビット(SIG6対応ビット)及び前記タイムアウトのインターバルが前記中央処理装置によって可変可能に設定されるレジスタ(13M)を有する。
項1の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記アンテナ端子から入力される信号からキャリア成分を抽出して生成されたキャリアクロック信号を入力し、入力されたキャリアクロック信号を分周して周波数の異なるシステムクロック信号を生成し、クロック選択データによって指定された周波数のシステムクロック信号を選択して出力するクロック生成器(14)と、保持したクロック選択データを前記クロック生成器に与えるレジスタ(13,13M)と、前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいてクロック選択データを生成するデータ生成回路(12,12M)と、を有する。前記レジスタは、中央処理装置又はデータ生成回路で生成されたクロック選択データが書き換え可能に設定される。
項9の非接触通信装置において、前記クロック生成器は、クロック選択データで指定される分周比に従った値まで前記キャリアクロック信号のサイクル数を計数する計数動作を繰り返すカウンタ(41,44)と、クロック選択データで指定される分周比に従って前記カウンタの所定の計数値への変化に同期して当該分周比に応ずるシステムクロック信号を前記キャリアクロック信号のサイクル同期で生成するロジック回路(43,45〜48)と、を有する。
項1の非接触通信装置において、前記電圧生成部は、アンテナ端子から入力される信号を整流する整流回路(3)と、整流回路で整流して得られる直流電流を制御して前記電源電圧を生成するレギュレータ(4)とを有する。前記検出部は、前記レギュレータに流れる余剰電流の大きさを複数ビットで示す信号を前記余剰の大きさとして生成する。
本発明の別の実施の形態に係る非接触通信装置(1)は、アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号、及びクロック信号(CLK)を生成し、システムクロック信号(SCLK)に同期してデータ処理し、前記送受信部を介して行う送受信動作中に、前記インターフェース回路による前記システムクロック信号の周波数を低くした低消費電力状態にされるデータ処理部(6)と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有する。前記データ処理部は、前記低消費電力状態で前記インターフェース回路からの指示に応答することにより前記検出部で検出された前記余剰の大きさによって許容される範囲で前記システムクロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する。
本発明の更に別の実施の形態に係る非接触通信装置(1M)は、アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号、及びクロック信号を生成し、システムクロック信号(SCLK)に同期してデータ処理するデータ処理部(6M)と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有する。前記データ処理部は、命令を実行する中央処理装置を有し、データ処理中に、前記中央処理装置から指示されるタイミングで前記システムクロック信号の周波数を所定の基準周波数にして前記検出部から前記余剰の大きさを取得し、取得した余剰の大きさによって許容される範囲でシステムクロック信号に高い若しくは低い周波数を選択する。
本発明の更に別の実施の形態に係るICカード(60)は、基板(61)と、前記基板に形成されたアンテナと、前記アンテナにアンテナ端子が接続された非接触通信回路と、を有する。前記非接触通信回路は、アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号及びクロック信号を生成し、システムクロック信号(SCLK)に同期してデータ処理するデータ処理部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有する。前記データ処理部は、前記システムクロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記システムクロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する。
本発明の更に別の実施の形態に係る携帯情報端末(80)は、筐体(81)に、情報処理システム(82)、非接触通信装置(1,1M)、前記非接触通信装置に接続されたアンテナ(L1)と、を備える。前記非接触通信装置は、前記アンテナから入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号及びクロック信号を生成し、システムクロック信号(SCLK)に同期してデータ処理するデータ処理部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、前記データ処理部は、前記システムクロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記システムクロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する。
