專利名稱：終端與便攜式物件之間接觸或非接觸通信交換數(shù)據(jù)的系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及供一便攜式物件和一終端機(jī)之間非接觸式通信用的技術(shù)。
非接觸式之交換數(shù)據(jù)屬眾所周知。此種技術(shù)之用途，在無(wú)限制之形態(tài)下，包括控制存取，電子支付(“電子錢(qián)袋”類之用途)，以及遙控支付，例如公共運(yùn)輸?shù)氖褂眉爸Ц丁?br> 在最近之范例中，每一使用者配備了一“非接觸式卡”或“非接觸式標(biāo)志”之便攜式物件，該物件具有與“終端機(jī)”交換信息之能力。此終端機(jī)為固定(或可能移動(dòng))，通過(guò)攜帶此標(biāo)志靠近此終端機(jī)以便能讓它們聯(lián)結(jié)在一起而無(wú)需使用金屬線路(使用本發(fā)明之“終端機(jī)”一詞表示數(shù)據(jù)發(fā)送/接收裝置適合于與便攜式物件合作)。
更明確地講，此一聯(lián)結(jié)是通過(guò)變更由感應(yīng)線圈產(chǎn)生之磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)(該技術(shù)稱之為“感應(yīng)方法”)。為此，此終端機(jī)包括一感應(yīng)電路由一交流信號(hào)所激發(fā)，并在周圍空間產(chǎn)生一交變磁場(chǎng)。當(dāng)在此一空間時(shí)，此便攜式物件檢測(cè)此磁場(chǎng)，以及作為響應(yīng)它而調(diào)節(jié)便攜式物件聯(lián)結(jié)至此終端機(jī)之負(fù)載；此一變化由終端機(jī)測(cè)得，由此建立所尋求之雙向通信。
現(xiàn)有甚多終端機(jī)，它們與現(xiàn)有便攜式物件經(jīng)由電接觸而在金屬線路上通信，特別是那些通稱為“智能卡”(Smart card)。為此，其中能持有一種便攜式物件，能夠在一金屬線路上(經(jīng)由接觸式)以及在一非金屬線路上(非接觸式)同樣良好地與終端機(jī)通信，那將極為有利。
EP-A-0424726號(hào)專利說(shuō)明此一雙模式卡能以接觸及非接觸式通信。在該卡中，通信是經(jīng)由接觸區(qū)或經(jīng)由線圈選擇性地建立的，作為在接觸區(qū)出現(xiàn)抑或在線圈上出現(xiàn)之電壓的作用。
雖然如此，但該系統(tǒng)之缺點(diǎn)在于作為電壓作用時(shí)交換變得實(shí)際上難以應(yīng)用。特別是，干擾之出現(xiàn)能干擾操作。因此，在接觸處減少電源電壓上干擾可促使經(jīng)由此線圈之通信線路以不定時(shí)方法予以選擇，啟動(dòng)一分路調(diào)節(jié)器，當(dāng)此調(diào)節(jié)器橫越此電源接頭而連接時(shí)，過(guò)剩電流通過(guò)它而隨后流動(dòng)。該系統(tǒng)不適合選擇條件啟動(dòng)處理機(jī)電路以及操作它，因?yàn)榻?jīng)由一觸點(diǎn)之功耗將導(dǎo)致干擾重新開(kāi)始。以兩種電源之間的比較所產(chǎn)生信息的作用選擇啟動(dòng)，在所有賦能之狀況下表明確認(rèn)該選擇是在一正確時(shí)刻所鎖定有難度。
本發(fā)明的目的之一在于提供檢測(cè)哪一種通信模式在使用以及相應(yīng)控制便攜式物件之各種功能的另一種方法。
本發(fā)明的便攜式物件采用上述專利EP-A-0424726號(hào)中所述相同之普遍型，亦即，一種便攜式物件包括多個(gè)電觸點(diǎn)，用以與第一類終端機(jī)通信于一金屬線路上，此終端機(jī)本身包括多個(gè)相應(yīng)電觸點(diǎn)，以及包括一線圈供與第二類終端機(jī)非接觸式通信，此第二類終端機(jī)發(fā)送一被調(diào)制的電磁場(chǎng)以傳遞數(shù)據(jù)。
此便攜式物件的特點(diǎn)在于，由終端機(jī)所發(fā)送以及由時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)所形成的數(shù)據(jù)，它包括時(shí)鐘檢測(cè)器裝置，根據(jù)收到信號(hào)中時(shí)鐘信號(hào)之出現(xiàn)或未出現(xiàn)之作用以修改便攜式物件的操作。
較佳地，時(shí)鐘檢測(cè)器裝置檢測(cè)線圈拾取信號(hào)中的時(shí)鐘信號(hào)。
較恰當(dāng)者，當(dāng)在非接觸式通信模式中，此便攜式物件由線圈所接收之電磁場(chǎng)和時(shí)鐘信號(hào)遙控地賦能，在該狀況中它包括整流器及濾波器裝置，用以從線圈在非接觸式通信模式時(shí)所拾取之電磁場(chǎng)獲得一直流電源電壓供此物件用，以及控制器裝置具有接收線圈和整流器及濾波器裝置之間呈現(xiàn)之信號(hào)的輸入端(此處信號(hào)位于其最大振幅)。
時(shí)鐘信號(hào)可以從同一位置提取。特別是，此時(shí)鐘可以由接收載體之頻率在時(shí)鐘提取裝置中分流來(lái)界定。
