DE69532637T2

DE69532637T2 - System mit kontaktloser Chipkarte

Info

Publication number: DE69532637T2
Application number: DE69532637T
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki 1-17 Matsubara
Original assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Renesas Design Corp; Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1995-08-25
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2015-12-21
Also published as: EP0762321A3; EP0762321B1; JPH0962808A; EP0762321A2; US5736728A; EP1286301A1; DE69532637D1

Description

TECHNISCHES GEBIET DER ERFINDUNG UND IN BETRACHT GEZOGENER STAND DER TECHNIK
Die Erfindung bezieht sich auf eine auch als IC-Karte bezeichnete kontaktlose Chipkarte, wie sie z. B. als Liftkarte in einem Skigebiet Verwendung findet, sowie auf ein kontaktloses Chipkartensystem.
11 zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein Beispiel für ein kontaktloses Chipkartensystem des Standes der Technik, das z. B. teilweise in der JP-A-04-192 091 offenbart ist. In der Figur bezeichnet die Bezugszahl 1 einen Host-Computer, die Bezugszahl 2 ein mit dem Host-Computer 1 über eine Leitung oder dergleichen elektrisch verbundenes Lese-/Schreibgerät und die Bezugszahl 3 eine kontaktlose Chipkarte, die durch Verwendung von Funkwellen oder dergleichen zur Nachrichtenübertragung Daten ohne elektrischen Kontakt mit dem Lese-/Schreibgerät 2 sendet und empfängt. Bei dem Lese-/Schreibgerät 2 bezeichnet die Bezugszahl 21 eine Steuereinheit, die Bezugszahl 22 eine Modulator/Demodulatorschaltung und die Bezugszahl 23 eine Sende-/Empfangsantenne. Bei der kontaktlosen Chipkarte 3 sind mit 31 eine Sende-/Empfangsantenne, mit 32 eine Gleichrichterschaltung, mit 33 eine Regelschaltung, mit 34 eine Demodulatorschaltung, mit 35 eine Modulatorschaltung, mit 36 eine Steuerschaltung und mit 37 ein als Permanentspeicher dienender E²PROM-Speicher bezeichnet.
Aus der US-Patentschrift 5 214 409 ist eine kontaktlose Datenübertragung mit sog. RFID-Etiketten bzw. Funktranspondern bekannt. Mittels eines Schwellenwertdetektors wird ermittelt, ob die Versorgungsspannung über einem Wert liegt, der für einen zuverlässigen Betrieb erforderlich ist. Der Transponder besitzt einen Speicher mit drei Speicherebenen zur Speicherung eines Identifikations-Zahlenwerts sowie bestimmter Eigenschaften von Tieren.
Der Stand der Technik gemäß der US-Patentschrift 5 345 231, gegenüber dem die Patentansprüche abgegrenzt sind, bezieht sich auf ein kontaktloses, induktives Datenübertragungssystem mit variabler Amplitudenmodulation eines Ladesignals in Abhängigkeit von der variablen Impedanz einer Antenne. Ein Hochfrequenzsignal dient zur Übertragung von Betriebsleistung und eines Systemtaktes zu dem Transponder. Bei einer zu geringen Versorgungsspannung wird der Betrieb des Transponders durch ein Rückstellsignal gesperrt.
Weiterhin ist aus der US-Patentschrift 5 313 112 eine Unterspannungs-Sperrschaltung für einen Mikrocomputer bekannt. Während des Einschaltvorgangs oder bei einer zu geringen Spannung (erster Schwellenwert) wird ein Rückstellsignal zugeführt. Diese Zuführung des Rückstellsignals wird beendet, wenn die Quellenspannung wieder einen über einem zweiten Schwellenwert (der über dem ersten Schwellenwert liegt) liegenden Wert annimmt und wenn eine vorgegebene Zeitdauer abgelaufen ist.
Bei kontaktlosen Chipkarten wird zwischen zwei Kartentypen unterschieden, nämlich zwischen einem eine Stromquelle wie eine Batterie enthaltenden Kartentyp und einem weiteren Kartentyp, bei dem keine Batterie vorgesehen ist, sondern statt dessen die Funkwellen des Lese-/Schreibgeräts 2 zur Erzeugung einer Betriebsspannung gleichgerichtet werden.
Das in 11 veranschaulichte Beispiel bezieht sich auf diesen letzteren Kartentyp.
Nachstehend wird auf Betrieb und Wirkungsweise des in 11 dargestellten kontaktlosen Chipkartensystems des Standes der Technik näher eingegangen.
Das Lese-/Schreibgerät 2 erzeugt in Abhängigkeit von der über den Host-Computer 1 erfolgenden Steuerung stets eine Energieträgerwelle mit einem Trägersignal konstanter Amplitude. Wenn die kontaktlose Chipkarte 3 in die Nähe des Lese-/Schreibgeräts 2 verbracht wird, wird die von der Sende-/Empfangsantenne 23 des Lese-/Schreibgerätes 2 abgegebene Energieträgerwelle über die Sende-/Empfangsantenne 31 in der kontaktlosen Chipkarte 3 zu der Gleichrichterschaltung 32 übertragen, die eine Gleichrichtung der empfangenen Energieträgerwelle zur Erzeugung einer Gleichspannung von z. B. 5 V vornimmt. Die Regelschaltung 33 regelt hierbei die Gleichrichterschaltung 32 derart, dass die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 32 während eines Datenempfangs konstant gehalten wird. Die von der Gleichrichterschaltung 32 abgegebene Gleichspannung wird als Betriebsspannung verschiedenen internen Schaltungsanordnungen der kontaktlosen Chipkarte 3 zugeführt.
