專(zhuān)利名稱(chēng)：在具有中央和外圍電路的便攜智能物體中的電感耦合交換的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的領(lǐng)域?yàn)榭ㄆ蜣D(zhuǎn)發(fā)器之類(lèi)的智能便攜物體，尤其是在此類(lèi)物 體內(nèi)靠電感耦合進(jìn)行的數(shù)據(jù)交換。
背景技術(shù)：
已經(jīng)有借助卡片，電子標(biāo)簽或類(lèi)似物這樣的智能便攜物體來(lái)進(jìn)行訪問(wèn) 控制，識(shí)別或數(shù)-椐處理(顯示，登陸)方面的申請(qǐng)。 下面將列舉這些本發(fā)明領(lǐng)域內(nèi)的文獻(xiàn)。
文獻(xiàn)EP0057602描述了 一種收費(fèi)服務(wù)的智能便攜物體。這種裝置包括 有集成電路芯片，通過(guò)總線成組地組合在一起的導(dǎo)線，以及裝置的其他元 件，包括天線，顯示屏以及輸入鍵盤(pán)?？梢?jiàn)這篇文獻(xiàn)僅提供了只能通過(guò)非 4妻觸連4妻與外部站進(jìn)行通訊的內(nèi)部元件。
文獻(xiàn)US6073855B描述了一種用于信息和數(shù)據(jù)的接收，維護(hù)以及傳送 的設(shè)備。這種設(shè)備包含一個(gè)主機(jī)，至少兩個(gè)平行設(shè)置在專(zhuān)用間隔內(nèi)的 PCMCIA格式的卡片， 一個(gè)在PCMCIA卡之間提供通訊的接口 。這個(gè)通訊 接口能夠傳送數(shù)據(jù)，為了加速信息和數(shù)據(jù)的傳送，例如通過(guò)電容，光或電 感耦合，傳送的信息通常必須經(jīng)過(guò)在物理上把PCMCIA卡連接到主機(jī)上的 標(biāo)準(zhǔn)總線。由于這篇文獻(xiàn)是為了加快傳送速度，因此沒(méi)有規(guī)定采用非接觸 連接，如采用我們的CEM1024來(lái)取代物理連接。
文獻(xiàn)US5537126描述了一種用電子顯示標(biāo)簽在交易地點(diǎn)顯示信息的 系統(tǒng)。這種標(biāo)簽與導(dǎo)體電磁耦合，其中使用控制電路產(chǎn)生包含標(biāo)簽和數(shù)據(jù) 地址的信息信號(hào)，使用調(diào)制電路將交流電流轉(zhuǎn)換為信息信號(hào)，并把產(chǎn)生的 信息信號(hào)供給導(dǎo)體，用以把信號(hào)傳送給顯示標(biāo)簽。其中每個(gè)標(biāo)簽都配備有 與導(dǎo)體耦合的電磁線圈，每個(gè)顯示標(biāo)簽都配備有手動(dòng)初始化開(kāi)關(guān)，在標(biāo)簽內(nèi)還設(shè)置有4鼓處理器和內(nèi)存儲(chǔ)器。
文獻(xiàn)DE4138131中描述了一種由太陽(yáng)能傳感器供能的卡片，這種卡 片帶有4毀處理器，顯示屏，以及集成存儲(chǔ)器，其中卡片與讀/寫(xiě)才莫式的外 部單元之間的通訊方式是非接觸的，例如通過(guò)光，電容或電感傳送。微處 理器，存儲(chǔ)器，顯示器以及太陽(yáng)能傳感器通過(guò)導(dǎo)體在物理上連接到卡的內(nèi)部。
文獻(xiàn)DE19604206描述了 一種用于傳送安全數(shù)據(jù)的智能便攜物體。這 種智能便攜物體采用信用卡的形式，其具有由塑料材料制成的卡體。在卡 的局部?jī)?nèi)封裝有帶有功能鍵的鍵區(qū)。在鍵區(qū)下，電導(dǎo)^M&矩陣內(nèi)的行和列 連接在一起，成為控制單元。智能便攜物體還配備有嵌入本體內(nèi)的天線。
文獻(xiàn)US4874934描述了一種卡片，這種卡片由中央處理單元、數(shù)據(jù)存 儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器、以及芯片的顯示和控制部分組成，這些卡片的元件在 物理上連接在一起。