這將使其能夠以一更敏感及更可靠的方法來(lái)檢測(cè)時(shí)鐘信號(hào)的出現(xiàn)。數(shù)據(jù)本身較佳地自整流器和濾波器級(jí)順流地提取，因此該信號(hào)解調(diào)更為穩(wěn)定，特別是當(dāng)調(diào)幅被使用時(shí)。
依照各種有利之補(bǔ)助特性，提供下列用以解調(diào)由線圈拾取之信號(hào)的裝置，以便能自此處提取通信數(shù)據(jù)，特別是工作在整流器和濾波器級(jí)輸出所傳送之信號(hào)上的振幅解調(diào)裝置；自整流器和濾波器裝置的下游，用以穩(wěn)定直流電壓的調(diào)節(jié)器裝置，連同用以選擇性地抑制此調(diào)節(jié)器裝置，并置于時(shí)鐘檢測(cè)器裝置的控制下的裝置。
通過(guò)在線圈接頭處的負(fù)載調(diào)制，用以按非接觸模式自便攜式物件發(fā)送數(shù)據(jù)至終端機(jī)的裝置；有利的是，此調(diào)制隨后通過(guò)分流由檢測(cè)器裝置和/或電路的傳遞的時(shí)鐘頻率所產(chǎn)生之副載波的調(diào)制，此一調(diào)制能夠工作在兩種不同的電力消耗模式中具有標(biāo)稱電力消耗和低電力消耗；以及用以在數(shù)據(jù)傳輸裝置開(kāi)始實(shí)施該調(diào)制之前，放置此電路進(jìn)入低電力消耗模式的裝置。
此時(shí)鐘檢測(cè)器裝置可選擇供通信和/或信號(hào)處理和/或接收之?dāng)?shù)據(jù)的處理等的規(guī)程。因此，指示是否有時(shí)鐘信號(hào)出現(xiàn)或未出現(xiàn)的信號(hào)可以各種不同方法使用，例如，通過(guò)供應(yīng)此禁止信號(hào)至一調(diào)節(jié)器，它穩(wěn)定直流電源電壓，通過(guò)確使該調(diào)節(jié)器操作僅在非接觸式之模式中。在一錯(cuò)誤時(shí)刻啟動(dòng)此分路調(diào)節(jié)器之危險(xiǎn)被消除。同時(shí)，此時(shí)鐘出現(xiàn)/未出現(xiàn)信號(hào)可以用于產(chǎn)生用以啟動(dòng)此處理機(jī)電路之信號(hào)，并用于選擇其時(shí)鐘信號(hào)。最后，供通信用以及供處理信號(hào)用的規(guī)程可以不同，以通信模式在其以接觸或非接觸實(shí)施上不同，以及時(shí)鐘之出現(xiàn)或未出現(xiàn)可用以控制那一種規(guī)程被采用。
最后，至為理想的是提供一開(kāi)關(guān)轉(zhuǎn)換裝置于便攜式物件之電觸點(diǎn)和其他電路之間的連接上，此轉(zhuǎn)換裝置在時(shí)鐘檢測(cè)器裝置的控制下，以便能在無(wú)論何時(shí)此便攜式物件在一非接觸線路上面通信時(shí)即中斷該連接。此將使其可能避免對(duì)牽涉拾取及解碼信號(hào)之騙局作嘗試，如果它們?cè)诖送ㄐ拍Ｊ街腥员３挚纱嫒r(shí)，那會(huì)不同地出現(xiàn)在此接觸上。有用的方法是提供一模擬開(kāi)關(guān)在此通信模式中經(jīng)由接觸點(diǎn)以中斷此連接，以避免任何可能出現(xiàn)在未使用之輸入上(線圈或觸點(diǎn))之干擾作為數(shù)據(jù)來(lái)解釋。
在一種能在非接觸模式中遙控賦能的便攜式物件的有利實(shí)施例中，它自整流器和濾波器級(jí)之下游，提供一穩(wěn)定器級(jí)，它包括一分路調(diào)節(jié)器元件與要予以賦能的電路呈并聯(lián)地安裝在其電源接頭之間，并與電路之電源線中呈串聯(lián)連接之電阻組件相關(guān)聯(lián)，此分路調(diào)節(jié)器元件分流電路之電源電流之可變分量，由此使電阻元件和分路調(diào)節(jié)器元件消耗任何不為電路操作所需的過(guò)剩電力，通過(guò)能以相應(yīng)之方法來(lái)穩(wěn)定橫越此電路之接頭電源電壓，限制上游調(diào)諧元件之接頭處電壓飄移，并防止在待解調(diào)信號(hào)的振幅上有任何影響上游之電流消耗之變化。
特別是，裝置可以提供以選擇性并暫時(shí)地禁止此分路調(diào)節(jié)器的操作，特別是響應(yīng)經(jīng)由接觸而通過(guò)之一類檢測(cè)通信。
最后，便攜式物件之電子電路，除調(diào)諧元件之線圈之外，可在集成單片技術(shù)中最有利地實(shí)施。
以下將以參考附圖方式給予本發(fā)明之實(shí)施例以詳細(xì)說(shuō)明，附圖中相同參照號(hào)表示完全相同或功能類似之元件。


圖1是本發(fā)明系統(tǒng)以其最普通方式的方塊圖，它包含一終端機(jī)和在終端機(jī)之磁場(chǎng)中的便攜式物件。
圖2顯示圖1之便攜式物件的一個(gè)特定實(shí)施例。
圖3顯示圖2之調(diào)節(jié)器電路之細(xì)節(jié)。
圖4和圖5詳細(xì)地顯示圖2之解調(diào)器電路的兩種可能變化。
圖6是圖5解調(diào)器電路的詳細(xì)線路圖。
圖7詳細(xì)顯示圖2之時(shí)鐘提取電路。
圖8為一組波形圖，顯示便攜式物件如何被遙控賦能以及此時(shí)鐘信號(hào)如何被提取。
圖9為一組波形圖，解釋信息如何自終端機(jī)傳送至物件。
圖10為一系列波形圖，解釋信息如何自物件傳送至終端機(jī)。
圖11顯示經(jīng)由接觸和非接觸，各種轉(zhuǎn)換操作實(shí)施于其兩種操作模式之間的雙模式卡內(nèi)。