Sodann erfolgt eine Datenübertragung von dem Host-Computer 1 über das Lese-/Schreibgerät 2. Die Daten werden hierbei von der Sende-/Empfangsantenne 23 des Lese-/Schreibgerätes 2 durch Phasenmodulation des vorstehend beschriebenen Trägersignals übertragen. In der kontaktlosen Chipkarte 3 werden die Daten über die Sende-/Empfangsantenne 31 der Demodulatorschaltung 34 zugeführt, woraufhin die demodulierten Daten in die Steuerschaltung 36 eingegeben werden. Die Steuerschaltung 36 decodiert sodann die demodulierten Daten zur Durchführung verschiedener Operationen in Abhängigkeit von dem Decodierungsergebnis.
Wenn beispielsweise im Rahmen dieser Vorgänge eine Identifikationskarte Informationen abgeben bzw. übertragen soll, liest die Steuerschaltung 36 die in dem in der Karte als nichtflüchtiger Datenspeicher enthaltenen E²PROM-Speicher 37 gespeicherten ID-Informationen aus, woraufhin die Modulatorschaltung 35 die ausgelesenen Daten moduliert und sodann die modulierten Daten als Funkwellen über die Sende-/Empfangsantenne 31 zu dem Lese-/Schreibgerät 2 gesendet werden.
Wenn dagegen beispielsweise im Rahmen dieser Vorgänge Daten in die kontaktlose Chipkarte eingeschrieben werden sollen, führt die Steuerschaltung 36 einen Schreibbefehl zum Einschreiben von Daten in den E²PROM-Speicher 37 aus.
Das Lese-/Schreibgerät 2 wird von dem Host-Computer 1 dahingehend gesteuert, dass die Steuereinheit 21 des Lese-/Schreibgeräts 2 die Modulator/Demodulatorschaltung 22 zum Senden und Empfangen von Daten steuert, d. h., beim Senden von Daten über das Lese-/Schreibgerät 2 werden die Daten von der Modulator/Demodulatorschaltung 22 moduliert und die modulierten Daten sodann als Funkwellen über die Sende-/Empfangsantenne 23 zu der kontaktlosen Chipkarte 3 gesendet, während beim Empfang von Daten durch das Lese-/Schreibgerät 2 die von der Sende-/Empfangsantenne 23 empfangenen Funkwellen von der Modulator/Demodulatorschaltung 22 demoduliert und die demodulierten Daten sodann in die Steuereinheit 21 eingegeben werden.
Bei der vorstehend beschriebenen kontaktlosen Chipkarte und dem kontaktlosen Chipkartensystem des Standes der Technik wird somit die Energieversorgungsspannung für den Betrieb der verschiedenen internen Schaltungsanordnungen in der kontaktlosen Chipkarte durch die empfangenen Funkwellen erzeugt. Wenn sich daher die elektrische Feldstärke der von der Antenne 31 empfangenen Funkwellen in Abhängigkeit von der Entfernung zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3 verändert, tritt das Problem auf, dass dies zu einem instabilen Betrieb der verschiedenen internen Schaltungsanordnungen der kontaktlosen Chipkarte 3 führen kann.
Außerdem ist in der kontaktlosen Chipkarte 3 der E²PROM-Speicher als nichtflüchtiger Permanentspeicher vorgesehen. Zur Durchführung eines Schreibvorgangs oder Löschvorgangs bei dem E²PROM-Speicher ist somit eine über einem vorgegebenen Spannungswert liegende Spannung erforderlich. Demzufolge tritt das Problem auf, dass bei Schwankungen der Versorgungsspannung ein Schreibvorgang bei dem Speicher nicht mehr mit der erforderlichen Zuverlässigkeit ausgeführt werden kann, sodass die Gefahr besteht, dass Daten im Speicher zerstört werden.
Darüber hinaus ist bei dem bekannten System das Zeitintervall von der Startzeit eines Sendevorgangs der Funkwellen für die Energieübertragung bis zu der Startzeit der Übertragung von Befehlsdaten von dem Lese-/Schreibgerät 2 zu der kontaktlosen Chipkarte 3 festgelegt und umfasst hierbei eine ausreichende Toleranz. Wenn z. B. die Energieversorgungsspannung 60 ms nach dem Beginn des Sendens und damit des Empfangs der Funkwellen erzeugt wird, wird bei dem bekannten System zur Gewährleistung eines zuverlässigen Betriebs des Systems eine Toleranz von 100 ms bis 150 ms vorgegeben, wodurch das Problem auftritt, dass sich auf Grund dieser Toleranz eine Begrenzung der für die Kommunikation zur Verfügung stehenden Zeit ergibt.
