JP5295657B2 - 半導体集積回路、半導体集積回路を実装したicカードおよびその動作方法 - Google Patents
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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。
次に、実施の形態について更に詳述する。尚、発明を実施するための最良の形態を説明するための全図において、前記の図と同一の機能を有する部品には同一の符号を付して、その繰り返しの説明は省略する。
図1は、本発明の実施の形態による非接触ICカードの基本的な構成を示す図である。
図2は、ISO/IEC14443のタイプAのASK変調度が100%の場合と、ISO/IEC14443のタイプBおよびISO/IEC18092でASK変調度が10%の場合の非接触ICカードでの非接触リーダー/ライター装置からの受信信号の波形を示す図である。すなわち、図2(A)はISO/IEC14443のタイプAのASK変調度が100%の場合の受信信号の波形であり、図2(B)はISO/IEC14443のタイプBおよびISO/IEC18092でASK変調度が10%の場合の受信信号の波形である。振幅変調された受信信号の最小振幅値aと最大振幅値bとすると、ASK変調度は|b−a|/|b+a|で与えられる。
始めに、非接触リーダー/ライター装置から非接触ICカードU1に送信されるデータを「ダウンリンクデータ」と定義する一方、非接触ICカードU1から非接触リーダー/ライター装置に送信されるデータを「アップリンクデータ」と定義する。
現在受信している受信信号がISO/IEC14443のタイプBなのかISO/IEC18092なのかは、判定回路U16による図7のステップF4−3の2値化信号Bのパルス幅判定によって判断することが可能である。
図7のステップF4−13とステップF4−14とステップF4−15のいずれかでの受信エラーが発生した時には、受信エラーレジスタU18にそのエラー情報が書き込まれて受信終了となる。その後、CPU(U12)は、受信エラーレジスタU18の内容を読み出す。読み出された内容には受信エラーが含まれているため、CPU(U12)は受信エラーレジスタU18の格納内容と判定結果レジスタU17の格納内容とをクリアする。その後、CPU(U12)は、非接触ICカードU1の動作状態を図7のステップF2すなわち図8のステップF4に戻す処理を実行する。また、図7のステップF4−3のパルス幅判定によって論理“0”の変調期間が設定時間の範囲外と判定された後に、非接触制御回路U9は非接触ICカードU1の動作状態を図7のステップF4−1に戻す処理を実行する。
《非接触制御回路の構成》
図10は、図1に示す非接触ICカードU1の半導体集積回路U2の内部回路U4に含まれた非接触制御回路U9の構成を示す図である。
図11は、図1に示す非接触ICカードU1の半導体集積回路U2の内部回路U4の非接触制御回路U9に含まれた判定回路U16の構成を示す図である。
図12は、図1に示す非接触ICカードU1の半導体集積回路U2の内部回路U4の非接触制御回路U9に含まれた受信回路U19の構成を示す図である。
図13は、図1に示す非接触ICカードU1の半導体集積回路U2の内部回路U4の非接触制御回路U9に含まれた送信回路U20の構成を示す図である。
図14は、図1に示す非接触ICカードU1が非接触リーダー/ライター装置からISO/IEC14443のタイプAの情報伝達方式による受信信号を受信する場合の動作を示す図である。
図15は、図1に示す非接触ICカードU1が非接触リーダー/ライター装置からISO/IEC14443のタイプBの情報伝達方式による受信信号を受信する場合の動作を示す図である。
図16は、図1に示す非接触ICカードU1が非接触リーダー/ライター装置からISO/IEC18092の情報伝達方式による受信信号を受信する場合の動作を示す図である。
図17は、図1に示す非接触ICカードU1が非接触リーダー/ライター装置からISO/IEC14443のタイプBの情報伝達方式による受信信号の受信中に情報通信速度を変更した後に再び同一のタイプBによる受信を実行する場合の動作を示す図である。
図19は、図1に示す非接触ICカードU1の構造を示す図である。
図20は、図1に示す非接触ICカードが携帯電話に搭載される様子を示す図である。
L1 アンテナ
LA 第1アンテナ接続端子
LB 第2アンテナ接続端子
C1 共振容量
U2 半導体集積回路
U3 電源回路
U4 内部回路
U5 整流回路
U6 レギュレータ
U7 復調回路
U8 変調回路
U9 非接触制御回路
U10 RAM
U11 ROM
U12 CPU
U13 EEPROM
U14 低感度復調回路
U15 高感度復調回路
U16 判定回路
U17 判定結果レジスタ
U18 受信エラーレジスタ
U19 受信回路
U20 送信回路
Claims (21)
- 第1アンテナ接続端子と、第2アンテナ接続端子と、電源回路と、復調回路と、判定回路と、第1レジスタと、第2レジスタとを具備して、
前記第1アンテナ接続端子と前記第2アンテナ接続端子との間にはアンテナによって受信されるRF信号が供給可能とされ、前記電源回路は前記RF信号の整流・平滑によって生成する動作電圧を前記復調回路と前記判定回路とに供給可能とされ、
