專(zhuān)利名稱：與多個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體進(jìn)行通信的方法及其中使用的非接觸性數(shù)據(jù)載體的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及非接觸性數(shù)據(jù)載體，例如智能卡。非接觸性智能卡是便攜式數(shù)據(jù)載體，它包括一個(gè)集成電路并且能夠建立一個(gè)與一個(gè)閱讀器進(jìn)行通信的非接觸性或者無(wú)線通信對(duì)話。
在非接觸性智能卡應(yīng)用中，一個(gè)需要被解決的問(wèn)題是多個(gè)智能卡向一單個(gè)同一閱讀器發(fā)送回的信息可能會(huì)發(fā)生碰撞，在智能卡中，閱讀器產(chǎn)生磁場(chǎng)來(lái)對(duì)這些智能卡進(jìn)行供電并且向它們提供定時(shí)信息。接收這個(gè)功率信息的智能卡可能開(kāi)始對(duì)該閱讀器作出響應(yīng)，因?yàn)檫@些智能卡在向閱讀器發(fā)送信息時(shí)很可能不知道其它智能卡的存在，這將引起數(shù)據(jù)碰撞，由此該閱讀器將從這些智能卡接收錯(cuò)誤的信息。
例如，當(dāng)一個(gè)人的錢(qián)包或者手提皮箱在該閱讀器前面揮動(dòng)時(shí)，就有可能發(fā)生這種情形。如果該錢(qián)包包含多個(gè)非接觸性智能卡，然后所有這些智能卡均可能進(jìn)行工作，并且開(kāi)始與閱讀器進(jìn)行通信以完成所期望的交易。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一個(gè)與多個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體進(jìn)行通信的方法，在這個(gè)方法中可以克服上述缺點(diǎn)或者至少是減輕上述缺點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明的一第一方面，提供了一個(gè)與多個(gè)權(quán)利要求1中所說(shuō)明的非接觸性數(shù)據(jù)載體進(jìn)行通信的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提供了用于與如權(quán)利要求2所說(shuō)明的一個(gè)基站進(jìn)行通信的一個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體。
下面，僅通過(guò)一些示例，并且參考附圖來(lái)描述與多個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體進(jìn)行通信的一個(gè)方法和其中所使用的一個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體。


圖1顯示了采用了根據(jù)本發(fā)明的特征的一個(gè)非接觸性智能卡；
圖2顯示了圖示說(shuō)明在加電期間對(duì)智能卡進(jìn)行同步的一個(gè)方法的一個(gè)時(shí)序圖；圖3顯示了圖示說(shuō)明在圖1的方法中，以沒(méi)有碰撞的方式進(jìn)行“輪叫”的一個(gè)時(shí)序圖；圖4顯示了圖示說(shuō)明在圖1的方法中，以可發(fā)生碰撞的方式進(jìn)行“輪叫”的一個(gè)時(shí)序圖。
一個(gè)新的與多個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體，例如智能卡進(jìn)行通信的方法能夠允許在一單個(gè)閱讀器的范圍內(nèi)操作多個(gè)智能卡，并且通過(guò)使用一個(gè)新的防碰撞協(xié)議來(lái)避免數(shù)據(jù)發(fā)生碰撞。如下面所述，該協(xié)議的基礎(chǔ)是需要特定的軟件和/或者硬件特征。
首先參考圖1，一個(gè)非接觸性智能卡數(shù)據(jù)載體2由一個(gè)傳統(tǒng)尺寸大小的塑料卡4組成，該塑料卡4的內(nèi)部包括一個(gè)集成電路微控制器6。一個(gè)天線8提供該卡的微控制器6與一個(gè)卡閱讀器8之間的一個(gè)接口。微控制器MCU6有如下的特征·IC的結(jié)構(gòu)被安排成從由該閱讀器所產(chǎn)生的一個(gè)交流磁場(chǎng)中恢復(fù)其電源供應(yīng)，并且還恢復(fù)MCU的時(shí)鐘信息。
