电子设备和电子系统的制作方法

电子设备和电子系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及电子设备和电子系统。该电子设备包括：一个或多个存储器；从设备接口；以及电路装置，所述电路装置在操作中：经由所述从设备接口来初始化电荷保持电路；基于经由所述从设备接口接收的电荷保持电路的放电时间的指示来认证从设备；以及基于从设备认证来控制与从设备的交互。
【专利说明】
电子设备和电子系统
技术领域
[0001]本公开内容总体上涉及电子电路，并且更具体地涉及一种用于验证意图与设备合作的产品(配件或耗材)的真实性或来源的电子设备和电子系统。
【背景技术】
[0002]在很多领域，期望能够保证要在设备中使用的产品(例如墨盒、电池、配件等)是原始的或者真实的产品，即设备制造商所认可的产品。为了实现这一目的，与该产品相关联的电子电路中通常存储认证密钥并且当在设备中安装产品或者在产品应当与设备合作时，使用认证密钥来验证产品是真实的。然而，如果密码被窃取并且制造商使得设备制造商不认可的产品商业化，则既然配备有具有正确的密钥的电路，设备将认为这些产品是真实的。
【实用新型内容】
[0003]在实施例中，一种电子设备包括:一个或多个存储器;从设备接口；以及电路，其中电路在操作中:经由从设备接口来初始化电荷保持电路;基于经由从设备接口接收的电荷保持电路的放电时间的指示来认证从设备；以及基于从设备认证来控制与从设备的交互。在实施例中，其中电路在操作中将放电时间的指示与指示期望时长的信息相比较。在实施例中，电路在操作中通过断开与电荷保持电路相关联的电源来对电荷保持电路初始化。在实施例中，与电荷保持电路相关联的电源在其中断开的持续时间是随机的。在实施例中，电路在操作中:经由从设备接口来传输表示要被存储在电荷保持电路中的电荷水平的电压；在持续时间内断开与电荷保持电路相关联的电源；以及通过将与电荷保持电路相关联的电荷的剩余量的指示与期望值相比较来响应于在持续时间的终止时接收到所述指示。在实施例中，电路在操作中:初始化时间计数器并且断开与电荷保持电路相关联的电源;接通电源并且周期性地询问从设备直到从设备响应于询问；基于从设备响应于询问的时间来确定经过的时长；以及将所确定的经过的时长与期望时长相比较。在实施例中，电路在操作中经由从设备接口来传输指示无响应时间段的值。在实施例中，电路在操作中从第三设备接收指示无响应时间段的值。
[0004]在实施例中，一种电子设备包括:电何保持电路;親合到主设备的接口；以及电路，其中电路在操作中通过以下方式来响应于初始化信号:初始化电荷保持电路;生成电荷保持电路的放电时间的指示；以及基于所确定的指示来控制与主设备的通信。在实施例中，控制与主设备的通信包括经由接口来向主设备传输指示。在实施例中，初始化信号包括断开与电荷保持电路相关联的电源。在实施例中，初始化信号包括表示要存储在电荷保持电路中的电荷水平的电压，并且电路在操作中:对电荷保持电路充电；在持续时间的终止时测量电荷保持电路中的电荷的剩余量；以及经由接口向主设备传输表示要与期望值相比较的剩余量的信息。在实施例中，初始化信号包括指示无响应时间段的值，并且电路在操作中通过以下方式来响应于初始化信号:对电荷保持电路充电；以及忽略经由接口接收的询问直到电荷保持的电荷水平对应于无响应时间段的终止。
[0005]在实施例中，一种电子系统包括:具有控制电路的主设备；以及具有电荷保持电路的从设备。其中主设备的控制电路在操作中:控制一个或多个信号以引起从设备对电荷保持电路初始化;接收电荷保持电路的放电时间的指示;基于所接收的电荷保持电路的放电时间的指示来确定从设备的真实性；以及基于所确定的从设备的真实性来控制与从设备的交互。在实施例中，主设备是打印机，并且从设备是打印机墨盒。在实施例中，控制电路在操作中将放电时间的指示与指示期望时长的信息相比较。在实施例中，控制电路在操作中:向从设备传输表示要被存储在电荷保持电路中的电荷水平的电压;在持续时间内断开与电荷保持电路相关联的电源；以及通过将与电荷保持电路相关联的电荷的剩余量的指示与期望值相比较来响应于在持续时间的终止时接收到所述指示。在实施例中，控制电路在操作中:初始化时间计数器并且断开与电荷保持电路相关联的电源;接通电源并且周期性地询问从设备直到从设备响应于询问；基于从设备响应于询问的时间来确定经过的时长；以及将所确定的经过的时长与期望时长相比较。
