在具有中央和外围电路的便携智能物体中的电感耦合交换的制作方法

专利名称：在具有中央和外围电路的便携智能物体中的电感耦合交换的制作方法
技术领域：
本发明的领域为卡片或转发器之类的智能便携物体，尤其是在此类物 体内靠电感耦合进行的数据交换。
背景技术：
已经有借助卡片，电子标签或类似物这样的智能便携物体来进行访问 控制，识别或数-椐处理(显示，登陆)方面的申请。 下面将列举这些本发明领域内的文献。
文献EP0057602描述了 一种收费服务的智能便携物体。这种装置包括 有集成电路芯片，通过总线成组地组合在一起的导线，以及装置的其他元 件，包括天线，显示屏以及输入键盘。可见这篇文献仅提供了只能通过非 4妻触连4妻与外部站进行通讯的内部元件。
文献US6073855B描述了一种用于信息和数据的接收，维护以及传送 的设备。这种设备包含一个主机，至少两个平行设置在专用间隔内的 PCMCIA格式的卡片， 一个在PCMCIA卡之间提供通讯的接口 。这个通讯 接口能够传送数据，为了加速信息和数据的传送，例如通过电容，光或电 感耦合，传送的信息通常必须经过在物理上把PCMCIA卡连接到主机上的 标准总线。由于这篇文献是为了加快传送速度，因此没有规定采用非接触 连接，如采用我们的CEM1024来取代物理连接。
文献US5537126描述了一种用电子显示标签在交易地点显示信息的 系统。这种标签与导体电磁耦合，其中使用控制电路产生包含标签和数据 地址的信息信号，使用调制电路将交流电流转换为信息信号，并把产生的 信息信号供给导体，用以把信号传送给显示标签。其中每个标签都配备有 与导体耦合的电磁线圈，每个显示标签都配备有手动初始化开关，在标签内还设置有4鼓处理器和内存储器。
文献DE4138131中描述了一种由太阳能传感器供能的卡片，这种卡 片带有4毁处理器，显示屏，以及集成存储器，其中卡片与读/写才莫式的外 部单元之间的通讯方式是非接触的，例如通过光，电容或电感传送。微处 理器，存储器，显示器以及太阳能传感器通过导体在物理上连接到卡的内部。
文献DE19604206描述了 一种用于传送安全数据的智能便携物体。这 种智能便携物体采用信用卡的形式，其具有由塑料材料制成的卡体。在卡 的局部内封装有带有功能键的键区。在键区下，电导^M&矩阵内的行和列 连接在一起，成为控制单元。智能便携物体还配备有嵌入本体内的天线。
文献US4874934描述了一种卡片，这种卡片由中央处理单元、数据存 储器、程序存储器、以及芯片的显示和控制部分组成，这些卡片的元件在 物理上连接在一起。
可见，包含能够通过与站的电感耦合来发送或接收数据的非接触通讯 接口的非接触智能便携物体已经是公知的。通常，非接触通讯接口包括与 电容连接的天线线圈，以及集成电路，诸如芯片或另外的元件。非接触智 能便携物体具有显示器之类的外围电路，以及与外围电路相连接的芯片。 其中芯片执行识别和/或鉴别功能，相对于显示器所谓的"外围"显示功 能来说，其被认为是"主要"或"重要"功能。
这些外围设备,例如显示器所具有的缺陷表现在操作电压和电流和方 面，其4喿作电压和电流难于与芯片的操作电压和电流兼容。此外，芯片和 外围设备之间的连接对智能便携物体的生产成本也非常不利。

发明内容
已经定义在权利要求中的本发明的目在于纠正这些缺陷。 借助本发明，在外围电路和中央电路之间交换的数据都经过站，这使
得可以省略外围电路和中央电路之间的连接，结果使外围电路简单和安装廉价。


图1是根据本发明的具有两个非接触通讯接口的转发器的示意图。 图2示意性地示出了根据本发明的，能够不接触地进行通讯并且配备
有显示器的智能便携物一沐；
图3示意性地示出了根据本发明的，配备有形成芯片的集成电路，形
成显示器的非接触电路，以及形成键区的非接触集成电路的非接触智能便 携物体。
具体实施例方式
在图1中，智能便携物体2包括非接触通i凡接口4，非接触通ifl接口 4包括连接到集成电路上的天线线圈Ll,在此集成电路指的是芯片。芯片 6执行识别和/或鉴别功能，也就是"中心"或"主要"功能。
在此智能便携物体指任何能够借助电磁场来进行检测或通讯的设备 或装置，例如可以是芯片卡，电子标签或类似设备。
智能便携物体2还包括另一非接触通ifl接口 8，该通讯接口 8又具有 另一天线线圈L2。
天线线圈L2的插头10和12连接到集成电路14上，完成外围功能， 由此;f皮称为是外围设备14。在附图中，外围设备14是外围显示器。在其 他设计中，外围设备14也可以是键区，传感器，例如生物、发光二极管 或类似物。