実施の形態について更に詳述する。
図1には本発明の第1の実施の形態に係る非接触通信装置1の概略的な構成が例示される。同図に示される非接触通信装置1は、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1個の半導体基板にMOS集積回路製造技術を用いて形成される。この非接触通信装置1は図示を省略するリーダー/ライター装置のような外部装置との間でRF通信を行う装置であり、図2に例示されるように、外部装置に近接することによって得られる誘導起電力を動作電源として動作し、動作可能な電源が供給されている期間に、外部装置から非接触通信装置1に送信されるデータを受け取る「受信」、前記非接触通信装置1から外部装置にデータを送信する「送信」、及び受信データ及び送信データに対するデータ処理などの「内部処理」を行う。ここでは、特に制限されないが、受信、送信、及び内部処理は直列的に行われるものとされる。
図13には本発明の第2の実施の形態に係る非接触通信装置1Mの概略的な構成が例示される。同図に示される非接触通信装置1Mは、特に制限されないが、単結晶シリコンのような1個の半導体基板にMOS集積回路製造技術を用いて形成される。この非接触通信装置1Mは図示を省略するリーダー/ライター装置のような外部装置との間でRF通信を行う装置であり、図1とはクロック周波数最適化のための構成が相違され、図1の非接触通信装置1と同様のその他の構成についてはここでは詳細な説明を省略し、相違点について詳細な説明を行う。
実施の形態1によるクロック周波数最適化処理のための構成(図1)と実施の形態2のクロック周波数最適化処理のための構成(図2)との双方を採用して選択的に利用するように非接触通信装置を構成することも可能である。その場合には図18に例示されるように、周期パルス発生器50からの出力又は1パルス発生器31からに出力を選択するセレクタ91を設けてデータ生成回路90を構成すればよい。セレクタ91の選択信号にはイネーブル信号SIG6を流用し、イネーブル信号SIG6がアサートされているとき周期パルス発生器50の出力をセレクタ91に選択させればよい。
図19には非接触通信装置1,1Mを適用した非接触通信機器としてのICカード60が例示される。ICカード60は、例えば、樹脂モールドされたプリント基板によってカードの形態を成す非接触型のICカードとして実現されている。外部装置70からの電磁波を受けるアンテナ61は、プリント基板62の配線により形成される渦巻き状のコイルによって構成される。1個のICチップで構成された半導体集積回路装置としての非接触通信装置1,1Mは、プリント基板62に実装され、当該ICチップにアンテナ61となるコイルが接続される。外部装置70からの電磁波を受けたアンテナ61は、アンテナ端子に高周波の交流信号を出力する。交流信号は、部分的に情報信号(データ)によって変調されている。典型的には外部と入出力端子をカードの表面に持たない非接触通信機器としての所謂非接触ICカードに適用される。勿論、非接触インターフェースと接触端子による入出力のための端子を持つデュアルタイプICカードに適用することも可能であることは言うまでもない。
L1 アンテナ
LA、LB アンテナ接続端子
1,1M 非接触通信装置
2 送受信部
3 整流回路
4 電圧制御部
5 電流検出部
6、6M データ処理部
7 インターフェース回路
8 ロジック部
9 メモリ部
10 CPU
11,11M クロック制御部
12,12M データ生成回路
13,13M レジスタ
14 クロック生成
20 電圧生成部
IREG 余剰電流
SIG2 電流検出信号
SIG4 受信完了信号
SIG5 イネーブル信号
SIG6 イネーブル信号
SIG8 クロック設定信号
SIG8A クロック設定データ
CLK キャリアクロック信号
SCLK システムクロック信号
31 1パルス発生器
32 クロック制御回路
50 周期パルス発生器
60 ICカード
61 アンテナ
62 プリント基板
80 携帯情報端末
81 筐体
82 情報処理システム
Claims (15)
- アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記クロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記クロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する、非接触通信装置。 - 前記クロック制御部は、前記検出部によって検出された余剰の大きさによって許容される範囲で高い周波数のクロック信号を選択する、請求項1記載の非接触通信装置。
- 前記クロック制御部は、前記検出部による検出結果に対応して選択する前記クロック信号の周波数データを検出結果毎に保持するルックアップテーブルを有し、前記検出結果を用いて前記ルックアップテーブルから対応する周波数データを参照して前記クロック信号周波数を決める、請求項2記載の非接触通信装置。
- 前記データ処理部は、前記送受信部とのデータの受け渡しを行うインターフェース回路を有し、