[0006]实施例提供一种特别地适用于并非永久性地被供电的电路的解决方案。
[0007]实施例提供一种验证与主设备相关联的产品的真实性的方法，其中:设备的第一电子电路初始化产品的第二电子电路的电荷保持电路;并且第一电路解释电荷保持电路的放电时长以判定产品是否真实。
[0008]根据实施例，第一电路将由电荷保持电路递送的表示时间的信息与期望时长相比较。
[0009]根据实施例，第一电路通过断开第二电路的电源来开始评定真实性。
[0010]根据实施例，第二电路的电源停止的时长是随机的。
[0011]根据实施例，第一电路向第二电路通信表示要被存储在电荷保持电路中的电荷水平的电压;第二电路对电荷保持电路充电；第一电路在特定时长内断开第二电路的电源，在所述特定时长的结束时，第二电路测量电荷保持电路中的电荷的剩余量;第二电路向第一电路通信表示这一剩余量的信息；以及第一电路将这一信息与期望值相比较。
[0012]根据实施例，第二电路接收在其间第二电路应当抑制响应第一电路的时间值;第二电路对电荷保持电路充电；第一电路断开第二电路的电源并且初始化时间计数器;第一电路再次接通第二电路并且周期性地询问第二电路直到第二电路响应；以及一旦第二电路响应，第一电路将经过的时长与期望时长相比较，期望时长是第二电路的电荷保持电路的特性的函数。
[0013]根据实施例，由第一电路向第二电路通信所述时间值。
[0014]根据实施例，由第三电路向第一电路和第二电路通信所述时间值。
[0015]实施例还提供一种系统，该系统包括至少一个主设备以及与这一主设备相关联的至少一个产品并且适用于所描述的方法。
[0016]根据实施例，设备是打印机并且产品是墨盒。
[0017]本实用新型的方案针对现有技术中存在的问题，提出了一种电子设备和一种系统，能够通过电荷保持电路来验证意图与设备合作的产品的真实性。
【附图说明】
[0018]图1是将要被描述的实施例作为示例适用于其的类型的系统的示例的块形式的非常简化的表示；
[0019]图2用框图图示了认证方法的实施例；
[0020]图3是能够可控地保持电荷用于时间测量的电路的实施例的示例的简化的电路图；
[0021]图4是通过认证方法的实施例的应用来图示实施例的电荷保持电路的行为的图表；
[0022]图5是认证方法的实施例的框图；以及
[0023]图6是认证方法的另一实施例的框图。
【具体实施方式】
[0024]在随后的描述中，提供大量的具体细节以便尽可能地促进对作为示例提供的实施例的理解。这些实施例可以在具有这些细节的情况下或者没有这些具体的细节的情况下或者在使用其他方法、部件、材料等的情况下来实现。在其他情况下，没有示出或详细描述众所周知的结构、材料或操作以便不模糊实施例的方面。本说明书的框架中对于“一实施例”或“一个实施例”的引用意味着结合该实施例描述的给定的特质、结构或特性被包括在至少一个实施例中。因此，本说明书的各个位置处的诸如“在一实施例中”或“在一个实施例中”等短语的重现不一定指代一个以及相同的实施例。另外，可以在一个或多个实施例中以任何方便的方式来对这些特质、结构或特性进行组合。
[0025]仅为了读者的方便性而非定义实施例的范围或含义而在此提供注释和参考。
[0026]用相同的参考标记来表示不同附图中的相同的元素，除非上下文另外指出。
[0027]为了简洁，仅示出和详述对于理解要描述的实施例很有用的这些步骤和元素。特别地，没有详述在终端侧以及在应答机侧的电路之间交换的信号的生成及其解释，所描述的实施例与信号的生成和解释的一般技术相兼容。在下面的描述中，在提及术语“大致”、“大约”以及“近似”时，表示在10%以内，例如在5%以内。
[0028]图1以块的形式非常示意性地示出了将要描述的实施例适用于其的类型的系统的示例。主设备I (主机)能够接收一个或多个产品2、配件(ACC)或耗材(CONS)或者与一个或多个产品2、配件(ACC)或耗材(CONS) 一起操作。作为应用的具体的示例，主设备是打印机，产品(耗材)是墨盒。根据另一示例，其为使用配件(例如游戏垫、耳机、外壳、盒子等)的电子系统(例如游戏控制台、手机等)。更一般地，其可以是基于主设备(主机)与一个或多个配件或耗材(产品)之间的合作的任何类型的系统。
