JP4476374B2

JP4476374B2 - 接触・非接触併用型のｉｃチップ及びｉｃカード

Info

Publication number: JP4476374B2
Application number: JP16348098A
Authority: JP
Inventors: 知哉秋山
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1998-06-11
Filing date: 1998-06-11
Publication date: 2010-06-09
Anticipated expiration: 2018-06-11
Also published as: JPH11353441A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、接触・非接触併用型のＩＣチップ及びＩＣカードに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＩＣカードは、データの通信を接点を介して行う接触型ＩＣカードと、電磁誘導などにより非接触通信を行う非接触型ＩＣカードに分類されている。前者の接触型ＩＣカードは、主に、決済用途に用いられ、後者の非接触型ＩＣカードは、主に、交通システム等のゲート・アクセス管理に用いられている。
【０００３】
また、近年、接触型ＩＣカードの機能と非接触型ＩＣカードの機能を併せ持つ接触・非接触併用型のＩＣチップ（以下、コンビチップという）を搭載した接触・非接触併用型のＩＣカードが開発されている。
図６は、接触・非接触併用型のＩＣチップ及びＩＣカードの従来例を示すブロック図である。
非接触併用型のＩＣカードは、メモリ共有型のＩＣカード２０Ａ［図６（ａ）参照］と、メモリ独立型のＩＣカード２０Ｂ［図６（ｂ）参照］と、マイコン・メモリ共有型のＩＣカード２０Ｃ［図６（ｃ）参照］とに分類されている。
【０００４】
メモリ共有型のＩＣカード２０Ａは、マイコン２２，メモリ２３，非接触Ｉ／Ｆ２４を含むメモリ共有型のコンビチップ２１Ａと、接触端子３１と、アンテナ３２等と備え、接触部の処理と非接触部の処理とが完全に独立し、メモリ２３のみが接触部と非接触部とで共有されている。
【０００５】
メモリ独立型のＩＣカード２０Ｂは、マイコン２２，接触用メモリ（メモリ１）２３−１，非接触用メモリ（メモリ２）２３−２，非接触Ｉ／Ｆ２４を含むメモリ独立型のコンビチップ２１Ｂと、接触端子３１と、アンテナ３２等と備え、接触部の処理と非接触部の処理とが完全に独立し、メモリに関しても、接触用メモリ（メモリ１）２３−１と非接触用メモリ（メモリ２）２３−２とに独立している。
【０００６】
マイコン・メモリ共有型のＩＣカード２０Ｃは、マイコン２２，メモリ２３，接触Ｉ／Ｆ２４を含むマイコン・メモリ共有型のコンビチップ２１Ｃと、接触端子３１と、アンテナ３２とを備え、接触部の処理と非接触部の処理とが、データ処理部（マイコン２２）、メモリ部（メモリ２３）ともに共有化されている。
このマイコン・メモリ共有型のＩＣカード２０Ｃは、接触部、非接触部ともにマイコンを介すために、セキュリティ性に優れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
前述した従来のマイコン・メモリ共有型のコンビチップ２１Ｃの場合に、接触部の処理も非接触部の処理も同一のマイコン２２を介し、通常、マイコン２２を動作させる際のＣＬＫ信号も同一の周波数を用いている。
しかし、周波数が高い場合には、データ処理速度は高速となるが、その反面、マイコン２２の消費電力は高まり、非接触通信時の通信距離の減衰をまねくこととなる。
逆に、周波数が低い場合には、マイコン２２の消費電力は低くなり、非接触通信時の通信距離は伸びるが、その反面、データ処理速度は遅くなる。
【０００８】
本発明は、接触型の機能と非接触型の機能とを１つのチップで併用した場合に、データ処理速度を速くし、しかも、通信距離を伸ばすことを可能とする接触・非接触併用型のＩＣチップ及びＩＣカードを提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、請求項１の発明は、接触端子を介して接続される接触部の処理とアンテナを介して接続される非接触部の処理とが共有化されたデータ処理部を備えた接触・非接触併用型のＩＣチップにおいて、前記データ処理部は、前記接触部の処理に用いる第１のクロック周波数と、前記非接触部の処理に用い、前記第１のクロック周波数よりも低く設定されている