本發(fā)明系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)施例以參考圖1之方塊圖來(lái)作說(shuō)明，在此圖中，標(biāo)號(hào)100指示一終端機(jī)，它可以聯(lián)結(jié)至放置在其附近的便攜式物件200。
此終端機(jī)包括一發(fā)射器線圈102，它與諸如104的電容器相關(guān)聯(lián)，形成一調(diào)諧電路106，經(jīng)設(shè)計(jì)以產(chǎn)生一調(diào)制之磁感應(yīng)磁場(chǎng)。電路106要調(diào)諧的頻率可以是13.56MHz，例如，自然地不受限制的那一數(shù)值，此一特殊選擇只因這樣的事實(shí)而形成，即它符合由用于通信功能以及用于遙控賦能功能之歐洲標(biāo)準(zhǔn)所認(rèn)可的數(shù)值。此外，此一相當(dāng)高之值使其能設(shè)計(jì)電路具有擁有少許匝數(shù)的線圈，因此它很容易而且很便宜地得到實(shí)施。
此調(diào)諧電路106由持續(xù)波高頻振蕩器108賦能，它由待發(fā)送之來(lái)自數(shù)字電路112的信號(hào)TXD所驅(qū)動(dòng)的混合器級(jí)來(lái)調(diào)制。電路112之操作，以及特別是信號(hào)TXD的排序由一產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)CLK的電路114來(lái)計(jì)時(shí)。
接收器級(jí)，包含一高頻解調(diào)器電路116，連同副載波解調(diào)器電路118，以下文所說(shuō)明之方法，當(dāng)它業(yè)已決定在便攜式物件至終端機(jī)之方向中使用副載波調(diào)制時(shí)，自橫越線圈102之接頭所拾取之信號(hào)提取接收的數(shù)據(jù)RXD，(此一技術(shù)自然地未局限于任何方法，調(diào)制同樣地可以是在基帶中實(shí)施)。
便攜式物件200包括一線圈202與電子電路204合作，有利的是在完全集成化的單片技術(shù)中實(shí)現(xiàn)，以便能使物體成為小尺寸，典型地有一“信用卡”之格式。通過(guò)舉例方式，此線圈202為印刷線圈，以及此組電路204按“專用集成電路”形式實(shí)施。
線圈202與一電容器206合作以形成一諧振電路208調(diào)諧至一指定頻率(例如，13.56MHz)能雙向地與終端機(jī)以所謂“感應(yīng)”技術(shù)交換數(shù)據(jù)，并亦能使物件由線圈202所拾取之磁場(chǎng)，亦即，由用作互換信息之線圈的相同線圈予以遙控地賦能。
跨越調(diào)諧電路208接頭拾取的交流電壓a加到一半波或全波整流器級(jí)210，緊接以一濾波器級(jí)212以傳送一濾波之整流電壓b。
此便攜式物件亦包括一數(shù)字處理級(jí)214，典型地以微處理器、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，只讀存儲(chǔ)器以及電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器以及接口電路為基礎(chǔ)而實(shí)現(xiàn)。
自整流器和濾波器級(jí)210和212之下游，呈并聯(lián)地連接各級(jí)專用電路，包含一電壓穩(wěn)定調(diào)節(jié)器級(jí)216，在其輸出處傳送一直流電壓d，此電壓業(yè)經(jīng)整流，濾波及穩(wěn)定化，同時(shí)它特別適用于數(shù)字電路214之正極電源接頭VCC，其另一電源接頭為接地線GND。此一穩(wěn)定化級(jí)216可以是一傳統(tǒng)類型的電壓穩(wěn)定器，或者，在一無(wú)限制變換中，如以下參照?qǐng)D2和圖3說(shuō)明的指定電路。
一解調(diào)器級(jí)218，接收此信號(hào)b作為其輸入，并在其輸出處產(chǎn)生一解調(diào)信號(hào)e，此信號(hào)加到數(shù)字電路214的數(shù)據(jù)輸入RXD。特別是，此解調(diào)器可以是一解調(diào)器檢測(cè)振幅變化和/或具有一可變閾值，如以下參照?qǐng)D4、5和6詳細(xì)說(shuō)明。
一時(shí)鐘提取器級(jí)，其輸入接收自調(diào)諧電路208之接頭提取的信號(hào)a，其輸出產(chǎn)生一信號(hào)c加到數(shù)字電路的時(shí)鐘輸入。
此時(shí)鐘提取器級(jí)220可以放置在或者自整流器和濾波器級(jí)210和212之上游如圖所示，或者自該級(jí)之下游，亦即，它可操作在信號(hào)b上取代信號(hào)a；雖然如此，但當(dāng)時(shí)鐘提取器隨后需要有較大靈敏度以便能補(bǔ)償由濾波器級(jí)所進(jìn)行的對(duì)信號(hào)的平滑時(shí)，利用信號(hào)b極少有利。
一調(diào)制器級(jí)222，它通過(guò)“負(fù)載調(diào)制”以傳統(tǒng)方法來(lái)操作，此負(fù)載調(diào)制為一種技術(shù)，它促使電流由調(diào)諧電路208抽取，此電路位于由終端機(jī)所產(chǎn)生之周圍磁場(chǎng)中以受控方式變化。