·MCU有一個(gè)串行通信接口(SCI)硬件或者類(lèi)似的發(fā)送與接收硬件。該SCI能夠接收和發(fā)送一個(gè)給定大小(取決于硬件結(jié)構(gòu)，這個(gè)大小可以由軟件來(lái)設(shè)置，或者是一個(gè)固定值)的信息。在優(yōu)選實(shí)施方式中，該信息包是9比特長(zhǎng)，并且第9個(gè)比特用于區(qū)分兩個(gè)不同類(lèi)型的消息。在正常操作中，當(dāng)接收了有關(guān)消息時(shí)，SCI會(huì)設(shè)置一個(gè)接收標(biāo)識(shí)，并且執(zhí)行一個(gè)相應(yīng)的中斷例程。在接收時(shí)，該SCI能夠判斷出特定類(lèi)型的消息。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施方式中，這個(gè)消息類(lèi)型由從該閱讀器發(fā)送的信息包的第9比特的值“1”的出現(xiàn)來(lái)表示。通過(guò)這個(gè)能力，該SCI可以被設(shè)置成一個(gè)“喚醒”模式，在該喚醒模式中，接收數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)和相應(yīng)的中斷例程被禁止，直到接收到“喚醒消息”，在接收到該“喚醒”消息時(shí)，該SCI將喚醒該MCU。
·MCU能夠停留在一個(gè)等待狀態(tài)，并且其時(shí)鐘處于一個(gè)已知的狀態(tài)。在這個(gè)狀態(tài)中，MCU不執(zhí)行指令。但是，SCI是處于可工作的狀態(tài)，并且能夠接收發(fā)送給它的數(shù)據(jù)。當(dāng)MCU被SCI喚醒時(shí)，MCU能夠退出該等待模式并且執(zhí)行SCI中斷例程。
現(xiàn)在還參考圖2，圖3和圖4，上述特征在一個(gè)協(xié)議中被用于按照如下方式對(duì)被該閱讀器激活的所有智能卡進(jìn)行同步·任何進(jìn)入該閱讀器的磁場(chǎng)中的智能卡均被激活，這允許智能卡的MCU能夠?qū)C集成電路進(jìn)行初始化。
·當(dāng)完成初始化時(shí)，該IC打開(kāi)SCI的“喚醒”模式特征，然后通過(guò)執(zhí)行等待指令進(jìn)入該“喚醒”模式中。當(dāng)處于這個(gè)等待模式時(shí)，SCI能夠繼續(xù)進(jìn)行工作并且能夠接收由閱讀器(或者其它非接觸性智能卡)發(fā)送來(lái)的信息。
·如果處于該等待模式的智能卡的IC在所接收的數(shù)據(jù)流的第9比特位置上接收了一個(gè)邏輯“1”，然后MCU就被喚醒，該MCU開(kāi)始進(jìn)行工作并且執(zhí)行SCI中斷例程。但是，如果所接收的數(shù)據(jù)流在第9比特位置上不包含一個(gè)邏輯“1”，然后SCI就丟棄所接收的數(shù)據(jù)并且MCU繼續(xù)停留在該等待模式中。這樣，MCU不會(huì)建立一個(gè)到該閱讀器的數(shù)據(jù)鏈路，除非它被該特殊的啟動(dòng)消息從其等待狀態(tài)中喚醒。
閱讀器能夠發(fā)送至少兩個(gè)不同類(lèi)型的啟動(dòng)消息主要的啟動(dòng)消息是“冷”啟動(dòng)消息，或者“熱”啟動(dòng)消息。
當(dāng)該閱讀器正在搜尋可能進(jìn)入其磁場(chǎng)中的任何卡時(shí)，就激發(fā)該“冷”啟動(dòng)消息。如果發(fā)送了冷啟動(dòng)消息，所有處于等待狀態(tài)的MCU將對(duì)這個(gè)消息作出響應(yīng)并且開(kāi)始向該閱讀器登錄它們的身份。該“冷”啟動(dòng)消息允許所有處于等待狀態(tài)的卡使用一個(gè)同步的方式退出等待模式。
在發(fā)送一個(gè)熱啟動(dòng)消息的情形中，該閱讀器已經(jīng)有一個(gè)登錄的卡的列表，并且它已經(jīng)決定與前面登錄的一個(gè)不同的卡進(jìn)行對(duì)話。
通過(guò)所接收的引起啟動(dòng)的數(shù)據(jù)流中的信息比特的值(即，在第9比特(啟動(dòng))前的8個(gè)比特)來(lái)區(qū)分“冷”啟動(dòng)消息和“熱”啟動(dòng)消息。熱啟動(dòng)消息和冷啟動(dòng)消息甚至還可能有更大的差異，例如用與一單個(gè)卡進(jìn)行的對(duì)話請(qǐng)求或者對(duì)所有卡進(jìn)行的廣播請(qǐng)求來(lái)執(zhí)行熱啟動(dòng)，恢復(fù)一個(gè)中斷的對(duì)話，請(qǐng)求所有卡進(jìn)行反饋等等。