前記復調回路は第1復調回路と第2復調回路とを含み、前記第1アンテナ接続端子と前記第2アンテナ接続端子との間に供給される前記RF信号は前記第1復調回路の入力と前記第2復調回路の入力とに並列に供給可能とされ、
前記第1復調回路は、前記RF信号として第1変調度を持つ第1受信信号を復調することによって第1復調出力信号を生成可能とされ、
前記第2復調回路は、前記RF信号として前記第1変調度と異なる値の第2変調度および第1フォーマットの第1通信開始信号を持つ第2受信信号と前記第2変調度および第2フォーマットの第2通信開始信号を持つ第3受信信号を復調することによって第2復調出力信号を生成可能とされ、
前記第1復調回路の前記第1復調出力信号と前記第2復調回路の前記第2復調出力信号とは、前記判定回路に供給可能とされ、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第1変調度を持つ前記第1受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定され、前記第1受信信号の受信を示す第1判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第1判定結果に応答して前記第1受信信号のユーザーデータの第1受信処理が実行され、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成しないことを前記判定回路によって判定される場合には、前記判定回路は前記第1通信開始信号と前記第2通信開始信号とのフォーマットの相違を判定可能とされ、
前記第2復調回路が前記第1フォーマットの前記第1通信開始信号を持つ前記第2受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第2受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定されて、前記第2受信信号の受信を示す第2判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第2判定結果に応答して前記第2受信信号のユーザーデータの第2受信処理が実行され、
前記第2復調回路が前記第2フォーマットの前記第2通信開始信号を持つ前記第3受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第3受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定されて、前記第3受信信号の受信を示す第3判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第3判定結果に応答して前記第3受信信号のユーザーデータの第3受信処理が実行され、
前記第1受信処理と前記第2受信処理と前記第3受信処理のいずれかの受信処理で発生する受信エラーに応答して、当該受信エラーの結果が前記第2レジスタに格納され、前記いずれかの受信処理が受信終了となり、
前記受信終了の後に、前記第1レジスタの格納内容と前記第2レジスタの格納内容とはクリアされ、前記第1復調回路と前記第2復調回路と前記判定回路とを使用する判定動作が再び実行される半導体集積回路。 - 前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定された場合には、前記判定回路から生成される制御信号によって前記第2復調回路の動作が停止可能とされ、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成しないことを前記判定回路によって判定された場合には、前記判定回路から生成される前記制御信号によって前記前記第1復調回路の動作が停止可能とされる請求項1に記載の半導体集積回路。 - 前記第1受信信号と前記第2受信信号と前記第3受信信号とはASK変調信号であり、前記第1変調度と前記第2変調度とはASK変調度であり、前記第2変調度は前記第1変調度よりも小さなASK変調度を持ち、
前記第1復調回路は大きなASK変調度の前記第1変調度を持つ前記第1受信信号を復調することによって前記第1復調出力信号を生成可能とされ、
前記第2復調回路は前記小さなASK変調度の前記第2変調度を持つ前記第2受信信号と前記第3受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成可能とされる請求項2に記載の半導体集積回路。 - 前記第2受信信号の前記第1フォーマットの前記第1通信開始信号は第1ユーザーデータに先行する第1ヘッダ情報であり、
前記第3受信信号の前記第2フォーマットの前記第2通信開始信号は第2ユーザーデータに先行する第2ヘッダ情報である請求項3に記載の半導体集積回路。 - 中央処理ユニットと、ランダムアクセスメモリと、不揮発性メモリと、受信回路と、送信回路と、変調回路とを更に具備して、
前記不揮発性メモリには、前記中央処理ユニットが実行する処理プログラムが格納され、
前記第1復調回路から生成される前記第1復調出力信号に含まれる第1受信データと前記第2復調回路から生成される前記第2復調出力信号に含まれる第2受信データとは、前記受信回路を介して前記ランダムアクセスメモリに格納され、
前記第1受信データと前記第2受信データとの一方のデータの前記ランダムアクセスメモリへの格納の以前では、前記中央処理ユニットは低消費電力状態に制御され、