可見(jiàn)，包含能夠通過(guò)與站的電感耦合來(lái)發(fā)送或接收數(shù)據(jù)的非接觸通訊 接口的非接觸智能便攜物體已經(jīng)是公知的。通常，非接觸通訊接口包括與 電容連接的天線線圈，以及集成電路，諸如芯片或另外的元件。非接觸智 能便攜物體具有顯示器之類(lèi)的外圍電路，以及與外圍電路相連接的芯片。 其中芯片執(zhí)行識(shí)別和/或鑒別功能，相對(duì)于顯示器所謂的"外圍"顯示功 能來(lái)說(shuō)，其被認(rèn)為是"主要"或"重要"功能。
這些外圍設(shè)備,例如顯示器所具有的缺陷表現(xiàn)在操作電壓和電流和方 面，其4喿作電壓和電流難于與芯片的操作電壓和電流兼容。此外，芯片和 外圍設(shè)備之間的連接對(duì)智能便攜物體的生產(chǎn)成本也非常不利。

發(fā)明內(nèi)容
已經(jīng)定義在權(quán)利要求中的本發(fā)明的目在于糾正這些缺陷。 借助本發(fā)明，在外圍電路和中央電路之間交換的數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)站，這使
得可以省略外圍電路和中央電路之間的連接，結(jié)果使外圍電路簡(jiǎn)單和安裝廉價(jià)。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的具有兩個(gè)非接觸通訊接口的轉(zhuǎn)發(fā)器的示意圖。 圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的，能夠不接觸地進(jìn)行通訊并且配備
有顯示器的智能便攜物一沐；
圖3示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的，配備有形成芯片的集成電路，形
成顯示器的非接觸電路，以及形成鍵區(qū)的非接觸集成電路的非接觸智能便 攜物體。
具體實(shí)施例方式
在圖1中，智能便攜物體2包括非接觸通i凡接口4，非接觸通ifl接口 4包括連接到集成電路上的天線線圈Ll,在此集成電路指的是芯片。芯片 6執(zhí)行識(shí)別和/或鑒別功能，也就是"中心"或"主要"功能。
在此智能便攜物體指任何能夠借助電磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行檢測(cè)或通訊的設(shè)備 或裝置，例如可以是芯片卡，電子標(biāo)簽或類(lèi)似設(shè)備。
智能便攜物體2還包括另一非接觸通ifl接口 8，該通訊接口 8又具有 另一天線線圈L2。
天線線圈L2的插頭10和12連接到集成電路14上，完成外圍功能， 由此;f皮稱(chēng)為是外圍設(shè)備14。在附圖中，外圍設(shè)備14是外圍顯示器。在其 他設(shè)計(jì)中，外圍設(shè)備14也可以是鍵區(qū)，傳感器，例如生物、發(fā)光二極管 或類(lèi)似物。
與芯片6的識(shí)別和/或鑒別功能，也就是"中央"或"主要"功能相 比，外圍設(shè)備14執(zhí)行所謂的"外圍"功能，在此為顯示功能。
根據(jù)本發(fā)明的智能便攜物體2能夠不接觸地或以一定距離與閱讀器 或包括天線22的站20進(jìn)行通訊。
此處，站20是發(fā)送/接收裝置，設(shè)置有可以以給定頻率產(chǎn)生電磁場(chǎng) 的天線。
形成站20的裝置的天線22使得可以對(duì)電磁場(chǎng)進(jìn)行調(diào)制，并且測(cè)量電 磁場(chǎng)中的4展動(dòng)。為此，站20的天線22通常包括一個(gè)或多個(gè)線圈。物體2 和站20之間的電感耦合是當(dāng)物體2距離站20 —定距離，也被稱(chēng)作"鄰近" 時(shí)實(shí)現(xiàn)的。才艮才居物體2和站20，該距離大約從幾毫米到幾米。
在此電路14包括顯示區(qū)16。當(dāng)線圈L2與站20的天線22電感耦合時(shí)，電路14能夠由線圈L2中感應(yīng)的電流供能。電路14也能夠從此感應(yīng)電流
中提取用于顯示的信息。
在實(shí)踐中，感應(yīng)電流來(lái)自站20，例如標(biāo)記閱讀器或芯片卡閱讀器發(fā) 射的電磁場(chǎng)。在附圖2中，智能便攜物體2是IS07816格式，非接觸或混 合式的芯片卡，混合式即既具有帶觸頭的接口也具有不帶觸點(diǎn)的接口 。