与芯片6的识别和/或鉴别功能，也就是"中央"或"主要"功能相 比，外围设备14执行所谓的"外围"功能，在此为显示功能。
根据本发明的智能便携物体2能够不接触地或以一定距离与阅读器 或包括天线22的站20进行通讯。
此处，站20是发送/接收装置，设置有可以以给定频率产生电磁场 的天线。
形成站20的装置的天线22使得可以对电磁场进行调制，并且测量电 磁场中的4展动。为此，站20的天线22通常包括一个或多个线圈。物体2 和站20之间的电感耦合是当物体2距离站20 —定距离，也被称作"邻近" 时实现的。才艮才居物体2和站20，该距离大约从几毫米到几米。
在此电路14包括显示区16。当线圈L2与站20的天线22电感耦合时，电路14能够由线圈L2中感应的电流供能。电路14也能够从此感应电流
中提取用于显示的信息。
在实践中，感应电流来自站20，例如标记阅读器或芯片卡阅读器发 射的电磁场。在附图2中，智能便携物体2是IS07816格式，非接触或混 合式的芯片卡，混合式即既具有带触头的接口也具有不带触点的接口 。
在后一种全情况中，混合式芯片卡与具有带触头的通讯接口和不带触 头的通i凡接口的阅读器(未示出)共同工作。
在图1或2中，通过物体2的工作频谱，来获得天线L2的端子上高 电压。由于显示器，特别是带有余屏的显示器必需高电压，因而本发明能 够结合这种外围i殳备14。
实践中，这样选择由第 一通讯接口 4和第二通ifl接口 8形成的谐振电 路，使两者调谐到相互接近的频率，并且使靠线圈L1和L2的耦合产生的 频率与站20所需的频率相适。
根据实施例，外围设备14是非接触显示器或是标准的可以买到的显 示器，设置有控制装置(驱动器)，该控制装置具有借助串行链路来进行 数据交换的协议。在后一种情况下，匹配电路用于从线圈L2中感应的电 流产生完成外围il备14的功能所需的所有信号。
根据本发明的另一实施例，外围设备14完成输入键区功能。形成键 区的外围设备14也是非接触型的。此外围设备14能够通过电磁场，按照 与芯片6或上面提到的显示器相同的方式，并且根据称作电磁场调制的相 同的原则，与非接触阅读器进行对话。
特别是，形成非接触键区的外围设备14使得可以省略终端诸如站20 上的键区。可见，这种外围设备14有助于降低系统的成本，特别是有助 于提高站20的安全性；这是由于与外界直接连接的站20的键区对于外部 攻击来讲是最容易入侵的进入点。
此外，外围设备14供有电流，也就是i兌由感应电流"自供能"，密 码的输入4吏得更加难于侦察出在站上^t区20上输入的密码。
在一个示例中，智能便携物体2包括几个外围设备，诸如非接触键区 和显示器。因此，在图3中，在智能便携物体2中结合有两个非接触外围电路，其中一个形成显示器14，另一个形成键区30。形成非接触键区30 的电路包括几个键32。键区30具有能够向阅读器或站20发送相应于用户 按压的键32信息的谐振电路。
相似地，与另一谐振电路相联的非接触发光二极管(没有示出)使得 可以借助显示器，确认智能便携物体2内的所有非接触外围电路都由电磁 场供电。
在一个实施例中，站20根据由电流标准，例如IS014443确定的协议， 借助振幅调制与形成芯片6的集成电路交换数据。
使用其特征与芯片6和阅读器20之间的调制不同的振幅调制，进行 与形成非接触键区30,非接触显示器14，以及非接触发光二极管的电路 的数据交换，使得阅读器可以选择所述的非接触外围元件。
例如，在与非接触显示器14单向交换的情形中，显示器14只需要接 收数据。这样，规定根据比集成电路6和相关的天线线圏Ll的作用更低
的速率来调制天线线圈L2。
因此，对应于l^幅调制率为100%,间歇时间为3纟毁妙，速率为每秒 106千位的在芯片6和站20之间的数据交换的IS014443型调制中规定J吏 用更低的数据调制速率，例如10%左右和低于每秒26千位来与显示器14 进行交换。
这样，交换给芯片6的数据只有芯片自己理解。同样地，交换给显示 器14的数才居只有显示器14自己理解。
关于从一M妻触键区30到阅读器20的单向交换,可以使用相似的速率， 以与其他非^妄触外围元件相区别。
例如，通过按压或在键32上施加压力，可以触发例如几赫兹的低频 脉冲发生器，同时脉冲数相应于按压的键码。
然后，阅读器20识别这些对阅读器20的天线线圈22进行调制的月永冲。
阅读器20从中推断出被触发的脉冲。
为了进行非接触外围元件的选择，也可以使用更多其他的高级选择模 式。例如，可以采用防冲突机构，诸如通过选择序列号的防冲突系统。借助本发明，可以使用根据其通过站进行的智能便携物体2与站20 之间的通讯的协议，这样，如果数据项目要想被显示，那么就必须借助电