此調(diào)制器級(jí)222包括一電阻元件224(一分立電阻器元件，或者采用單片技術(shù)，沒(méi)有柵極的MOS型組件，并用作一電阻)與轉(zhuǎn)換元件(一MOS晶體管)226呈串聯(lián)連接，后者由呈現(xiàn)在數(shù)字電路214輸出TXD上的調(diào)制信號(hào)f所控制。在一變換中，取代被放置在自整流器和濾波器電路210和212之下游的，可將調(diào)制器級(jí)222同等好地放置在自該電路之上游，如圖1內(nèi)222′調(diào)制器所示，即，它可以是直接地連接至共振電路208的接頭。
此一方式中建議的一般性結(jié)構(gòu)以及其中此解調(diào)器級(jí)位于自整流器和濾波器級(jí)210和212之下游，具有對(duì)信號(hào)中之瞬間變化減小靈敏度之優(yōu)點(diǎn)。
對(duì)遙控賦能的便攜式物件，在一已整流及已濾波之信號(hào)上實(shí)施解調(diào)，使其可能以在一振蕩循環(huán)中減少電源中瞬間變化之影響。
此觀點(diǎn)將可自下列參照?qǐng)D8之波形圖對(duì)解調(diào)器操作的詳細(xì)說(shuō)明中有較佳之了解。
圖1所示結(jié)構(gòu)之一特殊實(shí)施例可參照?qǐng)D2說(shuō)明如下，該實(shí)施例的特征為給予此調(diào)節(jié)器級(jí)216的特殊結(jié)構(gòu)，詳細(xì)說(shuō)明如下的是一“分路調(diào)節(jié)器”級(jí)，此分路調(diào)節(jié)器有一分路組件228用以按受控方法自數(shù)字電路214分流電源電流。此分路組件與電路214呈并聯(lián)地連接于電源和接地接頭VCC和GND之內(nèi)，并與放置在自調(diào)節(jié)器組件228之上游電源線VCC內(nèi)之一串聯(lián)電阻元件230相關(guān)聯(lián)。
此分路228可以有利地為一齊納二極管，或者與齊納二極管等同功能的分立或集成組件，例如自National Semi-Conductor Corporation的LM185/LM285/LM385系列中的組件，該組件組成一基準(zhǔn)電壓(一電壓為固定或可調(diào)整，視組件而定)，同時(shí)吸取僅20μA之一偏壓電流，有非常低的動(dòng)態(tài)阻抗和20μA至20mA之操作電流范圍。此組件228也可以按ASIC(專用集成電路)集成為電壓基準(zhǔn)組件的單片等效電路。
圖3顯示使用上述一類組件的此電路216的特殊實(shí)施例，其電壓基準(zhǔn)輸入234通過(guò)連接于VCC和接地線之間的分壓器電橋236,238偏壓至一預(yù)定值。
電阻元件230可以是一分立電阻器，或者有利地是一集成單片組件，例如，一MOS元件作用如一電阻象組件214一樣。
有利地是一轉(zhuǎn)換組件諸如一MOS晶體管240也經(jīng)提供，并通過(guò)施加于其柵極之信號(hào)INH保持在正常操作中的導(dǎo)電狀態(tài)，此一晶體管可以通過(guò)施加簡(jiǎn)單控制信號(hào)INH(特別是在計(jì)算電路214的軟件控制下)具有禁止分路調(diào)節(jié)器操作的效力而轉(zhuǎn)換至非導(dǎo)電狀態(tài)，這樣此電路就如調(diào)節(jié)器業(yè)經(jīng)省略的狀態(tài)。
特別是當(dāng)人們希望用高壓向微處理器供電，同時(shí)避免冒破壞此調(diào)節(jié)器級(jí)之危險(xiǎn)時(shí)可以使用禁止分路調(diào)節(jié)器之能力。
此一情況特別是在為測(cè)試目的時(shí)發(fā)生，或者當(dāng)便攜式物件為一雙模式物件能在非接觸模式(調(diào)節(jié)器在使用中)或接觸模式(調(diào)節(jié)器被禁止)中作選擇性使用時(shí)，此調(diào)整電源電壓隨后被直接地施加于便攜式物體觸點(diǎn)之一而匆須有任何實(shí)施特定調(diào)整之需要，如以遙控賦能一樣。
以下參照?qǐng)D4至6詳細(xì)說(shuō)明振幅解調(diào)器級(jí)218。
此振幅解調(diào)器為適用于處理調(diào)制信號(hào)的電路，其中調(diào)制深度較低?！罢{(diào)制之低深度”或“低調(diào)制”一詞意指以一比率調(diào)制，典型地小于或等于50％，較佳地小于20％，此比率限定為考慮之信號(hào)的最大和最小振幅Amax和Amin的(Amax-Amin)/(Amax+Amin)。
一遙控賦能便攜式物件的特殊上下文中，有利者為對(duì)電源進(jìn)行限制，以使用一低調(diào)制比率以便能確保當(dāng)調(diào)制處于低狀態(tài)中時(shí)有充分的電力于此時(shí)期中可用，因?yàn)檎穹{(diào)制的效果促使傳送至便攜式物件之瞬間電力直接地隨調(diào)制電位而變化。
圖4顯示第一種可能的變化，其中此解調(diào)器為一自適應(yīng)解調(diào)器具有可變閾值。