前記一方のデータの前記ランダムアクセスメモリへの前記格納に応答して前記中央処理ユニットは前記低消費電力状態から動作状態に遷移され、前記動作状態に遷移した前記中央処理ユニットは前記ランダムアクセスメモリの格納データを読み出すことが可能とされ、
前記中央処理ユニットは前記ランダムアクセスメモリから読み出した前記格納データを前記処理プログラムに従って処理して当該処理データを前記ランダムアクセスメモリに格納して、当該格納の後に前記中央処理ユニットは前記動作状態から前記低消費電力状態に遷移することが可能とされ、
前記送信回路は前記ランダムアクセスメモリから前記処理データを読み出して、当該読み出しデータを前記変調回路に転送して、当該転送されたデータに応答して前記変調回路は前記アンテナから送信されるRF送信信号を生成可能とされる請求項4に記載の半導体集積回路。 - 前記第1受信信号は国際規格ISO/IEC14443のタイプAに準拠するものであり、前記第2受信信号は国際規格ISO/IEC14443のタイプBに準拠するものであり、前記第3受信信号は国際規格ISO/18092に準拠するものである請求項5に記載の半導体集積回路。
- 基板上に半導体集積回路と配線により形成されたアンテナとが実装されたICカードであって、
前記半導体集積回路は、第1アンテナ接続端子と、第2アンテナ接続端子と、電源回路と、復調回路と、判定回路と、第1レジスタと、第2レジスタとを有して、
前記第1アンテナ接続端子と前記第2アンテナ接続端子との間には前記アンテナによって受信されるRF信号が供給可能とされ、前記電源回路は前記RF信号の整流・平滑によって生成する動作電圧を前記復調回路と前記判定回路とに供給可能とされ、
前記復調回路は第1復調回路と第2復調回路とを含み、前記第1アンテナ接続端子と前記第2アンテナ接続端子との間に供給される前記RF信号は前記第1復調回路の入力と前記第2復調回路の入力とに並列に供給可能とされ、
前記第1復調回路は、前記RF信号として第1変調度を持つ第1受信信号を復調することによって第1復調出力信号を生成可能とされ、
前記第2復調回路は、前記RF信号として前記第1変調度と異なる値の第2変調度および第1フォーマットの第1通信開始信号を持つ第2受信信号と前記第2変調度および第2フォーマットの第2通信開始信号を持つ第3受信信号を復調することによって第2復調出力信号を生成可能とされ、
前記第1復調回路の前記第1復調出力信号と前記第2復調回路の前記第2復調出力信号とは、前記判定回路に供給可能とされ、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第1変調度を持つ前記第1受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定され、前記第1受信信号の受信を示す第1判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第1判定結果に応答して前記第1受信信号のユーザーデータの第1受信処理が実行され、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成しないことを前記判定回路によって判定される場合には、前記判定回路は前記第1通信開始信号と前記第2通信開始信号とのフォーマットの相違を判定可能とされ、
前記第2復調回路が前記第1フォーマットの前記第1通信開始信号を持つ前記第2受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第2受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定されて、前記第2受信信号の受信を示す第2判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第2判定結果に応答して前記第2受信信号のユーザーデータの第2受信処理が実行され、
前記第2復調回路が前記第2フォーマットの前記第2通信開始信号を持つ前記第3受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第3受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定されて、前記第3受信信号の受信を示す第3判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第3判定結果に応答して前記第3受信信号のユーザーデータの第3受信処理が実行され、
前記第1受信処理と前記第2受信処理と前記第3受信処理のいずれかの受信処理で発生する受信エラーに応答して、当該受信エラーの結果が前記第2レジスタに格納され、前記いずれかの受信処理が受信終了となり、
前記受信終了の後に、前記第1レジスタの格納内容と前記第2レジスタの格納内容とはクリアされ、前記第1復調回路と前記第2復調回路と前記判定回路とを使用する判定動作が再び実行されるICカード。 - 前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定された場合には、前記判定回路から生成される制御信号によって前記第2復調回路の動作が停止可能とされ、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成しないことを前記判定回路によって判定された場合には、前記判定回路から生成される前記制御信号によって前記前記第1復調回路の動作が停止可能とされる請求項7に記載のICカード。 - 前記第1受信信号と前記第2受信信号と前記第3受信信号とはASK変調信号であり、前記第1変調度と前記第2変調度とはASK変調度であり、前記第2変調度は前記第1変調度よりも小さなASK変調度を持ち、