[0029]耗材或配件的制造商通常寻求保护以避免使用伪造的或者非真实的配件以便向其用户确保原始产品相对于副本或“克隆”的质量和真实性等。例如，期望避免可能的赝品。下文中将参考用于指定非真实的产品的副本，不管它们是盲从的模仿还是更一般地是能够用作真实的产品的类似的产品。
[0030]保护通常包括被引入主设备中的新的产品的认证机制、或者甚至在每次对设备上电或保持处于待机模式时、或者每次使用产品(例如对于每次打印)时的认证。在打印机的示例中，打印机和所有墨盒被配有适合这样的认证的电子电路，例如加密的处理器或者由处理器执行的程序。
[0031]例如，如图1中所图示的，主设备I包括能够通过一个或多个地址、控制和数据总线13来与一个或多个存储器14(MEM)、一个或多个外围设备15(PER)(例如设备I的各种电路)、以及一个或多个输入输出电路16(E/S)进行通信的微控制器类型(yC)的电路12，其中设备能够与产品2通信。
[0032]产品2(不管是耗材还是配件)包括可以被保护的的至少一个电路22(例如微控制器类型)，其包括相同类型的部件(未示出):处理器、易失性和非易失性存储器、朝着与设备I的通信的总线的输入输出接口等。
[0033]在通常的技术中，设备I和产品2共享存储在存储器中的认证密钥，以具有基于其的认证过程。
[0034]在下文中所描述的实施例中，认证不是通过以数字字形式存储的认证密钥的交换来执行，而是基于墨盒的电子电路固有的电气参数。
[0035]实施例使用产品2这一侧的电荷存储元件的放电速度。实施例控制与产品2相关联的电子电路22的电源以确定其真实性。
[0036]图2用框图图示认证方法的实施例。
[0037]产品的电子电路1(在此用块10(主机)来表示)并非仅经由通信总线13而是还通过控制其供电(也就是通过控制电源，例如通过提供电源总线17)来控制产品2、更具体地控制产品中形成从电路(从机)的电子电路22。
[0038]每个从电路22包括能够以可控的方式来保持电荷用于时间测量的电路3。美国专利第8，963，574、8，872，177、8，331，203、8，320，176、8，036，020和8，339，848中描述了这一类型的电路的示例。
[0039]图3是能够可控地保持电荷用于时间测量的电路3的示例的简化的电路图。
[0040]电路3包括第一电容元件Cl和第二电容元件C2，第一电容元件Cl具有连接到浮动节点F的第一电极31以及连接到电压的施加端子33的第二电极32，第二电容元件C2具有连接到节点F的第一电极34以及连接到电压的施加端子36的第二电极35。电路3还包括第三电容元件C3，第三电容元件C3具有连接到节点F的第一电极37以及连接到电压的施加端子39的第二电极38，第三电容元件C3的介电空间被设计成由于其介电常数和/或其厚度而具有随着时间非可忽略的泄露。电容元件Cl具有大于元件C3的电荷保持能力，并且电容元件C2具有大于元件C3但是小于元件Cl的电荷保持能力。电容元件Cl (存储元件)的功能是用于存储电荷。与其电极31的直接接地连接相比，电容元件C3 (流动元件)的功能是相对较慢地对存储元件Cl进行放电。电容元件C2的功能是实现到电容元件Cl中的电荷注入，同时通过在节点F与端子33之间施加电源电压来避免由于存储元件Cl的直接充电而产生的应力(针对流动元件C3)。
[0041]在电荷保持阶段初始化步骤中，端子33和39处于参考电压，例如接地，并且高电源电压(相对于接地为正)Valim被施加给端子36，这引起电容元件Cl的充电。作为变型，为了对元件Cl进行充电，端子39可以被接地，并且端子36和33可以设置为相对于接地分别为正和负的电压。当端子36与33之间不再施加有电源电压时，例如，当电路不再被供电时，存储元件Cl通过流动元件C3以受控方式(相对较慢地)放电。应当注意，也可以在电路仍然被供电时提供受控的放电阶段。在放电阶段期间，端子33、36和39可以保持浮动，或者甚至被设置为相同的参考电压，例如接地。在读取阶段，在放电阶段之后，测量存储元件Cl的剩余电荷(可以对设备供电以做出测量)。将元件Cl的剩余电荷认为是表示在初始化步骤的结束与读取步骤之间经过的时间。
[0042 ]实施例采用这样的电荷保持电路以确定产品2的真实性。