Mit Hilfe der Erfindung wird eine Lösung der vorstehend beschriebenen Probleme erzielt, wobei der Erfindung die Aufgabe zu Grunde liegt, eine kontaktlose Chipkarte und ein kontaktloses Chipkartensystem anzugeben, bei denen ein stabiler Betrieb der internen Schaltungsanordnungen durch eine in der kontaktlosen Chipkarte vorgesehene Rückstell-Signalgeneratorschaltung erzielbar ist, sodass die verschiedenen internen Schaltungsanordnungen nur dann in Betrieb genommen werden, wenn die Betriebsspannung über einem vorgegebenen Wert liegt.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine kontaktlose Chipkarte und ein kontaktloses Chipkartensystem anzugeben, bei denen eine zuverlässige Ausführung von Schreib- und Löschvorgängen im Speicher durch eine in der kontaktlosen Chipkarte vorgesehene Rückstell-Signalgeneratorschaltung gewährleistet ist, sodass die verschiedenen internen Schaltungsanordnungen nur dann in Betrieb genommen werden, wenn die Betriebsspannung über einem vorgegebenen Wert liegt.
Darüber hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, ein kontaktloses Chipkartensystem anzugeben, bei dem eine höhere Zuverlässigkeit der Nachrichtenübertragung und eine Verkürzung der bei einer Kommunikation bzw. Nachrichtenübertragung erforderlichen Zeit erzielbar sind, indem eine Basiseinheit darüber informiert wird, dass die Betriebs- oder Versorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte den vorgegebenen Wert überschreitet.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein kontaktloses Chipkartensystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Zielsetzungen und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele, die in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen erfolgt. Es wird in diesem Zusammenhang jedoch ausdrücklich betont, dass die Zeichnungen lediglich zur Veranschaulichung der Erfindung dienen und insofern keine Einschränkung der durch die Patentansprüche definierten Erfindung darstellen. Es zeigen:
1 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer kontaktlosen Chipkarte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
2 ein Schaltbild einer Rückstell-Signalgeneratorschaltung gemäß 1,
3 Signalverläufe, die Spannungsänderungen an jeweiligen Punkten in der Schaltungsanordnung gemäß 2 veranschaulichen,
4 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines kontaktlosen Chipkartensystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
5 Signalverläufe, die Spannungsänderungen an jeweiligen Punkten in dem kontaktlosen Chipkartensystem gemäß 4 veranschaulichen,
6 ein Ablaufdiagramm, das Betrieb und Wirkungsweise des kontaktlosen Chipkartensystems gemäß 4 veranschaulicht,
7 ein Ablaufdiagramm, das Betrieb und Wirkungsweise eines kontaktlosen Chipkartensystems gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung veranschaulicht,
8 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines kontaktlosen Chipkartensystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
9 ein Blockschaltbild des Aufbaus eines kontaktlosen Chipkartensystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung,
10 ein Blockschaltbild des Aufbaus einer kontaktlosen Chipkarte gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
11 ein Blockschaltbild eines Beispiels für den Aufbau eines kontaktlosen Chipkartensystems des Standes der Technik.
BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Ausführungsbeispiel 1
1 zeigt ein Blockschaltbild einer auch als IC-Karte bezeichneten kontaktlosen Chipkarte gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 1 bezeichnen die Bezugszahl 3a eine kontaktlose Chipkarte, die Bezugszahl 30 interne Schaltungsanordnungen, die Bezugszahl 31 eine Sende-/Empfangsantenne, die Bezugszahl 32 eine Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung eines der kontaktlosen Chipkarte 3a über die Sende-/Empfangsantenne 31 extern zugeführten Energieversorgungssignals und Abgabe einer Energieversorgungsspannung, die Bezugszahl 33 eine Regelschaltung, die während einer Zeitdauer von einem Zeitpunkt, bei dem die Energieversorgungsspannung während einer Energieempfangs-Startzeit ansteigt, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem die Energieversorgungsspannung eine zum Betrieb der internen Schaltungsanordnungen 30 erforderliche, vorgegebene Betriebsspannung erreicht, eine der Energieversorgungsspannung im wesentlichen gleiche Ausgangsspannung abgibt und die Ausgangsspannung auf einem niedrigen Pegel hält, nachdem die Energieversorgungsspannung die vorgegebene Betriebsspannung erreicht hat, und die die Gleichrichterschaltung 32 steuert, indem die Energieversorgungsspannung auf der vorgegebenen Spannung gehalten wird, wenn die Energieversorgungsspannung die vorgegebene Spannung zu überschreiten beginnt, die Bezugszahl 34 eine Demodulatorschaltung, die Bezugszahl 35 eine Modulatorschaltung, die Bezugszahl 36a eine Steuerschaltung, die Bezugszahl 37 einen einen nichtflüchtigen Permanentspeicher darstellenden E²PROM-Speicher und die Bezugszahl 38 eine Rückstell-Signalgeneratorschaltung, die die internen Schaltungsanordnungen 30 während einer Zeitdauer vom Zeitpunkt des Beginns des Anstiegs der Energieversorgungsspannung während einer Energieempfangs-Startzeit bis zum Zeitpunkt des Erreichens einer vorgegebenen Betriebsspannung und während einer Zeitdauer zurückstellt, bei der die Energieversorgungsspannung unter eine Minimalspannung abgefallen ist, was einen normalen Betrieb der internen Schaltungsanordnungen während eines Abfalls der Energieversorgungsspannung am Ende des Empfangs des Energieversorgungssignals gewährleistet, und die die Rückstellung zu anderen Zeiten als der Zeitdauer der Durchführung der Rückstellung aufhebt.