在后一種全情況中，混合式芯片卡與具有帶觸頭的通訊接口和不帶觸 頭的通i凡接口的閱讀器(未示出)共同工作。
在圖1或2中，通過(guò)物體2的工作頻譜，來(lái)獲得天線L2的端子上高 電壓。由于顯示器，特別是帶有余屏的顯示器必需高電壓，因而本發(fā)明能 夠結(jié)合這種外圍i殳備14。
實(shí)踐中，這樣選擇由第 一通訊接口 4和第二通ifl接口 8形成的諧振電 路，使兩者調(diào)諧到相互接近的頻率，并且使靠線圈L1和L2的耦合產(chǎn)生的 頻率與站20所需的頻率相適。
根據(jù)實(shí)施例，外圍設(shè)備14是非接觸顯示器或是標(biāo)準(zhǔn)的可以買(mǎi)到的顯 示器，設(shè)置有控制裝置(驅(qū)動(dòng)器)，該控制裝置具有借助串行鏈路來(lái)進(jìn)行 數(shù)據(jù)交換的協(xié)議。在后一種情況下，匹配電路用于從線圈L2中感應(yīng)的電 流產(chǎn)生完成外圍il備14的功能所需的所有信號(hào)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，外圍設(shè)備14完成輸入鍵區(qū)功能。形成鍵 區(qū)的外圍設(shè)備14也是非接觸型的。此外圍設(shè)備14能夠通過(guò)電磁場(chǎng)，按照 與芯片6或上面提到的顯示器相同的方式，并且根據(jù)稱(chēng)作電磁場(chǎng)調(diào)制的相 同的原則，與非接觸閱讀器進(jìn)行對(duì)話。
特別是，形成非接觸鍵區(qū)的外圍設(shè)備14使得可以省略終端諸如站20 上的鍵區(qū)?？梢?jiàn)，這種外圍設(shè)備14有助于降低系統(tǒng)的成本，特別是有助 于提高站20的安全性；這是由于與外界直接連接的站20的鍵區(qū)對(duì)于外部 攻擊來(lái)講是最容易入侵的進(jìn)入點(diǎn)。
此外，外圍設(shè)備14供有電流，也就是i兌由感應(yīng)電流"自供能"，密 碼的輸入4吏得更加難于偵察出在站上^t區(qū)20上輸入的密碼。
在一個(gè)示例中，智能便攜物體2包括幾個(gè)外圍設(shè)備，諸如非接觸鍵區(qū) 和顯示器。因此，在圖3中，在智能便攜物體2中結(jié)合有兩個(gè)非接觸外圍電路，其中一個(gè)形成顯示器14，另一個(gè)形成鍵區(qū)30。形成非接觸鍵區(qū)30 的電路包括幾個(gè)鍵32。鍵區(qū)30具有能夠向閱讀器或站20發(fā)送相應(yīng)于用戶 按壓的鍵32信息的諧振電路。
相似地，與另一諧振電路相聯(lián)的非接觸發(fā)光二極管(沒(méi)有示出)使得 可以借助顯示器，確認(rèn)智能便攜物體2內(nèi)的所有非接觸外圍電路都由電磁 場(chǎng)供電。
在一個(gè)實(shí)施例中，站20根據(jù)由電流標(biāo)準(zhǔn)，例如IS014443確定的協(xié)議， 借助振幅調(diào)制與形成芯片6的集成電路交換數(shù)據(jù)。
使用其特征與芯片6和閱讀器20之間的調(diào)制不同的振幅調(diào)制，進(jìn)行 與形成非接觸鍵區(qū)30,非接觸顯示器14，以及非接觸發(fā)光二極管的電路 的數(shù)據(jù)交換，使得閱讀器可以選擇所述的非接觸外圍元件。
例如，在與非接觸顯示器14單向交換的情形中，顯示器14只需要接 收數(shù)據(jù)。這樣，規(guī)定根據(jù)比集成電路6和相關(guān)的天線線圏Ll的作用更低
的速率來(lái)調(diào)制天線線圈L2。
因此，對(duì)應(yīng)于l^幅調(diào)制率為100%,間歇時(shí)間為3纟毀妙，速率為每秒 106千位的在芯片6和站20之間的數(shù)據(jù)交換的IS014443型調(diào)制中規(guī)定J吏 用更低的數(shù)據(jù)調(diào)制速率，例如10%左右和低于每秒26千位來(lái)與顯示器14 進(jìn)行交換。
這樣，交換給芯片6的數(shù)據(jù)只有芯片自己理解。同樣地，交換給顯示 器14的數(shù)才居只有顯示器14自己理解。