·當(dāng)該閱讀器已經(jīng)完成了與登錄卡的對(duì)話以后，該閱讀器繼續(xù)使用一個(gè)循環(huán)的方式發(fā)送一個(gè)冷啟動(dòng)消息。那些已經(jīng)完成了與該閱讀器的對(duì)話的卡將避免對(duì)來(lái)自該閱讀器的冷啟動(dòng)消息作出響應(yīng)。那些剛進(jìn)行加電的新卡或者那些在前一循環(huán)中沒(méi)有進(jìn)行對(duì)話的卡現(xiàn)在可以作出回答，所以又開(kāi)始一個(gè)循環(huán)。
這個(gè)協(xié)議可以保證任何進(jìn)入該閱讀器的場(chǎng)中的非接觸性智能卡不會(huì)與該閱讀器進(jìn)行對(duì)話，除非該卡在處于等待模式中時(shí)已經(jīng)從該閱讀器接收到喚醒命令。在這個(gè)時(shí)刻，任何被喚醒的MCU同步到從該閱讀器所接收的該啟動(dòng)消息。這個(gè)消息用作對(duì)所有一直在等待這樣一個(gè)消息的卡的一個(gè)同步信號(hào)。
一旦所有一直在等待模式中等待的MCU被該相同的接收消息所喚醒，就使用一個(gè)輪詢的協(xié)議來(lái)區(qū)分被喚醒的智能卡的身份。在一個(gè)“輪叫”的對(duì)話中，使用一個(gè)隨機(jī)的對(duì)話時(shí)隙的自分配，就可以實(shí)現(xiàn)輪詢，在這個(gè)過(guò)程中，MCU在“輪叫”以前由每一個(gè)MCU所產(chǎn)生的一個(gè)隨機(jī)數(shù)所決定的一個(gè)時(shí)隙中發(fā)送其身份標(biāo)識(shí)。為了進(jìn)行工作，這個(gè)協(xié)議依賴于這些隨機(jī)數(shù)的統(tǒng)計(jì)分布。如果該協(xié)議被安排成在“輪叫”期間有16個(gè)時(shí)隙可用，MCU就必須選擇1和16之間的一個(gè)隨機(jī)數(shù)，等等。
該閱讀器登錄作出響應(yīng)的、被喚醒卡的輸入身份，然后一個(gè)接一個(gè)地與每一個(gè)作出響應(yīng)的卡進(jìn)行對(duì)話，而其它卡則返回到等待狀態(tài)，并且準(zhǔn)備好返回到一個(gè)熱啟動(dòng)狀態(tài)，由此來(lái)等待其被再次喚醒的順序。
這個(gè)單個(gè)的對(duì)話是按如下的方式來(lái)進(jìn)行的。首先，在進(jìn)行再證實(shí)的再呼叫中，該閱讀器再發(fā)送已經(jīng)進(jìn)行登錄的一個(gè)智能卡的身份。那個(gè)識(shí)別出其身份號(hào)碼的卡發(fā)送回一個(gè)確認(rèn)消息。
如果出現(xiàn)了再證實(shí)，就與該智能卡進(jìn)行一個(gè)完整的交易。如果沒(méi)有出現(xiàn)該再證實(shí)，其可能的原因是一個(gè)卡已經(jīng)停止工作，或者一個(gè)卡已經(jīng)離開(kāi)了該申請(qǐng)隊(duì)列，或者是在相同的時(shí)隙內(nèi)兩個(gè)或者多個(gè)不同的卡向閱讀器發(fā)送回的身份消息發(fā)生了碰撞。在這個(gè)期間，其它已經(jīng)對(duì)“輪叫”作出響應(yīng)的卡在等待模式中進(jìn)行等待。
當(dāng)閱讀器完成了它與一個(gè)被選卡的對(duì)話以后，然后該卡在該會(huì)話的剩余時(shí)間就斷電(即，在該剩余的時(shí)間內(nèi)，出現(xiàn)了被歸檔的閱讀器的功率)。然后，該閱讀器發(fā)送一個(gè)熱啟動(dòng)消息(在第9比特位置上包含一個(gè)邏輯“1”)，但是這次與開(kāi)始的冷啟動(dòng)消息相比，前面8比特的數(shù)據(jù)是不同的。采用這樣的方式，所有的卡將被喚醒，但是僅那些已經(jīng)完成其“輪叫”的卡將保持激活，以處理隨后從閱讀器發(fā)送來(lái)的身份“調(diào)查”。這個(gè)過(guò)程將持續(xù)直到閱讀器已經(jīng)完成了與在“輪叫”期間登錄的所有卡的對(duì)話。那些錯(cuò)過(guò)了冷啟動(dòng)消息的卡將繼續(xù)禁止與閱讀器的對(duì)話，直到閱讀器發(fā)送下一個(gè)冷啟動(dòng)信號(hào)。