2 zeigt ein Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der in der kontaktlosen Chipkarte 3a gemäß 1 angeordneten Rückstell-Signalgeneratorschaltung 38. In 2 bezeichnen die Bezugszahl 39 eine zwischen die Energieversorgungsspannung V_DD und Masse geschaltete Zwischenspannungs-Einstellschaltung zur Einstellung einer in der Nähe eines niedrigen Pegels liegenden Zwischenspannung, die Bezugszahlen 40 und 41 P-leitende MOS-Transistoren, die die Zwischenspannungs-Einstellschaltung 39 bilden, die Bezugszahl 42 eine eingangsseitig mit der Zwischenspannung beaufschlagte logische Inverterschaltung, deren Ausgangssignal invertiert wird, wenn die Energieversorgungsspannung unter die Minimalspannung abfällt, was einen normalen Betrieb der internen Schaltungsanordnungen bei einem Abfall der Energieversorgungsspannung gewährleistet, die Bezugszahlen 43 und 44 einen P-leitenden MOS-Transistor sowie einen N-leitenden MOS-Transistor, die die logische Inverterschaltung 42 bilden, die Bezugszahl 45 ein Flip-Flop, das über einen ersten Eingang mit dem Ausgangssignal der logischen Inverterschaltung 42 und über einen zweiten Eingang mit der Ausgangsspannung der Regelschaltung 33 beaufschlagt und von der Energieversorgungsspannung zur Abgabe eines Rückstellsignals für die internen Schaltungsanordnungen angesteuert wird, und die Bezugszahlen 46 und 47 ein erstes NAND-Glied und ein zweites NAND-Glied, die das Flip-Flop 45 bilden.
Der P-leitende MOS-Transistor 40 wird von einem Transistor gebildet, bei dem das Fließen eines Stroms im Vergleich zu dem N-leitenden MOS-Transistor 41 erschwert ist, indem die Kanallänge L z. B. so kurz wie 200 μm und die Kanalbreite W so eng wie 2,5 μm gehalten wird, um die Ausgangsspannung der Zwischenspannungs-Einstellschaltung 39 auf dem niedrigen Pegel zu halten. Der P-leitende MOS-Transistor 43 wird ebenfalls von einem Transistor gebildet, bei dem das Fließen eines Stroms im Vergleich zu dem N-leitenden MOS-Transistor 44 erschwert ist, indem z. B. die Kanallänge L auf 100 μm und die Kanalbreite W auf 2,5 μm festgelegt werden.
Nachstehend wird näher auf Betrieb und Wirkungsweise der Schaltungsanordnungen gemäß den 1 und 2 eingegangen.
3 zeigt Signalverläufe zur Veranschaulichung von Spannungsänderungen an jeweiligen Punkten der Schaltungsanordnung gemäß 2. Wenn zunächst die Sende-/Empfangsantenne 31 der kontaktlosen Chipkarte 3a zur Zeit t₀ Funkwellen zu empfangen beginnt, werden die empfangenen Funkwellen von der Gleichrichterschaltung 32 gleichgerichtet, wobei eine Aufladung des in der Gleichrichterschaltung 32 angeordneten Kondensators durch die gleichgerichtete Spannung erfolgt, sodass in der in 3(1) dargestellten Weise die Energieversorgungsspannung V_DD von 0 V auf die Betriebsspannung der internen Schaltungsanordnungen 30 (1) von z. B. 5 V ansteigt. In Verbindung mit diesem Anstieg der Energieversorgungsspannung V_DD steigen auch die unter 3(2) dargestellte Ausgangsspannung der Regelschaltung 33 sowie die unter 3(5) dargestellte und das Rückstellsignal bildende Ausgangsspannung des Flip-Flops 45 in ähnlicher Weise an. Da das Fließen eines Stroms über den P-leitenden MOS-Transistor 40 erschwert ist, nimmt das Potential an einem Punkt A, der den Ausgang der Zwischenspannungs-Einstellschaltung 39 darstellt, in der in 3(3) dargestellten Weise einen Wert von 0,6 V bis 0,8 V an, was in der Nähe des niedrigen Pegels liegt. Da auch das Fließen eines Stroms über den P-leitenden MOS-Transistor 43 in der logischen Inverterschaltung 42 erschwert ist, wird er auch dann nicht unmittelbar durchgeschaltet, wenn er eingangsseitig mit einer dem niedrigen Pegel annähernd gleichen Spannung beaufschlagt wird, sondern seine Durchschaltung erfolgt erst nach einer Zeit t₁. Dies hat zur Folge, dass das Potential an einem Punkt B, der den Ausgang der logischen Inverterschaltung 42 bildet, in der unter 3(4) dargestellten Weise fast den gleichen Verlauf bzw. Wert wie die Spannung V_DD annimmt. Sodann steigt das Potential am Punkt B in der gleichen Weise wie das Potential V_DD an, bis V_DD den Wert 5 V erreicht. Während der Zeitdauer von der Zeit t₀, die die Startzeit für den Empfang der Funkwellen darstellt, bis zu einer Zeit t₂, bei der V_DD den Wert 5 V erreicht, entsprechen die beiden Eingangssignale des Flip-Flops 45 weitgehend dem Potential V_DD. Während dieser Zeitdauer entspricht somit das vom Ausgangssignal des Flip-Flops 45 gebildete Rückstellsignal weitgehend dem Potential V_DD, sodass die internen Schaltungsanordnungen zurückgestellt sind.