前記送受信部を介して行う送受信動作中に前記クロック信号の周波数を低くした低消費電力状態を採り、低消費電力状態において前記インターフェース回路からの指示にしたがって前記クロック制御部は前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記クロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する、請求項1記載の非接触通信装置。 - 前記データ処理部の低消費電力状態において前記クロック信号の周波数は前記基準周波数にされる、請求項4記載の非接触通信装置。
- 前記データ処理部は命令を実行する中央処理装置を有し、
前記クロック制御部は、前記中央処理装置からの指示に応答して、前記クロック信号の周波数を基準周波数にした状態で前記検出部により前記余剰の大きさを検出し、検出した前記余剰の大きさに基づいて前記クロック信号の周波数を決める処理を行う、請求項1記載の非接触通信装置。 - 前記中央処理装置は、前記インターフェース回路からの送受信処理の完了通知に応答して前記クロック制御部に制御データを設定し、
前記クロック制御部は設定された制御データに従ったタイマ動作を行い、タイマ動作開始時点及びその後のタイムアウト発生時点で前記クロック信号の周波数を決める処理を行う、請求項6記載の非接触通信装置。 - 前記クロック制御部は、前記制御データとして前記タイマ動作のイネーブルビット及び前記タイムアウトのインターバルが前記中央処理装置によって可変可能に設定されるタイマ制御レジスタを有する請求項7記載の非接触通信装置。
- 前記クロック制御部は、前記アンテナ端子から入力される信号からキャリア成分を抽出して生成されたキャリアクロック信号を入力し、入力されたキャリアクロック信号を分周して周波数の異なるクロック信号を生成し、クロック選択データによって指定された周波数のクロック信号を選択して出力するクロック生成器と、
保持したクロック選択データを前記クロック生成器に与えるクロック選択データレジスタと、
前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいてクロック選択データを生成するデータ生成回路と、を有し、
前記クロック選択データレジスタは、中央処理装置又はデータ生成回路で生成されたクロック選択データが書き換え可能に設定される、請求項1記載の非接触通信装置。 - 前記クロック生成器は、クロック選択データで指定される分周比に従った値まで前記キャリアクロック信号のサイクル数を計数する計数動作を繰り返すカウンタと、
クロック選択データで指定される分周比に従って前記カウンタの所定の計数値への変化に同期して当該分周比に応ずるクロック信号を前記キャリアクロック信号のサイクル同期で生成するロジック回路と、を有する請求項9記載の非接触通信装置。 - 前記電圧生成部は、アンテナ端子から入力される信号を整流する整流回路と、整流回路で整流して得られる直流電流を制御して前記電源電圧を生成するレギュレータとを有し、
前記検出部は、前記レギュレータに流れる余剰電流の大きさを複数ビットで示す信号を前記余剰の大きさとして生成する、請求項1記載の非接触通信装置。 - アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理し、前記送受信部を介して行う送受信動作中に、前記インターフェース回路による前記クロック信号の周波数を低くした低消費電力状態にされるデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記低消費電力状態で前記インターフェース回路からの指示に応答することにより前記検出部で検出された前記余剰の大きさによって許容される範囲で前記クロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する、非接触通信装置。 - アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、命令を実行する中央処理装置を有し、データ処理中に、前記中央処理装置から指示されるタイミングで前記クロック信号の周波数を所定の基準周波数にして前記検出部から前記余剰の大きさを取得し、取得した余剰の大きさによって許容される範囲でクロック信号に高い周波数を選択する、非接触通信装置。 - 基板と、
前記基板に形成されたアンテナと、
前記アンテナにアンテナ端子が接続された非接触通信回路と、を有し、前記非接触通信回路は、
アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記クロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記クロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する、非接触ICカード。 - 筐体に、情報処理システム、非接触通信装置、前記非接触通信装置に接続されたアンテナと、を備える携帯情報端末であって、前記非接触通信装置は、
前記アンテナから入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記クロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記クロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する、携帯情報端末。
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