在兩個(gè)或者多個(gè)卡選擇相同的隨機(jī)“輪叫”時(shí)隙的情形中，將產(chǎn)生一個(gè)數(shù)據(jù)碰撞并且閱讀器所接收的身份號(hào)碼將不是在該時(shí)隙進(jìn)行發(fā)送的任何一個(gè)發(fā)生碰撞的卡的身份號(hào)碼(全1和全0將不被認(rèn)為是身份號(hào)碼)。如果身份沒(méi)有因?yàn)橐粋€(gè)碰撞而產(chǎn)生畸變，然后閱讀器就象它們被登錄時(shí)那樣與這些卡進(jìn)行對(duì)話。如果身份由于一個(gè)碰撞而產(chǎn)生了畸變，閱讀器將試圖與一個(gè)不存在的卡進(jìn)行對(duì)話，這樣在再證實(shí)過(guò)程中將不會(huì)接收到一個(gè)確認(rèn)。
所以，那些因?yàn)橐粋€(gè)畸變的身份登錄而沒(méi)有與閱讀器進(jìn)行對(duì)話的卡將選擇一個(gè)新的隨機(jī)時(shí)隙，并且等待一個(gè)新的冷啟動(dòng)消息，對(duì)這個(gè)冷啟動(dòng)消息作出響應(yīng)，它們將在一個(gè)新的“輪叫”期間進(jìn)行再登錄，以試圖正確的登錄到閱讀器(即在“輪叫”期間的不同時(shí)隙)。
當(dāng)閱讀器完成了與在一個(gè)“輪叫”期間進(jìn)行登錄的所有卡的對(duì)話時(shí)，然后他將再一次發(fā)送一個(gè)冷啟動(dòng)消息，以請(qǐng)求喚醒任何沒(méi)有被服務(wù)的卡，由此重復(fù)此過(guò)程。這樣，能夠使得任何新卡和任何在前一個(gè)“輪叫”期間發(fā)生碰撞的卡在一個(gè)新的“輪叫”的隨機(jī)自選擇時(shí)隙期間進(jìn)行再登錄。
應(yīng)該理解，在一個(gè)“輪叫”的前面，冷啟動(dòng)消息的一個(gè)可能的子集可以向所有卡廣播信息，或者請(qǐng)求所有卡立即反饋回消息，等等。
應(yīng)該理解，該領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作出許多其它的變化。
權(quán)利要求
1.一個(gè)與多個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體進(jìn)行通信的方法，包括一個(gè)基站發(fā)送一個(gè)功率信號(hào)；一個(gè)數(shù)據(jù)載體對(duì)所發(fā)送的功率信號(hào)作出響應(yīng)，進(jìn)行自加電，并且進(jìn)入一個(gè)等待狀態(tài)；該基站向正在等待的數(shù)據(jù)載體發(fā)送一個(gè)喚醒信號(hào)；對(duì)這個(gè)喚醒信號(hào)作出響應(yīng)，該正在等待的數(shù)據(jù)載體退出該等待狀態(tài)并且發(fā)送身份信息；和該基站登錄身份信息并且與被登錄的數(shù)據(jù)載體進(jìn)行對(duì)話。
2.與一個(gè)基站進(jìn)行通信的一個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體，包括用于接收由基站所發(fā)送的一個(gè)功率信號(hào)的裝置；用于對(duì)接收到的該功率信號(hào)作出響應(yīng)，對(duì)數(shù)據(jù)載體進(jìn)行加電，并且進(jìn)入一個(gè)等待狀態(tài)的裝置；用于接收由該基站所發(fā)送的一個(gè)喚醒信號(hào)的裝置；對(duì)接收到喚醒信號(hào)作出響應(yīng)，退出該等待狀態(tài)，并且發(fā)送身份信息的裝置；和接收到從該基站所發(fā)送來(lái)的一個(gè)單獨(dú)的證實(shí)消息作出響應(yīng)后與該基站進(jìn)行對(duì)話的裝置。
全文摘要
一個(gè)與多個(gè)非接觸性數(shù)據(jù)載體進(jìn)行通信的方法,包括:一個(gè)基站發(fā)送一個(gè)功率信號(hào);一個(gè)數(shù)據(jù)載體對(duì)所發(fā)送的功率信號(hào)作出響應(yīng),進(jìn)行自加電,并且進(jìn)入一個(gè)等待狀態(tài);該基站向正在等待的數(shù)據(jù)載體發(fā)送一個(gè)喚醒信號(hào);對(duì)接收到這個(gè)喚醒信號(hào)作出響應(yīng),該正在等待的數(shù)據(jù)載體退出該等待狀態(tài)并且發(fā)送身份信息;和該基站登錄身份信息并且與被登錄的數(shù)據(jù)載體進(jìn)行對(duì)話。
文檔編號(hào)G06K19/07GK1242091SQ97180955
公開(kāi)日2000年1月19日 申請(qǐng)日期1997年11月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月21日
發(fā)明者阿奈爾·格塞凱, 保羅·德·查姆斯 申請(qǐng)人:摩托羅拉公司