Zur Zeit t₂ bei der V_DD die Betriebsspannung der inneren Schaltungsanordnung erreicht, fällt das Ausgangssignal der Regelschaltung 33 von "H" auf "L" ab, wodurch das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 47 auf "H" übergeht. Da einem der Eingänge des NAND-Glieds 46 die am Punkt B anstehende Spannung V_DD zugeführt wird, während am anderen Eingang des NAND-Gliedes 46 das den Pegel "H" aufweisende Ausgangssignal des NAND-Gliedes 47 ansteht, geht das Ausgangssignal des NAND-Gliedes 46 auf "L" über, wodurch der Rückstellzustand aufgehoben wird.
Während der Zeitdauer von der Zeit t₂ bis zu einer Zeit t₃, bei der der Empfang der Funkwellen durch die kontaktlose Chipkarte 3a endet, sodass die Spannung V_DD von dem Wert 5 V abzufallen beginnt, regelt die Regelschaltung 33 die Gleichrichterschaltung 32 dahingehend, dass die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 32 die Betriebsspannung der internen Schaltungsanordnungen von 5 V nicht überschreitet, sondern konstant auf 5 V gehalten wird. Während dieser stabilen Periode der Energieversorgungsspannung zwischen der Zeit t₂ und der Zeit t₃ befinden sich verschiedene interne Schaltungsanordnungen der kontaktlosen Chipkarte 3a in Betrieb.
Wenn sodann der Empfang der Funkwellen zur Zeit t₃ endet, beginnt die Energieversorgungsspannung V_DD abzufallen, wobei beim Unterschreiten eines vorgegebenen Wertes zur Zeit t₄ der P-leitende MOS-Transistor 43 der logischen Inverterschaltung 42 gesperrt und der N-leitende MOS-Transistor 44 durchgeschaltet werden. Der P-leitende MOS-Transistor 43 wird nämlich von einem Transistor gebildet, bei dem das Fließen eines Stroms im Vergleich zu dem N-leitenden MOS-Transistor 44 erschwert ist. Dies hat zur Folge, dass das Potential am Punkt B, das das Ausgangssignal der logischen Inverterschaltung 42 darstellt, von "H" auf "L" übergeht, sodass das vom Ausgangssignal des Flip-Flops 45 gebildete Rückstellsignal den Wert "H" annimmt, der weitgehend dem Pegel der abfallenden Spannung V_DD entspricht. Dieses Rückstellsignal wird den verschiedenen internen Schaltungsanordnungen der kontaktlosen Chipkarte 3a zugeführt und fällt in ähnlicher Weise wie V_DD bis zu einer Zeit t₅ auf 0 V ab.
Da das Rückstellsignal bei der kontaktlosen Chipkarte gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel somit in der vorstehend beschriebenen Weise in Übereinstimmung mit der in der Karte erzeugten Spannung gebildet wird, ergibt sich der Vorteil einer höheren Zuverlässigkeit der Datenverarbeitung in der Karte und der Datenspeicherung.
Ausführungsbeispiel 2
4 zeigt ein Blockschaltbild eines kontaktlosen Chipkartensystems gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die kontaktlose Chipkarte 3a entspricht hierbei der Chipkarte gemäß 1, während der Host-Computer und das Lese-/Schreibgerät dem bekannten System gemäß 11 entsprechen. In 4 bezeichnen somit die Bezugszahl 1 den Host-Computer, die Bezugszahl 2 das mit dem Host-Computer 2 über eine Leitung oder dergleichen elektrisch verbundene Lese-/Schreibgerät, die Bezugszahl 12 eine aus dem Host-Computer 1 und dem Lese-/Schreibgerät 2 bestehende Basiseinheit und die Bezugszahl 3a die kontaktlose Chipkarte zum Senden und Empfangen von Daten durch Verwendung von Funkwellen oder dergleichen ohne jeglichen elektrischen Kontakt mit dem Lese-/Schreibgerät 2. Bei dem Lese-/Schreibgerät 2 bezeichnen die Bezugszahl 21 eine Steuereinheit, die Bezugszahl 22 eine Modulator/Demodulatorschaltung und die Bezugszahl 23 eine Sende-/Empfangsantenne. Bei der kontaktlosen Chipkarte 3a bezeichnen die Bezugszahl 31 eine Sende-/Empfangsantenne, die Bezugszahl 32 eine Gleichrichterschaltung, die Bezugszahl 33 eine Regelschaltung, die Bezugszahl 34 eine Demodulatorschaltung, die Bezugszahl 35 eine Modulatorschaltung, die Bezugszahl 36 eine Steuerschaltung und die Bezugszahl 37 einen E²PROM-Speicher, der einen nichtflüchtigen Permanentspeicher darstellt.