一選擇性低通濾波器級(jí)242之后，此電路包含一比較器244，適當(dāng)?shù)赜写艤F(xiàn)象，以其正輸入接收待解調(diào)信號(hào)b予以解調(diào)(此處由級(jí)242適當(dāng)?shù)貫V波)，并以其負(fù)輸入接收相同信號(hào)b，但在它已傳送通過(guò)一阻容級(jí)246、248之后作用如積分器。比較因此實(shí)施于信號(hào)之瞬間值和信號(hào)之平均值之間，它構(gòu)成此可變比較閾值。
圖5顯示解調(diào)器218的第二種可能變化，在此情況中它是對(duì)振幅之變化靈敏的解調(diào)器。
在一選擇性低通濾波器級(jí)242之后，此信號(hào)b施加于阻容級(jí)250、252作用如一微分器。此信號(hào)輸出由此施加于比較器244的正極接頭(此情況中同樣適當(dāng)?shù)赜写艤F(xiàn)象)，其負(fù)極輸入連接至一固定電位，例如接地。在此情況中，此解調(diào)器可響應(yīng)振幅上變化(因?yàn)榇宋⒎制骷?jí))，而與信號(hào)的平均值無(wú)關(guān)；此比較器僅檢測(cè)平均值上之變化。
圖6顯示用以檢測(cè)振幅上變化之此類解調(diào)器電路的一更詳細(xì)實(shí)施例。除了由電阻器252和電容器254所構(gòu)成之低通濾波器242以外，有一串聯(lián)之電容器250作用如一微分器與電阻器256至264相組合。以此方式微分的信號(hào)加至兩個(gè)對(duì)稱的比較器244和266，其輸出作用在兩個(gè)交叉耦聯(lián)的雙穩(wěn)定器268和270經(jīng)組織以產(chǎn)生兩個(gè)適當(dāng)構(gòu)形的對(duì)稱信號(hào)RXD和RXD。
圖7顯示時(shí)鐘檢測(cè)器和提取器電路220之一實(shí)施例。
在其輸入上，此一電路接收取自諧振電路208之接頭的信號(hào)，同時(shí)它施加于具有磁帶現(xiàn)象的比較器272的微分輸入，它產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)(CLK)。此時(shí)鐘信號(hào)也施加于“異-或”門(mén)274的兩個(gè)輸入，直接地加至輸入之一以及經(jīng)由阻容電路276,278而加至另一輸入上。此阻容電路施加一延遞至信號(hào)于其拾取時(shí)，該延遞經(jīng)選擇以有一1/4fclk之順序之時(shí)間常數(shù)(此處fclk為由終端機(jī)100之電路114所產(chǎn)生之時(shí)鐘的頻率)。自門(mén)274之輸出信號(hào)隨后由一阻容電路280、282平均，此電路有一時(shí)間常數(shù)較1/2fclk為大(適當(dāng)?shù)卮蠹s1/fclk)，并隨后施加于比較器284之輸入之一，用以與一固定之閾值S作比較。
此時(shí)鐘信號(hào)CLK用以對(duì)數(shù)字處理機(jī)電路214施加適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘脈沖，同時(shí)自比較器280的輸出給予一信號(hào)PRSCLK指示時(shí)鐘信號(hào)是否出現(xiàn)。
對(duì)適用以同樣地操作良好的“非接觸”模式和“接觸”模式的一雙模式卡，此信號(hào)PRSCLK指示時(shí)鐘信號(hào)是否出現(xiàn)或未出現(xiàn)，有利地用以通知數(shù)字電路該便攜式物件是在“非接觸”型環(huán)境中，并決定相應(yīng)之動(dòng)作，諸如選擇一適當(dāng)之通信規(guī)程，以及啟動(dòng)分路調(diào)節(jié)器，PRSCLK信號(hào)用以產(chǎn)生INH(參考上面如圖3說(shuō)明)等。
圖11詳細(xì)地顯示各種不同的轉(zhuǎn)換器，它們自動(dòng)地以此一方式操作于“非接觸”模式和“接觸”模式之間。觸點(diǎn)286如下時(shí)鐘(CLK)，接地線(GND)，數(shù)據(jù)(I/O)，電源(VCC)，復(fù)位至零RST，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)之標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步之細(xì)節(jié)可參考此標(biāo)準(zhǔn)。此各種轉(zhuǎn)換器288至296均顯示在接觸位置中(以“O”指示)，此為缺省位置，同時(shí)它們?cè)谛盘?hào)PRSCLK之控制下改變至“非接觸”位置(“1”指示)，此信號(hào)由電路220產(chǎn)生，并指示該時(shí)鐘信號(hào)來(lái)自整流器和濾波器裝置。
當(dāng)希望實(shí)施未在基帶中的調(diào)制，而是副載波調(diào)制時(shí)，時(shí)鐘信號(hào)之提取亦特別地有利，因?yàn)榇烁陛d波容易通過(guò)對(duì)時(shí)鐘頻率的分頻而產(chǎn)生。此數(shù)字電路214隨后將以此方式產(chǎn)生的副載波施加到供發(fā)送的數(shù)據(jù)，以便能產(chǎn)生信號(hào)TXD，此信號(hào)施加于負(fù)載調(diào)制器電路222。