第２のクロック周波数とを動作信号とし、非接触通信時の搬送波を分周して、前記第２のクロック周波数の信号を生成するクロック生成回路と、前記接触部を使用するか前記非接触部を使用するかを判別する判別回路と、前記判別回路の判別結果に基づいて、前記第１のクロック周波数又は第２のクロック周波数の信号のいずれか一方のみを前記データ処理部に入力するクロック選択回路と、を備え、前記データ処理部は、前記第１のクロック周波数又は第２のクロック周波数の信号が入力されるクロック信号入力部を有し、前記判別回路により前記接触部を使用すると判別された場合には、前記クロック選択回路により前記接触端子からの前記第１のクロック周波数の信号を前記クロック信号入力部に直接印加し、前記判別回路により前記非接触部を使用すると判別された場合には、前記アンテナから抽出される搬送波を前記クロック生成回路に入力すると共に、前記クロック生成回路により生成される前記第２のクロック周波数の信号を前記クロック信号入力部に印加することを特徴とする接触・非接触併用型のＩＣチップである。
【００１３】
請求項２の発明は、請求項１に記載された接触・非接触併用型のＩＣチップと、前記ＩＣチップに接続され、接触時のデータ通信を行う接触端子と、前記ＩＣチップに接続され、非接触時のデータ通信を行うアンテナと、を備えた接触・非接触併用型のＩＣカードである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面などを参照しながら、実施の形態をあげ、本発明をさらに詳細に説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明による接触・非接触併用型のＩＣチップ及びＩＣカードの第１実施形態を示すブロック図である。
なお、前述した従来例と同様な機能を果たす部分には、同一の符号を付すか、末尾に共通する符号を付して、重複する説明は適宜省略する。
第１実施形態のＩＣチップ１１は、接触部の処理と非接触部の処理とを共有化するマイコン１２と、接触用メモリ１３−１及び非接触用メモリ１３−２を有するメモリ１３とを備えたマイコン・メモリ共有型のコンビチップである。
【００１５】
このマイコン１２は、接触端子３１を用いた場合に、マイコン処理に用いる第１のＣＬＫ周波数と、非接触通信時のコイル３２を用いた場合に、マイコン処理に用いる第２のＣＬＫ周波数とを異ならせてある。ここでは、接触部の処理時には、周波数を高くしてデータ処理速度を上げ、非接触部の処理時は、周波数を低くして通信距離を伸ばすようにしてある。
【００１６】
図２は、非接触通信時の通信可能距離と受信電力の関係を示す線図である。
図２において、▲１▼は、ＣＬＫ周波数がＣＬＫ▲１▼の場合に、ＩＣ（マイコン１２）が要する電力、▲２▼は、ＣＬＫ周波数がＣＬＫ▲２▼（＜ＣＬＫ▲１▼）の場合に、ＩＣが要する電力である。
また、▲１▼’は、ＣＬＫ周波数がＣＬＫ▲１▼の場合の通信可能距離、▲２▼’は、ＣＬＫ周波数がＣＬＫ▲２▼の場合の通信可能距離である。
【００１７】
カード側アンテナコイル（アンテナ３２）を通じて、カード内に具備されるＩＣが受け取ることのできる電力は、リーダーライター（以下、Ｒ／Ｗと記す）側アンテナコイルとカード側アンテナコイルとの距離に応じて変化し、Ｒ／Ｗ側アンテナコイルの出力が一定の場合には、両コイル間の距離が長くなるにつれて、受信電力は減衰を起こす。
【００１８】
カード内に具備されるＩＣを駆動するために要する電力は、ＩＣを駆動させるための電圧と消費電流により決定される。ＩＣが駆動するために最低限必要な電力を受信可能な範囲が通信可能距離となり、この通信可能距離は、ＩＣが要する電力に応じて変化する。ＣＬＫ周波数を低くすることにより、ＩＣの消費電流は低くなり、ＩＣを駆動させるために要する電力も、消費電流の低下に伴って低くなる。従って、ＣＬＫ周波数を低くすることにより、通信可能距離を長くすることが可能となる。
つまり、ＣＬＫ周波数を低くすると、受信電力が下がり（▲１▼→▲２▼）、通信可能距離が長くなる（▲１▼’→▲２▼’）。
【００１９】
このＩＣチップ１１は、さらに、コイル３２と接続された非接触インターフェイス（Ｉ／Ｆ）１４と、接触端子３１と接続された入出力回路１５と、非接触Ｉ／Ｆ１４及び入出力回路１５の出力に基づいて、接触部を使用しているのか非接触部を使用しているのかを判別するＩ／Ｆ判別回路１６と、Ｉ／Ｆ判別回路１６の判別結果に基づいて、第１のＣＬＫ周波数▲１▼又は第２のＣＬＫ周波数▲２▼のいずれか一方のみをマイコン１２のＣＬＫ信号入力部に対して印加するＣＬＫ選択回路１７等とを備えている。