Nachstehend wird auf Betrieb und Wirkungsweise des kontaktlosen Chipkartensystems gemäß 4 näher eingegangen.
5 zeigt Signalverläufe in jeweiligen Bereichen der kontaktlosen Chipkarte 3a beim Senden und Empfangen von Daten zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3a, während 6 ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Operationen bei der Kommunikation zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3a gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung darstellt. Wenn bei dem in den 4, 5 und 6 veranschaulichten Ausführungsbeispiel die kontaktlose Chipkarte 3a in die Nähe des Lese-/Schreibgeräts 2 verbracht wird, empfängt die kontaktlose Chipkarte 3a die von dem Lese-/Schreibgerät 2 abgegebenen Funkwellen, sodass die Gleichrichterschaltung 32 in der kontaktlosen Chipkarte 3a mit der Zuführung der Energieversorgungsspannung V_DD beginnt. In Verbindung mit dem Anstieg der Energieversorgungsspannung V_DD steigen auch die Ausgangsspannung der Regelschaltung 33 und das Rückstellsignal an, sodass die verschiedenen internen Schaltungsanordnungen in der kontaktlosen Chipkarte 3a zurückgestellt werden (von der Zeit t₀ bis t₁ gemäß 5 sowie in den Schritten ST61 und ST62 gemäß 6).
Wenn sodann die Energieversorgungsspannung den Wert 5 V erreicht, geht das Ausgangssignal der Regelschaltung 33 auf "L" über, sodass das Rückstellsignal zur Aufhebung des Rückstellzustands von "H" auf "L" abfällt (Zeit t₁ gemäß 5). Wenn die Rückstellung aufgehoben ist und die Energieversorgungsspannung einen stabilen Konstantwert angenommen hat, werden Befehlsdaten von dem Lese-/Schreibgerät 2 zu der kontaktlosen Chipkarte 3a übertragen (Schritt ST63 gemäß 6). Wenn die Übertragung der Befehlsdaten von dem Lese-/Schreibgerät 2 zu der kontaktlosen Chipkarte 3a abgeschlossen ist, wird der Sendevorgang der Funkwellen von dem Lese-/Schreibgerät 2 zu der kontaktlosen Chipkarte 3a beendet (zur Zeit t₂ gemäß 5), sodass die Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte 3a abzufallen beginnt. Während dieser Abfallzeit werden Antwortdaten von der kontaktlosen Chipkarte 3a zu dem Lese-/Schreibgerät 2 gesendet (Schritt ST64 gemäß 6). Wenn sodann die Energieversorgungsspannung eine Minimalspannung von z. B. 2 V für einen normalen Betrieb der internen Schaltungsanordnungen erreicht, wird erneut das Rückstellsignal erzeugt (zur Zeit t₃ gemäß 5) und die kontaktlose Chipkarte 3a in den Rückstellzustand versetzt, womit die Signalverarbeitungsvorgänge in der Karte abgeschlossen sind (Schritt ST65).
Da bei dem kontaktlosen Chipkartensystem gemäß diesem zweiten Ausführungsbeispiel das Rückstellsignal nur dann aufgehoben wird, wenn die in der kontaktlosen Chipkarte erzeugte Spannung beim Anstieg 5 V erreicht oder solange die Spannung beim Abfallen nicht unter die Minimalspannung für einen Normalbetrieb der internen Schaltungsanordnungen abfällt, erfolgt eine Datenübertragung zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3a und die Datenverarbeitung in der kontaktlosen Chipkarte 3a nur dann, wenn die Energieversorgungsspannung über dem vorgegebenen Wert liegt, wodurch eine zuverlässige Nachrichtenübertragung gewährleistet werden kann.
Ausführungsbeispiel 3
7 zeigt ein Ablaufdiagramm zur Veranschaulichung der Vorgänge bei einer Nachrichtenübertragung zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3a gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Da das Lese-/Schreibgerät 2 und die kontaktlose Chipkarte 3a des dritten Ausführungsbeispiels dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4 entsprechen, erübrigen sich die zugehörigen Zeichnungen und deren Beschreibung.
Wenn bei diesem dritten Ausführungsbeispiel die kontaktlose Chipkarte 3a in die Nähe des Lese-/Schreibgeräts 2 verbracht wird, empfängt die kontaktlose Chipkarte 3a die von dem Lese-/Schreibgerät 2 abgegebenen Funkwellen, sodass die Gleichrichterschaltung 32 in der kontaktlosen Chipkarte 3a mit der Zuführung der Energieversorgungsspannung V_DD beginnt. In Verbindung mit dem Anstieg der Energieversorgungsspannung V_DD steigen auch das Ausgangssignal der Regelschaltung 33 und das Rückstellsignal an, sodass die verschiedenen internen Schaltungsanordnungen in der kontaktlosen Chipkarte 3a zurückgestellt werden (von der Zeit t₀ bis zu der Zeit t₁ gemäß 5 sowie in den Schritten ST71 und ST72 gemäß 7).