[0043]在实施例中，在每次需要认证时(例如，在每次想在打印机中放入新的墨盒时，在每次对打印机上电时，在针对每次打印每次保持待机模式时等)，电路10 (图2)确定图22的电荷保持电路3是否以期望的方式运行，也就是说，其放电时间是否对应于期望时长。
[0044]电路10因此在其存储器14中包含与真实的产品2的电路3的行为相关的信息。例如，使电路22在制造启用的结束经历测试或特征化阶段以确定其电路3的放电简档。根据另一示例，以充分可复制的形式来形成电路3，使得能够对其时间行为特征化。
[0045]图4是通过认证方法的实施例的应用来图示电路22的电荷保持电路3的行为的图表。
[0046]假定电路10引起电路22的电源并且在测量的初始化步骤中，其引起电路3的充电直到表示电荷保持电路3的节点F处的电压VO的电平。
[0047]然后，在时间TO处，电路10在其选择的时间断开电路22的电源。这一时长可以是固定的时长或者随机时长。
[0048]在这一时长的结束(图4中的时间Tl)处，电路10再次接通电路22并且询问电荷值或者剩余电压测量。这一测量提供表示电压Vl的电平。
[0049]电路22然后向电路10通信所测量的值VI，电路10将这一值与期望值相比较。例如从电路10的存储器中所存储的表格来获得这一期望值。在随机时长的电源切断的情况下，电路1测量这一时长以从电路1的存储器中所存储的图4的特性来提取应当由电路22提供的电压的值。
[0050]根据电路22的电源断开的时长(例如Tl或Tn)，电压测量(例如Vl或Vu)不同。因此电路10能够知道应当在多久之后达到电压电平(随着时间减小)或者在给定时长的结束获得哪个电压值。
[0051]为了解释测量，电路22通信电压值V、对应的时间T或者自己估计时长，如下文中可知。
[0052]电荷保持电路3的响应特定于电路22中所包括的形成电路3的集成电路芯片。因此，这一响应取决于芯片而不同(实际上取决于芯片种类而不同)。具有用不同的技术形成的电路22的非真实的墨盒因此不提供相同的响应并且不被认证。
[0053]根据例如由于制造公差所引起的电路3的响应的可变性，可以提供将这样的公差考虑在内的大致的测量阈值。作为变型，可以使用产品系列的标识符(代码)来向主设备通信不同电路的响应的特性。
[0054]图5是认证方法的实施例的框图。
[0055]主控或主电路10通过向从电路22通信电压VO来开始(块51，V0—从机)。作为变型，由从电路本身在接收到源自主控电路的控制信号时测量电压V0。因此，电路10断开从电路22的电源(块52，断开22) ο电源的这一中断持续确定的或者随机的时间间隔A T。在时间间隔Δ T的结束处，电路10再次接通电路22(块23，接通22)。一旦电路22再次接通，电路22估计(块54，从机测量T/V)对应的时间T或电压V值，并且然后向电路10通信这一值(块55，V或T—主机)。电路1将由电路22传输的值与期望值相比较(块56，主机比较)，期望值是时间间隔A T的函数。
[0056]使用例如主机和/或从机侧存储的变换表来执行电压值与时间值之间的变换。
[0057]如果这一比较产生值的同一性(或者根据期望的测量公差和技术差量的大致同一性)，则真实性被验证(块57，判定)。
[0058]图6是认证方法的另一实施例的框图。
[0059 ]主控或主电路1通过向从电路22通信时长TI的指示来开始(块61，TI—从机)。这一时长由电路22存储并且表示电路22抑制响应于来自电路10的任何询问的时长。然后，电路10断开电路22的电源并且初始化其所包含的时间计数器(块62，断开22，初始化定时器)。电路10然后周期性地询问(63)电路22 ο例如，其将电路22再次接通(块631，接通22)并且发送请求(块633，询问22) ο只要电路22不响应(块634的输出否，响应？)，电路10继续测量经过的时间(循环回到块633)。一旦电路22响应(块634的输出是)，这表示电路22的电荷保持电路已经达到表示时长Tl的电荷水平。电路10然后读取其时间计数器的值(块64，读取定时器)，然后将这一值与其向电路22初始通信(块61)的值相比较以得到真实性判定(块67，判定)。
[0060]在图6的实施例中，电路22不需要向线路10通信数据，这特别地适用于简单的电路22。其因此仅需要利用对询问请求的确认来响应以实现认证判定。