關(guān)于從一M妻觸鍵區(qū)30到閱讀器20的單向交換,可以使用相似的速率， 以與其他非^妄觸外圍元件相區(qū)別。
例如，通過(guò)按壓或在鍵32上施加壓力，可以觸發(fā)例如幾赫茲的低頻 脈沖發(fā)生器，同時(shí)脈沖數(shù)相應(yīng)于按壓的鍵碼。
然后，閱讀器20識(shí)別這些對(duì)閱讀器20的天線線圈22進(jìn)行調(diào)制的月永沖。
閱讀器20從中推斷出被觸發(fā)的脈沖。
為了進(jìn)行非接觸外圍元件的選擇，也可以使用更多其他的高級(jí)選擇模 式。例如，可以采用防沖突機(jī)構(gòu)，諸如通過(guò)選擇序列號(hào)的防沖突系統(tǒng)。借助本發(fā)明，可以使用根據(jù)其通過(guò)站進(jìn)行的智能便攜物體2與站20 之間的通訊的協(xié)議，這樣，如果數(shù)據(jù)項(xiàng)目要想被顯示，那么就必須借助電
磁場(chǎng)由站20傳送給顯示器14。
對(duì)于芯片6也是這樣，為了顯示信息，首先凍-把信息傳送給站，然后
站20負(fù)責(zé)把信息傳送給顯示器14。
所有由非接觸外圍元件接收和傳送的數(shù)據(jù)都通過(guò)站。 這種協(xié)議的優(yōu)點(diǎn)是給智能便攜物體提供至少一個(gè)非接觸外圍元件，這
種元件不需要在智能便攜物體的中央處理單元和非接觸外圍元件之間進(jìn)
行有線連接。
權(quán)利要求
1.一種智能便攜物體，包括用于與站通訊的第一和第二接口，至少所述第一通訊接口是通過(guò)與所述站電感耦合而發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的非接觸型接口；與所述第一通訊接口連接的外圍電路；以及與所述第二通訊接口連接的中央數(shù)據(jù)處理電路，其中所述外圍電路和所述中央電路沒(méi)有電連接在一起，并且其中所述第一和第二通訊接口包括設(shè)置為使得所述中央電路和所述外圍電路之間所交換的全部數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)所述站的通訊協(xié)議。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的物體，其中所述外圍電路屬于由包括顯示器、鍵 區(qū)、存儲(chǔ)器和發(fā)光二極管的集成電^各形成的組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l的物體，其中所述中央電路屬于由包括處理單元和 /或存儲(chǔ)器的集成電路形成的組。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的物體，包括多個(gè)第一非接觸通訊接口，各連接到 各自的外圍電路。
5. 根據(jù)權(quán)利要求l的物體，其中所述第二通ifl接口是通過(guò)與所述站的 電感耦合發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)的非接觸型接口。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的物體，其中第二通訊接口是通過(guò)與所述站電接觸 進(jìn)行通訊的接觸型接口。
7. —種數(shù)據(jù)交換的方法，其中的智能便攜物體包括至少與站通訊 的第一和第二接口 ，至少所迷第一通i禮接口是通過(guò)與所述站電感耦合而發(fā) 送和/或接收數(shù)據(jù)的非接觸型接口 ；至少一個(gè)連接到所述第一通ifl接口的 外圍電路；以及與所述第二通iK接口連接的中央數(shù)據(jù)處理電路，其中所述 外圍電路和所述中央處理電路之間沒(méi)有電連接，所述方法包括以下步驟 無(wú)需利用所述外圍電路和所述中央電^各之間的任何有線連4妾，經(jīng)所述站交 換所述外圍電路和所述中央電3k間的4^p數(shù)據(jù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴菑闹醒腚娐返?