Wenn sodann die Energieversorgungsspannung den Wert 5 V erreicht, geht das Ausgangssignal der Regelschaltung 33 auf "L" über, sodass das Rückstellsignal zur Aufhebung des Rückstellzustands von "H" auf "L" abfällt (Zeit t₁ gemäß 5). Wenn die Rückstellung aufgehoben ist und die Energieversorgungsspannung einen stabilen Konstantwert erreicht hat, erhält die Steuerschaltung 36a in der kontaktlosen Chipkarte 3a das Rückstell-Aufhebungssignal und sendet Daten mit der Information, dass die Energieversorgungsspannung den Konstantwert erreicht hat. In Abhängigkeit vom Empfang dieser Daten beginnt das Lese-/Schreibgerät 2 mit der Übertragung von Befehlsdaten zu der kontaktlosen Chipkarte 3a (Schritt ST74). Nach der Übertragung der Befehlsdaten von dem Lese-/Schreibgerät 2 zu der kontaktlosen Chipkarte 3a ist der Sendevorgang der Funkwellen von dem Lese-/Schreibgerät 2 zu der kontaktlosen Chipkarte 3a abgeschlossen, woraufhin Antwortdaten von der kontaktlosen Chipkarte 3a zu dem Lese-/Schreibgerät 2 während einer Zeitdauer übertragen bzw. gesendet werden, bei der die Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte 3a abfällt (Schritt ST75). Wenn hierbei die Energieversorgungsspannung sodann unter den vorgegebenen Wert von z. B. 2 V abfällt, wird die kontaktlose Chipkarte 3a erneut zurückgestellt (Schritt ST76), womit die Sende- und Empfangsvorgänge abgeschlossen sind.
Da bei dem kontaktlosen Chipkartensystem gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel das Lese-/Schreibgerät 2 darüber informiert wird, dass die Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte 3a beim Anstieg 5 V erreicht hat, ist zuverlässig gewährleistet, dass eine stabile Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte 3a beim Sendevorgang von dem Lese-/Schreibgerät 2 zu der kontaktlosen Chipkarte 3a vorliegt, sodass die Nachrichtenübertragung mit hoher Zuverlässigkeit erfolgt. Da außerdem bei diesem Ausführungsbeispiel bei der Zeit bis zum Erreichen des vorgegebenen Wertes der Energieversorgungsspannung die bei dem bekannten System erforderliche Toleranz entfallen kann, verkürzt sich die Kommunikationszeit im System, sodass der Vorteil einer höheren Geschwindigkeit bei der Signal- und Datenverarbeitung im System erzielt wird.
Ausführungsbeispiel 4
8 zeigt ein Blockschaltbild eines kontaktlosen Chipkartensystems gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hierbei entsprechen der Host-Computer 1 und das Lese-/Schreibgerät 2 des vierten Ausführungsbeispiels dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4. In 8 bezeichnet die Bezugszahl 3b eine kontaktlose Chipkarte gemäß diesem vierten Ausführungsbeispiel, während die Bezugszahl 81 eine Bezugsspannungsgeneratorschaltung und die Bezugszahl 82 eine Vergleicherschaltung bezeichnen, die in der kontaktlosen Chipkarte 3b angeordnet sind. Der weitere Aufbau der kontaktlosen Chipkarte 3b entspricht dem Aufbau der kontaktlosen Chipkarte 3a gemäß 4, mit der Ausnahme, dass sich die von der Steuerschaltung 36b durchgeführte Steuerung geringfügig von der Steuerung der Steuerschaltung 36a unterscheidet.
In dem E²PROM-Speicher 37, der als nichtflüchtiger Datenspeicher in der kontaktlosen Chipkarte angeordnet ist, können in Abhängigkeit vom jeweiligen Verwendungszweck wichtige Daten, wie z. B. Guthabendaten oder Geldtransaktionsdaten oder dergleichen, gespeichert werden. Wenn ein Daten-Einschreibvorgang jedoch auf Grund einer abgefallenen Energieversorgungsspannung unzureichend verläuft, kann dies zu einem Verlust oder einer Zerstörung der Daten führen. Zur Verhinderung eines solchen Datenverlustes bzw. einer Datenzerstörung übermittelt das kontaktlose Chipkartensystem gemäß diesem Ausführungsbeispiel durch Verwendung von Funkwellen eine Information von der kontaktlosen Chipkarte 3b zu dem Lese-/Schreibgerät 2, wenn auf Grund eines Spannungsabfalls Daten-Einschreibvorgänge bei dem E²PROM-Speicher 37 nicht mehr möglich sind.
Nachstehend wird auf Betrieb und Wirkungsweise des kontaktlosen Chipkartensystems gemäß 8 näher eingegangen.