作為變換，可以檢測(cè)接觸區(qū)CLK上而不是來(lái)自線圈(時(shí)鐘提取器)之信號(hào)中時(shí)鐘信號(hào)的出現(xiàn)。這就要求轉(zhuǎn)換雙穩(wěn)態(tài)288至296的操作并增加時(shí)鐘出現(xiàn)檢測(cè)器，將接觸區(qū)CLK用作其輸入并產(chǎn)生信號(hào)PRSCLK作為提取器220的替換。
然而，這種變換存在各種缺陷。因此，如果按照ISO標(biāo)準(zhǔn)7816用接觸模式進(jìn)行通信，時(shí)鐘信號(hào)僅僅當(dāng)電壓已經(jīng)出現(xiàn)在其它接觸區(qū)之后才出現(xiàn)，而且可以要求合適的測(cè)量以避免分路調(diào)節(jié)器(來(lái)自線圈的遠(yuǎn)距離賦能)在開(kāi)始接觸通信時(shí)超載Vcc。
便攜式裝置的操作參照?qǐng)D8至10的波形圖。說(shuō)明如下。
說(shuō)明以參照?qǐng)D8起始，解釋此物件如何被賦能，以及它如何發(fā)現(xiàn)此時(shí)鐘信號(hào)。
調(diào)諧電路208拾取一部分由終端機(jī)所產(chǎn)生的磁能量。此磁能量相當(dāng)于示于圖8內(nèi)的交流信號(hào)a，它由方塊210整流并由電容器212濾波如圖8所示提供經(jīng)整流和濾波的電壓b。對(duì)一有一峰值電壓10伏特的交流信號(hào)a言，獲得一整流及濾波電壓有大約8.5V的峰值電壓。自然地，此電壓a之振幅，以及由此產(chǎn)生之電壓b，大部分取決于物件和終端機(jī)之間的距離，當(dāng)物件對(duì)終端機(jī)愈接近振幅即增加。此調(diào)節(jié)器級(jí)216用以為此變化作補(bǔ)償，通過(guò)傳送一穩(wěn)定電壓至數(shù)字電路214，典型地為3V范圍的電壓(圖8內(nèi)波形d)。
因此，當(dāng)可遠(yuǎn)離終端機(jī)時(shí)，特別是在其范圍之邊緣時(shí)，此電壓b將相當(dāng)?shù)亟咏?V之要求值，以及b和d之間電壓降將極小，傳送通過(guò)此分路228之電流亦非常小，以及大體上所有由電源電路輸送之電流將用作賦能此數(shù)字電路214。可見(jiàn)，在此情況下流過(guò)此分路228的電流可以低到僅少許微安培(最小偏置電流)。
相反地，當(dāng)此物件非常接近于終端機(jī)時(shí)，此電壓b將為高，以及b和d之間的電位差將亦甚大(若干伏特)，因此流過(guò)此分路228的電流將很高，電阻元件230和分路228隨后耗散此過(guò)量電力。
除了其穩(wěn)定至數(shù)字電路214的電源的純電功能外，此分路調(diào)節(jié)器級(jí)亦對(duì)上述電路之情況提供若干有利點(diǎn)。
首先，當(dāng)此物件接近此終端機(jī)時(shí)，因?yàn)榈拓?fù)載呈現(xiàn)于自調(diào)諧電路208之下游，它將使其能限制b處并因此而在a處電壓的漂移，因?yàn)榇箅娏髁鬟^(guò)此分路，所拾取但并非要求向數(shù)字電路214供的電力完全呈熱的形式發(fā)散。
當(dāng)調(diào)諧電路208的電容器206是以集成單片技術(shù)所實(shí)施之元件時(shí)，那將是特別地有利，因?yàn)榇藢⒈苊庥捎谶^(guò)量電壓使電容器毀壞之危險(xiǎn)。由于對(duì)集成電路的幾何形狀的約束，不可能使電容器具有高擊穿電壓。不幸的是，由于此數(shù)字電路214是圍繞微處理器構(gòu)成，它需要一較大電力供應(yīng)，并因此要有高電位磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)因此在調(diào)諧電路中產(chǎn)生過(guò)剩電壓，除非所提及之防范措施已經(jīng)執(zhí)行。
第二，更詳細(xì)解釋，此分路調(diào)節(jié)器具有對(duì)流向數(shù)字電路的電源電流的瞬間變化進(jìn)行平滑的效果(此電路的功耗不恒定)，并具有避免它們對(duì)用于自物件至終端機(jī)或自終端機(jī)至物件之任一通信之電路的其他構(gòu)件之操作有反應(yīng)之效果。電流上或電壓上不理想之變化可引發(fā)調(diào)制或解調(diào)中的錯(cuò)誤。
最后，當(dāng)物件位于自終端機(jī)之終極范圍處時(shí)，并因此僅自終端機(jī)接收剛好夠用之信號(hào)用以賦能此數(shù)字電路時(shí)，電路之此設(shè)計(jì)用以避免耗費(fèi)任何電力，由于流過(guò)此分路220之電流實(shí)際上為零。因此，所有由調(diào)諧電路所拾取之電力適用于賦能此數(shù)字電路。
此時(shí)鐘提取器電路220用以變換橫越調(diào)諧電路208所拾取之交流電流a成為一串取之適當(dāng)構(gòu)件的時(shí)鐘脈沖c。
信息自終端機(jī)傳送至物件之方式以參照?qǐng)D9之波形圖而說(shuō)明如下。
要傳送信息至物件，此終端機(jī)調(diào)制它產(chǎn)生的磁場(chǎng)之振幅。由于此信息呈二進(jìn)制形態(tài)傳送，該調(diào)制量將信號(hào)振幅減少一個(gè)預(yù)定量，例如至10％。此一減小，例如，相當(dāng)于發(fā)送一邏輯“0”，其振幅仍保留于其為一邏輯“1”之最大處。這可以在圖9內(nèi)如由調(diào)諧電路208所拾取之信號(hào)的波形圖a上見(jiàn)到。