前記第1復調回路は大きなASK変調度の前記第1変調度を持つ前記第1受信信号を復調することによって前記第1復調出力信号を生成可能とされ、
前記第2復調回路は前記小さなASK変調度の前記第2変調度を持つ前記第2受信信号と前記第3受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成可能とされる請求項8に記載のICカード。 - 前記第2受信信号の前記第1フォーマットの前記第1通信開始信号は第1ユーザーデータに先行する第1ヘッダ情報であり、
前記第3受信信号の前記第2フォーマットの前記第2通信開始信号は第2ユーザーデータに先行する第2ヘッダ情報である請求項9に記載のICカード。 - 前記半導体集積回路は、中央処理ユニットと、ランダムアクセスメモリと、不揮発性メモリと、受信回路と、送信回路と、変調回路とを更に有して、
前記不揮発性メモリには、前記中央処理ユニットが実行する処理プログラムが格納され、
前記第1復調回路から生成される前記第1復調出力信号に含まれる第1受信データと前記第2復調回路から生成される前記第2復調出力信号に含まれる第2受信データとは、前記受信回路を介して前記ランダムアクセスメモリに格納され、
前記第1受信データと前記第2受信データとの一方のデータの前記ランダムアクセスメモリへの格納の以前では、前記中央処理ユニットは低消費電力状態に制御され、
前記一方のデータの前記ランダムアクセスメモリへの前記格納に応答して前記中央処理ユニットは前記低消費電力状態から動作状態に遷移され、前記動作状態に遷移した前記中央処理ユニットは前記ランダムアクセスメモリの格納データを読み出すことが可能とされ、
前記中央処理ユニットは前記ランダムアクセスメモリから読み出した前記格納データを前記処理プログラムに従って処理して当該処理データを前記ランダムアクセスメモリに格納して、当該格納の後に前記中央処理ユニットは前記動作状態から前記低消費電力状態に遷移することが可能とされ、
前記送信回路は前記ランダムアクセスメモリから前記処理データを読み出して、当該読み出しデータを前記変調回路に転送して、当該転送されたデータに応答して前記変調回路は前記アンテナから送信されるRF送信信号を生成可能とされる請求項10に記載のICカード。 - 前記第1受信信号は国際規格ISO/IEC14443のタイプAに準拠するものであり、前記第2受信信号は国際規格ISO/IEC14443のタイプBに準拠するものであり、前記第3受信信号は国際規格ISO/18092に準拠するものである請求項11に記載のICカード。
- 基板上に半導体集積回路と配線により形成されたアンテナとが実装されたICカードの動作方法であって、
前記半導体集積回路は、第1アンテナ接続端子と、第2アンテナ接続端子と、電源回路と、復調回路と、判定回路と、第1レジスタと、第2レジスタとを有して、
前記第1アンテナ接続端子と前記第2アンテナ接続端子との間には前記アンテナによって受信されるRF信号が供給可能とされ、前記電源回路は前記RF信号の整流・平滑によって生成する動作電圧を前記復調回路と前記判定回路とに供給可能とされ、
前記復調回路は第1復調回路と第2復調回路とを含み、前記第1アンテナ接続端子と前記第2アンテナ接続端子との間に供給される前記RF信号は前記第1復調回路の入力と前記第2復調回路の入力とに並列に供給可能とされ、
前記第1復調回路は、前記RF信号として第1変調度を持つ第1受信信号を復調することによって第1復調出力信号を生成可能とされ、
前記第2復調回路は、前記RF信号として前記第1変調度と異なる値の第2変調度および第1フォーマットの第1通信開始信号を持つ第2受信信号と前記第2変調度および第2フォーマットの第2通信開始信号を持つ第3受信信号を復調することによって第2復調出力信号を生成可能とされ、
前記第1復調回路の前記第1復調出力信号と前記第2復調回路の前記第2復調出力信号とは、前記判定回路に供給可能とされ、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第1変調度を持つ前記第1受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定され、前記第1受信信号の受信を示す第1判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第1判定結果に応答して前記第1受信信号のユーザーデータの第1受信処理が実行され、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成しないことを前記判定回路によって判定される場合には、前記判定回路は前記第1通信開始信号と前記第2通信開始信号とのフォーマットの相違を判定可能とされ、