【００２０】
このＩＣチップ１１は、同一のマイコン１２を用いて、ＣＬＫ周波数を異ならせる手段として、接触部の処理時には、接触端子３１からＣＬＫ信号（ＣＬＫ▲１▼）をマイコン１２のＣＬＫ信号入力部に直接印加し、非接触部の処理時には、アンテナ３２から抽出される交流信号を非接触Ｉ／Ｆ１４内のＣＬＫ生成回路１４ａに入力し、そのＣＬＫ生成回路１４ａの出力信号（ＣＬＫ▲２▼）をマイコン１２のＣＬＫ信号入力部に印加するようにして実現している。
【００２１】
具体的には、Ｉ／Ｆ判別回路１６が接触部を使用しているのか、非接触部を使用しているのかを判別し、その判別結果に応じて、ＣＬＫ選択回路１７がＣＬＫ▲１▼、ＣＬＫ▲２▼のいずれか一方のみを、マイコン１２のＣＬＫ信号入力部に対して印加する。このようにすれば、同一のマイコン１２を用いて、ＣＬＫ周波数を異ならせることによる誤動作を防ぐことが可能となる。
【００２２】
次に、本実施形態のＩＣカード１０の動作を、具体例をあげながら、さらに詳細に説明する。
接触通信時には、動作信号は、ＣＬＫ周波数が３．５ＭＨｚ（ＣＬＫ▲１▼）であり、外部端子である接触端子３１によって、入出力回路１５を介して入力され、Ｉ／Ｆ判別回路１６と、ＣＬＫ選択回路１７に入力される。
【００２３】
また、非接触通信時には、通信の際のアナログ搬送波は、１３．５６ＭＨｚであり、その搬送波をデジタル変換した後に、ＣＬＫ生成回路（１／８分周回路１４ａ）１４に入力される。１／８分周回路１４ａは、１３．５６ＭＨｚの信号を１／８に分周して、１．６９５ＭＨｚの信号を生成する。この動作信号（ＣＬＫ▲２▼）は、Ｉ／Ｆ判別回路１６と、ＣＬＫ選択回路１７に入力される。
【００２４】
Ｉ／Ｆ判別回路１６は、入力された動作信号が、３．５ＭＨｚ（ＣＬＫ▲１▼）であるか、１．６９５ＭＨｚ（ＣＬＫ▲２▼）であるかを判別する。つまり、Ｉ／Ｆ判別回路１６は、接触部又は非接触部の各制御信号を、モニタすることにより、判別を実現可能である。
ＣＬＫ選択回路１７は、その判別結果に従って、ＣＬＫ▲１▼とＣＬＫ▲２▼の切り替えを行って、その出力をマイコン１２のＣＬＫ信号入力部に入力する。
【００２５】
以上のようにして、マイコン１２は、そのＣＬＫ信号入力部に、接触端子３１を介して行う通信の場合には、３．５ＭＨｚの信号が入力され、非接触通信の場合には、１．６９５ＭＨｚの信号が入力される。その結果、ＩＣ内部での処理方法にもよるが、非接触通信の処理速度は、接触通信に比較して約半分と遅くなってしまうが、ＩＣの消費電力は、約半分となり、通信距離を伸ばすことが可能となり、利便性に優れるという利点がある。
【００２６】
なお、Ｉ／Ｆ判別結果は、マイコン１２を介してメモリ（ＲＯＭ等）１３に入力することにより、メモリ１３内に分割されている接触用制御タイミングと非接触用制御タイミングとを選択する。選択された制御タイミングにより、メモリ１３内に格納されているプログラム実行を行う。
【００２７】
次に、図３，図４に参照して、第１実施形態による接触・非接触併用型のＩＣチップ及びＩＣカードのＩ／Ｆに応じたコマンド処理（１），コマンド処理（２）を説明する。
コマンド処理（１）は、図３に示すように、使用Ｉ／Ｆが接触Ｉ／Ｆか否かを判別し（Ｓ１０１）、肯定の場合には、Ｉ／Ｆ判別フラグに「１」をたて（Ｓ１０２）、カウンターに「カウンター１」をセットする（Ｓ１０３）。一方、否定の場合には、Ｉ／Ｆ判別フラグに「０」をたて（Ｓ１０４）、カウンターに「カウンター２」をセットする（Ｓ１０５）。
ここで、コマンド受信を行う（Ｓ１０６）。このコマンド受信は、スタートビットの検出（Ｓ１０６１）、カウントの開始（Ｓ１０６２）、コマンド読み込み（Ｓ１０６３）の順で行う。そして、一連のコマンド処理（Ｓ１０７）を行って処理を終了する。
【００２８】
コマンド処理（２）の場合には、図４に示すように、まず、電源をＯＮして（Ｓ２０１）、スタートビットの検出（Ｓ２０３２）を行った後に、使用Ｉ／Ｆが接触Ｉ／Ｆか否かを判別する（Ｓ２０３）。
前述と同様に、肯定の場合には、Ｉ／Ｆ判別フラグに「１」をたて（Ｓ２０４）、カウンターに「カウンター１」をセットする（Ｓ２０５）。一方、否定の場合には、Ｉ／Ｆ判別フラグに「０」をたて（Ｓ２０６）、カウンターに「カウンター２」をセットする（Ｓ２０７）。
ここで、カウントを開始し（Ｓ２０８）、コマンドを読み込み（Ｓ２０９）、一連のコマンド処理（Ｓ２１０）を行って処理を終了する。
【００２９】
（第２実施形態）
図５は、本発明による接触・非接触併用のＩＣチップ及びＩＣカードの第２実施形態を示すブロック図である。