[0061]根据替选实施例，不是由主控电路来向从电路通信时长Tl，而是由第三方电路来向主控电路和从电路传输这一值或者表示这一值的信息(加密的值或密码)，可能是例如由电路10和22与其来远程通信的数据服务器生成的距离，
[0062]可以使用通常的方式来保护主设备与产品之间的交换，例如使用基于产品2和设备I中所包含的密钥的对称或非对称加密。
[0063]已经描述了各种实施例。本领域技术人员很容易想到各种替选、修改和改进。特别地，认证阈值的值的选择取决于应答机部件的击穿电压，并且可以根据应用而变化。另外，基于上文中所给出的功能指示以及通过使用通常本身的电子部件，在本领域技术人员的能力范围内实际实现所描述的实施例。
[0064]这样的替选、修改和改进意在成为本公开内容的部分，并且意在落在本公开内容的精神和范围内。因此，以上描述仅作为示例，而非意在限制。本公开内容仅如所附的权利要求及其等同方案中所定义的进行限制。
[0065]—些实施例采用计算机程序产品的形式或者包括计算机程序产品。例如，根据一个实施例，提供了一种包括被适配成执行以上所描述的方法或功能中的一个或多个的计算机程序的计算机可读介质。介质可以是物理存储介质(诸如例如只读存储器(ROM芯片))、或者盘(诸如数字多功能盘(DVD-R0M)、光盘(⑶-R0M)、硬盘、存储器、网络、或者经由适当的驱动器或经由适当的连接来读取的便携式介质物品，包括用一个或多个条形码或者一个或多个这样的计算机可读介质上存储并且由适当的读取设备可读取的其他相关的代码进行编码)。
[0066]另外，在一些实施例中，其中可以用其他方式来实现或提供一些系统和/或模块和/或电路和/或块，诸如至少部分用固件和/或硬件，包括但不限于一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器、离散电路、逻辑门、标准集成电路、状态机、查找表、控制器(例如通过执行适当的指令，并且包括微控制器和/或嵌入式控制器)、现场可编程门阵列(FPGA)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等以及采用RFID技术的设备、及其各种组合。
[0067]可以将以上所描述的各种实施例组合以提供另外的实施例。可以根据需要修改实施例的方面以采用各个专利、申请以及公开的概念来提供另外的实施例。
[0068]可以鉴于以上详述的描述来对实施例做出这些和其他变化。通常，在所附的权利要求中，所使用的术语不应当被理解将权利要求限于在说明书和权利要求中所公开的具体的实施例，而是应当被理解为包括所有可能的实施例连同这样的权利要求享有的等同方案的全部范围。因此，权利要求不受本公开内容的限制。
【主权项】
1.一种电子设备，其特征在于包括: 一个或多个存储器； 从设备接口；以及 电路装置，所述电路装置在操作中: 经由所述从设备接口来初始化电荷保持电路； 基于经由所述从设备接口接收的电荷保持电路的放电时间的指示来认证从设备；以及 基于从设备认证来控制与从设备的交互。2.一种电子设备，其特征在于包括: 电荷保持电路； 耦合到主设备的接口；以及 电路装置，所述电路装置在操作中通过以下步骤来响应初始化信号: 初始化所述电荷保持电路； 生成所述电荷保持电路的放电时间的指示；以及 基于确定的所述指示来控制与所述主设备的通信。3.一种电子系统，其特征在于包括: 主设备，所述主设备具有控制电路装置；以及 从设备，所述从设备具有电荷保持电路，其中所述主设备的所述控制电路装置在操作中: 控制一个或多个信号以引起所述从设备初始化所述电荷保持电路； 接收所述电荷保持电路的放电时间的指示； 基于接收的所述电荷保持电路的所述放电时间的所述指示来确定所述从设备的真实性；以及 基于确定的所述从设备的所述真实性来控制与所述从设备的交互。4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于所述主设备是打印机，并且所述从设备是打印机墨盒。
【文档编号】G06F13/38GK205608714SQ201520954704
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2015年11月26日
【发明人】J-L·莫达沃, F·马里内特, D·法里森
【申请人】质子世界国际公司, 意法半导体(鲁塞)公司