前記第2復調回路が前記第1フォーマットの前記第1通信開始信号を持つ前記第2受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第2受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定されて、前記第2受信信号の受信を示す第2判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第2判定結果に応答して前記第2受信信号のユーザーデータの第2受信処理が実行され、
前記第2復調回路が前記第2フォーマットの前記第2通信開始信号を持つ前記第3受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定される場合には、前記RF信号として前記第3受信信号が受信されていると前記判定回路によって判定されて、前記第3受信信号の受信を示す第3判定結果は前記第1レジスタに格納され、前記第3判定結果に応答して前記第3受信信号のユーザーデータの第3受信処理が実行され、
前記第1受信処理と前記第2受信処理と前記第3受信処理のいずれかの受信処理で発生する受信エラーに応答して、当該受信エラーの結果が前記第2レジスタに格納され、前記いずれかの受信処理が受信終了となり、
前記受信終了の後に、前記第1レジスタの格納内容と前記第2レジスタの格納内容とはクリアされ、前記第1復調回路と前記第2復調回路と前記判定回路とを使用する判定動作が再び実行されるICカードの動作方法。 - 前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成することを前記判定回路によって判定された場合には、前記判定回路から生成される制御信号によって前記第2復調回路の動作が停止可能とされ、
前記第1復調回路が前記第1復調出力信号を生成しないことを前記判定回路によって判定された場合には、前記判定回路から生成される前記制御信号によって前記前記第1復調回路の動作が停止可能とされる請求項13に記載のICカードの動作方法。 - 前記第1受信信号と前記第2受信信号と前記第3受信信号とはASK変調信号であり、前記第1変調度と前記第2変調度とはASK変調度であり、前記第2変調度は前記第1変調度よりも小さなASK変調度を持ち、
前記第1復調回路は大きなASK変調度の前記第1変調度を持つ前記第1受信信号を復調することによって前記第1復調出力信号を生成可能とされ、
前記第2復調回路は前記小さなASK変調度の前記第2変調度を持つ前記第2受信信号と前記第3受信信号を復調することによって前記第2復調出力信号を生成可能とされる請求項14に記載のICカードの動作方法。 - 前記第2受信信号の前記第1フォーマットの前記第1通信開始信号は第1ユーザーデータに先行する第1ヘッダ情報であり、
前記第3受信信号の前記第2フォーマットの前記第2通信開始信号は第2ユーザーデータに先行する第2ヘッダ情報である請求項15に記載のICカードの動作方法。 - 前記半導体集積回路は、中央処理ユニットと、ランダムアクセスメモリと、不揮発性メモリと、受信回路と、送信回路と、変調回路とを更に有して、
前記不揮発性メモリには、前記中央処理ユニットが実行する処理プログラムが格納され、
前記第1復調回路から生成される前記第1復調出力信号に含まれる第1受信データと前記第2復調回路から生成される前記第2復調出力信号に含まれる第2受信データとは、前記受信回路を介して前記ランダムアクセスメモリに格納され、
前記第1受信データと前記第2受信データとの一方のデータの前記ランダムアクセスメモリへの格納の以前では、前記中央処理ユニットは低消費電力状態に制御され、
前記一方のデータの前記ランダムアクセスメモリへの前記格納に応答して前記中央処理ユニットは前記低消費電力状態から動作状態に遷移され、前記動作状態に遷移した前記中央処理ユニットは前記ランダムアクセスメモリの格納データを読み出すことが可能とされ、
前記中央処理ユニットは前記ランダムアクセスメモリから読み出した前記格納データを前記処理プログラムに従って処理して当該処理データを前記ランダムアクセスメモリに格納して、当該格納の後に前記中央処理ユニットは前記動作状態から前記低消費電力状態に遷移することが可能とされ、
前記送信回路は前記ランダムアクセスメモリから前記処理データを読み出して、当該読み出しデータを前記変調回路に転送して、当該転送されたデータに応答して前記変調回路は前記アンテナから送信されるRF送信信号を生成可能とされる請求項16に記載のICカードの動作方法。 - 前記第1受信信号は国際規格ISO/IEC14443のタイプAに準拠するものであり、前記第2受信信号は国際規格ISO/IEC14443のタイプBに準拠するものであり、前記第3受信信号は国際規格ISO/18092に準拠するものである請求項17に記載のICカードの動作方法。
- 前記第1判定結果に応答して、前記第2復調回路の動作が停止され、
前記第2判定結果と前記第3判定結果のいずれかの判定結果に応答して、前記第1復調回路の動作が停止される請求項1記載の半導体集積回路。 - 前記第1判定結果に応答して、前記第2復調回路の動作が停止され、
前記第2判定結果と前記第3判定結果のいずれかの判定結果に応答して、前記第1復調回路の動作が停止される請求項7記載のICカード。 - 前記第1判定結果に応答して、前記第2復調回路の動作が停止され、
前記第2判定結果と前記第3判定結果のいずれかの判定結果に応答して、前記第1復調回路の動作が停止される請求項13記載のICカードの動作方法。
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