當(dāng)整流和濾波之后，在b處引起整流及濾波之信號(hào)的振幅下降。此振幅下降由振幅解調(diào)器218所控制，它輸出此邏輯信號(hào)e，此信號(hào)施加于數(shù)字電路。
顯然，因?qū)K端機(jī)發(fā)送的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制而產(chǎn)生的振幅下降，對(duì)時(shí)鐘提取器上(信號(hào)c)，或?qū)魉椭翑?shù)字電路(信號(hào)d)的電源電壓，沒(méi)有影響。
如果不同于調(diào)幅之技術(shù)使用于終端機(jī)至物件方向時(shí)，例如相位調(diào)制如在若干早期文件中所教導(dǎo)時(shí)，那么此類調(diào)制沒(méi)有直接影響到本發(fā)明之調(diào)節(jié)器電路的操作；雖然如此，但當(dāng)振幅調(diào)制使用時(shí)，如所解釋，由于完全地具有抗拒各種與選擇振幅調(diào)制技術(shù)相關(guān)聯(lián)之缺點(diǎn)之能力者，故此一電路為特別地有利。
以下參照?qǐng)D10之波形圖說(shuō)明信息自物件回送至終端機(jī)的方式。
如上所述，在所示之實(shí)施例中，傳輸是通過(guò)負(fù)載變化而實(shí)施，亦即，通過(guò)由調(diào)諧電路208所吸收之電流的受控變化。最終，此電阻元件224通過(guò)此組件226而選擇性地轉(zhuǎn)換入電路中；例如，當(dāng)邏輯“0”要發(fā)送時(shí)置于電路中，為邏輯“1”時(shí)則在電路外。
當(dāng)此電阻器在電路中時(shí)，亦即，為一邏輯“0”時(shí)，此電壓a因?yàn)轭~外之負(fù)載而下降。此電阻器之電阻自然地被選擇，使此一電壓降無(wú)論如何能使適當(dāng)電力供應(yīng)至數(shù)字電路予以保存。
雖然如此，當(dāng)在距終端機(jī)之極端范圍時(shí)仍可能有困難。在此環(huán)境下，需要通過(guò)此電阻元件224予以分流以產(chǎn)生此調(diào)制的電流可能太高而不能容許此數(shù)字電路繼續(xù)適當(dāng)?shù)夭僮鳌?br> 在此一情況下，以及在此物件開(kāi)始發(fā)送信息至終端機(jī)之前，最好為數(shù)字電路置于一“低功耗”模式形成一準(zhǔn)備，以便能在電阻元件224內(nèi)消耗更多電流而不會(huì)連累對(duì)數(shù)字電路之電力供應(yīng)。
例如，此將可以通過(guò)數(shù)字電路中微處理器的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，在開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)至終端機(jī)之前，將傳輸例行程序置于隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中(在存取上它消耗極少電力)，并中斷電可擦可編程只讀存儲(chǔ)器(它在存取上消耗可觀之更多電力)。換言之，此數(shù)字電路置于“低功耗”模式中以便使大量電流可用，此電流隨后在調(diào)制電阻器中消耗用以發(fā)送信息至終端機(jī)。
同時(shí)，如果更多調(diào)制電流可以傳送通過(guò)此電阻元件224(給予它以低電阻)，那么此調(diào)制將由終端機(jī)更好地感知，因此使其可能在終端機(jī)處以檢測(cè)裝置來(lái)執(zhí)行任務(wù)，因此使其可能不復(fù)雜和/或提供一較佳信/噪比。
仍然在物件至終端方向中，可以使用其他類型之調(diào)制，或使用各種變換，例如，如上所述，一副載波之調(diào)制，它控制負(fù)載變化以取代直接由待傳輸之信號(hào)調(diào)制負(fù)載。
權(quán)利要求
1．一種便攜式物件(200)，包括多個(gè)電觸點(diǎn)(286)，用以與第一類終端機(jī)通信于一金屬線路上，此終端機(jī)本身包括多個(gè)相應(yīng)的電觸點(diǎn)，還包括一線圈(202)，用以與第二類終端機(jī)(100)作非接觸式通信，此第二類終端機(jī)傳輸一調(diào)制的電磁場(chǎng)以傳送數(shù)據(jù)，此便攜式物件的特征在于對(duì)于由終端機(jī)所發(fā)送以及由一時(shí)鐘信號(hào)計(jì)時(shí)的數(shù)據(jù)，它包括時(shí)鐘檢測(cè)器裝置(220)，根據(jù)收到信號(hào)中時(shí)鐘(CLK)信號(hào)之出現(xiàn)或未出現(xiàn)之作用以變更便攜式物件之操作。
2．如權(quán)利要求1所述的便攜式物件，其特征在于時(shí)鐘檢測(cè)器裝置(220)檢測(cè)線圈所拾取信號(hào)中的時(shí)鐘信號(hào)(CLK)。
3．如權(quán)利要求2所述的便攜式物件，其特征在于包含整流器及濾波器裝置(210)(212)，用以在非接觸式通信模式中，從線圈所拾取之電磁場(chǎng)為此物件獲得一直流電源電壓(d)，其中檢測(cè)器裝置的輸入接收呈現(xiàn)在線圈和整流器及濾波器裝置之間的信號(hào)。