所述外圍電路，并且還包括以下步驟根據(jù)選定的調(diào)制對(duì)第一通i禮接口上 的負(fù)載進(jìn)行調(diào)制，該調(diào)制不同于所述第二通ifU妄口的調(diào)制。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中所述第一通訊接口上的負(fù)載的調(diào)制是具有10%左右的數(shù)據(jù)調(diào)制度的幅度調(diào)制，而所述第二通ifl接口上的負(fù)載調(diào)制是具有100%左右的數(shù)據(jù)調(diào)制度的幅度調(diào)制。
10. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆较蚴菑耐鈬娐?到中央電路，還包括以下步驟根據(jù)用于把數(shù)據(jù)從所述外圍電路經(jīng)由所述 站傳送^會(huì)所述中央電路的調(diào)制來(lái)調(diào)制所述站上的負(fù)載。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述數(shù)據(jù)經(jīng)所述站在所述外圍電路 和所述中央電恭t間進(jìn)行交換，反之亦然。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述智能便攜物體包含多個(gè)外圍電 路，各連接到第一非接觸通i禮接口，并且其中所有的在所迷處理電路和各 外圍電路之間進(jìn)行交換的數(shù)據(jù)都經(jīng)過(guò)所述站。
13. —種在裝備有中央數(shù)據(jù)處理電路的智能便攜物體內(nèi)所用的外圍電 路，包括與站電感耦合而沒(méi)有與所述中央電路直接電連接的通訊接口 ，所能便攜物體的所述中央電路交換數(shù)據(jù)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13的電路，其中所述外圍電路是形成顯示器的電路。
15. 根據(jù)權(quán)利要求13的電路，其中所述外圍電路是形成鍵區(qū)的電路。
16. —種智能便攜物體，包括連接到第 一無(wú)接觸接口的數(shù)據(jù)處理電路，該接口經(jīng)電感耦合與外部的 站通4言；以及連接到第二無(wú)接觸接口的外圍電路，該接口經(jīng)電感耦合與所述外部站 進(jìn)行通訊，所述外圍電路與所述數(shù)據(jù)處理電路電隔離，使得在所述外圍電 路和所述數(shù)據(jù)處理電路之間交換的所有數(shù)據(jù)經(jīng)所述站傳遞。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的便攜物體，其中所述外圍電路包括至少顯示器、 鍵盤(pán)、傳感器和發(fā)光裝置的其中之一。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的便攜物體，包括多個(gè)外圍電路，各與所述數(shù)據(jù) 處理電3各電隔離并連接到各自的與所述站進(jìn)行通訊的無(wú)接觸接口 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種智能便攜物體(2)，至少包含與站(20)通訊的第一和第二通訊接口(8，4)。所述第一通訊接口(8)能夠通過(guò)與站的電感耦合(20)發(fā)送和/或接收數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明，物體(2)還包括集成外圍電路(4)。在外圍電路和中央電路之間交換的所有數(shù)據(jù)都通過(guò)站(20)。
文檔編號(hào)G06F3/08GK101561861SQ200910126620
公開(kāi)日2009年10月21日 申請(qǐng)日期2003年1月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年1月16日
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