第２実施形態では、第１実施形態のＩ／Ｆ判別回路１６と、ＣＬＫ選択回路１７を省略したものである。
第２実施形態は、接触通信と非接触通信が同時に行われる可能性がない場合に使用され、第１実施形態の効果に加えて、構造が簡単で、コストダウンを図れるという効果がある。
【００３０】
（変形形態）
以上説明した実施形態に限定されることなく、種々の変形や変更が可能であって、それらも本発明の均等の範囲内である。
（１）第１のクロック信号よりも、第２のクロック信号のほうを高くして使用することもある。例えば、密着非接触型のＩＣカードの場合には、ＣＬＫ▲１▼として、３．５ＭＨｚを、ＣＬＫ▲２▼として、４．９ＭＨｚをそれぞれ使用する。
【００３１】
（２）ＲＯＭ領域を接触部使用時のＯＳと非接触部使用時のＯＳとに完全に分離し、又は、一部の処理に関してのみ分離することにより、ＣＬＫ周波数の相違に関わらず、接触部使用時にも非接触部使用時にも、任意の制御タイミングで制御を行うことが可能となる。なお、上記手段を用いる場合には、Ｉ／Ｆ判別回路を用いて、その判別結果に応じて、それ以後の処理制御を選択することが望ましい。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、本発明によれば、接触型ＩＣカードの機能と非接触ＩＣカードの機能とを、１つのＩＣチップで併用する場合に、データ処理速度、通信距離を共に向上させることができる、という効果がある。
すなわち、接触部の処理のクロック周波数と、非接触部の処理のクロック周波数とを異ならせる（例えば、接触通信時に高く、非接触通信時に低くする）ことにより、接触通信時の処理速度を上げたままで、非接触通信時の通信距離を長くすることを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による接触・非接触併用のＩＣチップ及びＩＣカードの第１実施形態を示すブロック図である。
【図２】非接触時の通信可能距離と受信電力の関係を示す線図である。
【図３】第１実施形態による接触・非接触併用型のＩＣチップ及びＩＣカードのＩ／Ｆに応じたコマンド処理（１）を示したフローチャートである。
【図４】第１実施形態による接触・非接触併用型のＩＣチップ及びＩＣカードのＩ／Ｆに応じたコマンド処理（２）を示したフローチャートである。
【図５】本発明による接触・非接触併用のＩＣチップ及びＩＣカードの第２実施形態を示すブロック図である。
【図６】接触・非接触併用型のＩＣカードの従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１０ＩＣカード
１１ＩＣチップ
１２マイコン
１３メモリ
１４非接触Ｉ／Ｆ
１５入出力回路
１６Ｉ／Ｆ判別回路
１７ＣＬＫ選択回路
３１接触端子
３２アンテナ

Claims

接触端子を介して接続される接触部の処理とアンテナを介して接続される非接触部の処理とが共有化されたデータ処理部を備えた接触・非接触併用型のＩＣチップにおいて、
前記データ処理部は、前記接触部の処理に用いる第１のクロック周波数と、前記非接触部の処理に用い、前記第１のクロック周波数よりも低く設定されている第２のクロック周波数とを動作信号とし、
非接触通信時の搬送波を分周して、前記第２のクロック周波数の信号を生成するクロック生成回路と、
前記接触部を使用するか前記非接触部を使用するかを判別する判別回路と、
前記判別回路の判別結果に基づいて、前記第１のクロック周波数又は第２のクロック周波数の信号のいずれか一方のみを前記データ処理部に入力するクロック選択回路と、を備え、
前記データ処理部は、前記第１のクロック周波数又は第２のクロック周波数の信号が入力されるクロック信号入力部を有し、
前記判別回路により前記接触部を使用すると判別された場合には、前記クロック選択回路により前記接触端子からの前記第１のクロック周波数の信号を前記クロック信号入力部に直接印加し、
前記判別回路により前記非接触部を使用すると判別された場合には、前記アンテナから抽出される搬送波を前記クロック生成回路に入力すると共に、前記クロック生成回路により生成される前記第２のクロック周波数の信号を前記クロック信号入力部に印加すること
を特徴とする接触・非接触併用型のＩＣチップ。
請求項１に記載された接触・非接触併用型のＩＣチップと、
前記ＩＣチップに接続され、接触時のデータ通信を行う接触端子と、
前記ＩＣチップに接続され、非接触時のデータ通信を行うアンテナと、
を備えた接触・非接触併用型のＩＣカード。