磁场由站20传送给显示器14。
对于芯片6也是这样，为了显示信息，首先凍-把信息传送给站，然后
站20负责把信息传送给显示器14。
所有由非接触外围元件接收和传送的数据都通过站。 这种协议的优点是给智能便携物体提供至少一个非接触外围元件，这
种元件不需要在智能便携物体的中央处理单元和非接触外围元件之间进
行有线连接。
权利要求
1.一种智能便携物体，包括用于与站通讯的第一和第二接口，至少所述第一通讯接口是通过与所述站电感耦合而发送和/或接收数据的非接触型接口；与所述第一通讯接口连接的外围电路；以及与所述第二通讯接口连接的中央数据处理电路，其中所述外围电路和所述中央电路没有电连接在一起，并且其中所述第一和第二通讯接口包括设置为使得所述中央电路和所述外围电路之间所交换的全部数据都经过所述站的通讯协议。
2. 根据权利要求l的物体，其中所述外围电路属于由包括显示器、键 区、存储器和发光二极管的集成电^各形成的組。
3. 根据权利要求l的物体，其中所述中央电路属于由包括处理单元和 /或存储器的集成电路形成的组。
4. 根据权利要求l的物体，包括多个第一非接触通讯接口，各连接到 各自的外围电路。
5. 根据权利要求l的物体，其中所述第二通ifl接口是通过与所述站的 电感耦合发送和/或接收数据的非接触型接口。
6. 根据权利要求l的物体，其中第二通讯接口是通过与所述站电接触 进行通讯的接触型接口。
7. —种数据交换的方法，其中的智能便携物体包括至少与站通讯 的第一和第二接口 ，至少所迷第一通i礼接口是通过与所述站电感耦合而发 送和/或接收数据的非接触型接口 ；至少一个连接到所述第一通ifl接口的 外围电路；以及与所述第二通iK接口连接的中央数据处理电路，其中所述 外围电路和所述中央处理电路之间没有电连接，所述方法包括以下步骤 无需利用所述外围电路和所述中央电^各之间的任何有线连4妾，经所述站交 换所述外围电路和所述中央电3k间的4^p数据。
8. 根据权利要求7的方法，其中所述数据传输的方向是从中央电路到 所述外围电路，并且还包括以下步骤根据选定的调制对第一通i礼接口上 的负载进行调制，该调制不同于所述第二通ifU妄口的调制。
9. 根据权利要求8的方法，其中所述第一通讯接口上的负载的调制是具有10%左右的数据调制度的幅度调制，而所述第二通ifl接口上的负载调制是具有100%左右的数据调制度的幅度调制。
10. 根据权利要求7的方法，其中所述数据传输的方向是从外围电路 到中央电路，还包括以下步骤根据用于把数据从所述外围电路经由所述 站传送^会所述中央电路的调制来调制所述站上的负载。
11. 根据权利要求7的方法，其中所述数据经所述站在所述外围电路 和所述中央电恭t间进行交换，反之亦然。
12. 根据权利要求7的方法，其中所述智能便携物体包含多个外围电 路，各连接到第一非接触通i礼接口，并且其中所有的在所迷处理电路和各 外围电路之间进行交换的数据都经过所述站。
13. —种在装备有中央数据处理电路的智能便携物体内所用的外围电 路，包括与站电感耦合而没有与所述中央电路直接电连接的通讯接口 ，所能便携物体的所述中央电路交换数据。
14. 根据权利要求13的电路，其中所述外围电路是形成显示器的电路。
15. 根据权利要求13的电路，其中所述外围电路是形成键区的电路。
16. —种智能便携物体，包括连接到第 一无接触接口的数据处理电路，该接口经电感耦合与外部的 站通4言；以及连接到第二无接触接口的外围电路，该接口经电感耦合与所述外部站 进行通讯，所述外围电路与所述数据处理电路电隔离，使得在所述外围电 路和所述数据处理电路之间交换的所有数据经所述站传递。
17. 根据权利要求16的便携物体，其中所述外围电路包括至少显示器、 键盘、传感器和发光装置的其中之一。
18. 根据权利要求16的便携物体，包括多个外围电路，各与所述数据 处理电3各电隔离并连接到各自的与所述站进行通讯的无接触接口 。
全文摘要
本发明涉及一种智能便携物体(2)，至少包含与站(20)通讯的第一和第二通讯接口(8，4)。所述第一通讯接口(8)能够通过与站的电感耦合(20)发送和/或接收数据。根据本发明，物体(2)还包括集成外围电路(4)。在外围电路和中央电路之间交换的所有数据都通过站(20)。
文档编号G06F3/08GK101561861SQ200910126620
公开日2009年10月21日 申请日期2003年1月13日 优先权日2002年1月16日
发明者J·-P·卡鲁亚纳 申请人:格马尔托股份有限公司