4．如權(quán)利要求2所述的便攜式物件，其特征在于包含用以解調(diào)線圈所拾取信號(hào)的裝置(218)，以便從其提取通信數(shù)據(jù)。
5．如權(quán)利要求3和4結(jié)合構(gòu)成的便攜式物件，其特征在于此解調(diào)器裝置為振幅解調(diào)器裝置(218)，根據(jù)整流器和濾波器級(jí)(210,212)輸出端所傳送的信號(hào)(b)上操作。
6．如權(quán)利要求3至5任一項(xiàng)所述的便攜式物件，其特征在于，包含自整流器和濾波器裝置之下游的調(diào)節(jié)器裝置(216)，用以穩(wěn)定此直流電壓，以及可選擇的抑制裝置，用以在時(shí)鐘檢測(cè)器裝置的控制下抑制調(diào)節(jié)器裝置。
7．如權(quán)利要求1至6任一項(xiàng)所述的便攜式物件，其特征在于包含通過(guò)在線圈接頭處的負(fù)載調(diào)制，用以在非接觸模式中將數(shù)據(jù)從便攜式物件傳送至終端機(jī)的裝置。
8．如權(quán)利要求7所述的便攜式物件，其特征在于由數(shù)據(jù)傳輸裝置所實(shí)施的調(diào)制是通過(guò)分頻檢測(cè)器裝置所輸送的時(shí)鐘頻率所產(chǎn)生的對(duì)副載波的調(diào)制。
9．如權(quán)利要求7或8所述的便攜式物件，其特征在于此電路能操作于兩種功耗模式，以標(biāo)稱功耗以及以低功耗，其中配備這樣裝置，用以在數(shù)據(jù)傳輸裝置開(kāi)始實(shí)施該調(diào)制之前使電路置于低功耗模式中。
10．如權(quán)利要求1至9任一項(xiàng)所述的便攜式物件，其特征在于此時(shí)鐘檢測(cè)器裝置控制用于通信和/或信號(hào)處理和/或接收數(shù)據(jù)處理的協(xié)議。
11．如權(quán)利要求1至10任一項(xiàng)所述的便攜式物件，其特征在于包含轉(zhuǎn)換裝置(288～296)，在時(shí)鐘檢測(cè)器裝置的控制下，用以中斷便攜式物件之電觸點(diǎn)(286)和其他電路之間的連接，以便能在無(wú)論何時(shí)此便攜式物件通過(guò)非接觸式路徑通信時(shí)，中斷該連接。
12．如權(quán)利要求3至11任一項(xiàng)的便攜式物件，其特征在于進(jìn)一步包含，在整流器和濾波器級(jí)(210,212)之下游的穩(wěn)定器級(jí)(216)，它包括一分路調(diào)節(jié)器元件(228)與待賦能的電路呈并聯(lián)地安裝于其電源接頭(VCC,GND)之間，并與串聯(lián)連接于電路之電源線中的電阻組件(230)相關(guān)聯(lián)，此分路調(diào)節(jié)器元件分流電路之電源電流之一可變分量，致使此電阻元件和分路調(diào)節(jié)器元件消散不為電路操作所需要的任何過(guò)剩電力者，由此而以相應(yīng)方法穩(wěn)定橫越電路接頭之電源電壓(d)，限制上游調(diào)諧元件之接頭處的電壓偏移(a)，并防止電流消耗上的變化對(duì)待解調(diào)信號(hào)的振幅在上游有任何影響。
13．如權(quán)利要求12所述的便攜式物件，其特征在于包含用以選擇性地及暫時(shí)性地抑制分路調(diào)節(jié)器之操作的裝置(240)。
14．如權(quán)利要求12及13結(jié)合構(gòu)成的便攜式物件，其特征在于分路調(diào)節(jié)器之操作的選擇性及暫時(shí)性抑制是響應(yīng)于對(duì)經(jīng)由接觸而傳送型的通信進(jìn)行檢測(cè)而應(yīng)用的。
15．如權(quán)利要求1至14任一項(xiàng)所述的便攜式物件，其特征在于此整個(gè)電子電路(202,204)，除調(diào)諧元件之線圈(202)以外，均采用集成單片技術(shù)制成。
全文摘要
便攜式物件(200)包括多個(gè)電觸點(diǎn),它通過(guò)電的通道與第一類終端通信,該終端本身包括多個(gè)相應(yīng)的電觸點(diǎn),以及線圈(102),與第二類終端(100)進(jìn)行非接觸通信,該終端用以在發(fā)送數(shù)據(jù)的調(diào)制的電磁場(chǎng)進(jìn)行發(fā)送。終端發(fā)送的數(shù)據(jù)由時(shí)鐘信號(hào)定時(shí),且便攜式物件包括時(shí)鐘檢測(cè)裝置(220),根據(jù)收到的信號(hào)尤其是線圈所拾取的信號(hào)中時(shí)鐘信號(hào)(CLK)的出現(xiàn)或未出現(xiàn)修改便攜式物件的功能。這些裝置可以采用特別的通信和/或信號(hào)處理和/或接收數(shù)據(jù)處理的監(jiān)督協(xié)議,以及用以中斷便攜式物件電觸點(diǎn)與其它電路之間連接的裝置。
文檔編號(hào)G07B15/00GK1214135SQ9719320
公開(kāi)日1999年4月14日 申請(qǐng)日期1997年12月10日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月10日
發(fā)明者弗雷德里克·韋豪斯基 申請(qǐng)人:革新工業(yè)股份有限公司