In Abhängigkeit vom Eingang der über die Sende-/Empfangsantenne 31 empfangenen Funkwellen erzeugt die Bezugsspannungsgeneratorschaltung 39 eine Spannung, die eine Minimalspannung von z. B. 4,5 V für das Einschreiben von Daten in den E²PROM-Speicher 37 darstellt. Diese Bezugsspannung wird einem der Eingänge des Vergleichers 82 zugeführt. Dem anderen Eingang des Vergleichers 82 wird von der Gleichrichterschaltung 32 die Energieversorgungsspannung V_DD zugeführt. Der Ausgangssignalzustand des Vergleichers 82 wird bei einem Abfallen der Energieversorgungsspannung unter 4,5 V invertiert, wobei das Ausgangssignal des Vergleichers 82 der Steuerschaltung 36b zugeführt wird. Wenn ein Daten-Einschreibvorgang bei dem E²PROM-Speicher 37 während eines Datensendevorgangs und Datenempfangsvorgangs zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3b stattfinden soll, bestimmt die Steuerschaltung 36b in Abhängigkeit vom Ausgangssignalzustand des Vergleichers 82, ob ein Schreibvorgang bei dem E²PROM-Speicher 37 möglich ist oder nicht. Wenn ein Daten-Einschreibvorgang unmöglich ist, übermittelt die Steuerschaltung 36b dem Lese-/Schreibgerät 2 ein Befehlssignal mit der Information, dass ein Schreibvorgang nicht möglich ist.
Während bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel bei der beabsichtigten Durchführung eines Schreibvorgangs unter Bezugnahme auf das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 82 bestimmt wird, ob ein Schreibvorgang möglich ist oder nicht, kann alternativ bei einer stets unterhalb eines vorgegebenen Wertes von z. B. 4,5 V liegenden Energieversorgungsspannung durch Zuführung des Ausgangssignals der Vergleicherschaltung 82 als Unterbrechungseingangssignal zu der Steuerschaltung 36b die gleiche Wirkung erzielt werden, und zwar auch zu anderen Zeiten als während der Durchführung eines Schreibvorgangs bei dem E²PROM-Speicher 37, indem ein Befehlssignal übermittelt bzw. gesendet wird, das angibt, dass Schreibvorgänge von der kontaktlosen Chipkarte 3b zu dem Lese-/Schreibgerät 2 nicht möglich sind, wenn die Energieversorgungsspannung unter einem minimalen Spannungswert liegt, der noch Schreibvorgänge ermöglicht.
Da bei dem kontaktlosen Chipkartensystem bei diesem vierten Ausführungsbeispiel dem Lese-/Schreibgerät 2 von der kontaktlosen Chipkarte eine Information übermittelt wird, die angibt, dass das Einschreiben von Daten in den E²PROM-Speicher 37 unmöglich ist, ergeben sich die Vorteile einer höheren Zuverlässigkeit des Schreibvorgangs bei dem Datenspeicher in der kontaktlosen Chipkarte, einer überlegenen Funktion des kontaktlosen Chipkartensystems sowie einer höheren Zuverlässigkeit des Gesamtsystems.
Ausführungsbeispiel 5
9 zeigt ein Blockschaltbild eines kontaktlosen Chipkartensystems gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Host-Computer 1 und das Lese-/Schreibgerät 2 des fünften Ausführungsbeispiels entsprechen hierbei dem zweiten Ausführungsbeispiel gemäß 4. In 9 bezeichnet die Bezugszahl 3c die kontaktlosen Chipkarte gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel, während die Bezugszahlen 91 und 92 zwei Bezugsspannungsgeneratorschaltungen und die Bezugszahlen 93 und 94 zwei Vergleicherschaltungen bezeichnen, die in der kontaktlosen Chipkarte 3c angeordnet sind. Der weitere Aufbau der kontaktlosen Chipkarte 3c entspricht der kontaktlosen Chipkarte 3b gemäß 8, mit der Ausnahme, dass sich die von der Steuerschaltung 36c durchgeführte Steuerung geringfügig von der Steuerung der Steuerschaltung 36b gemäß 8 unterscheidet.
Bei dem kontaktlosen Chipkartensystem gemäß diesem fünften Ausführungsbeispiel wird der Zustand der Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte 3c überwacht und dem Lese-/Schreibgerät 2 in Abhängigkeit von einer Anforderung des Lese-/Schreibgeräts 2 übermittelt. Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel wird näher auf einen Fall eingegangen, bei dem eine Bestimmung dahingehend erfolgt, ob die Energieversorgungsspannung einerseits 5 V überschreitet und andererseits unter 4,5 V liegt.
Nachstehend wird näher auf Betrieb und Wirkungsweise des Systems gemäß 9 eingegangen.
In Abhängigkeit vom Eingang der über die Sende-/Empfangsantenne 31 empfangenen Funkwellen erzeugt die erste Bezugsspannungsgeneratorschaltung 91 eine Minimalspannung von z. B. 4,5 V, bei der ein Schreibvorgang bei dem E²PROM-Speicher 37 noch möglich ist. Diese Spannung wird einem der Eingänge der Vergleicherschaltung 93 zugeführt, während der andere Eingang der Vergleicherschaltung 93 von der Gleichrichterschaltung 32 mit der Energieversorgungsspannung V_DD beaufschlagt wird. Die zweite Bezugsspannungsgeneratorschaltung 92 erzeugt in Abhängigkeit vom Eingang der über die Sende-/Empfangsantenne 31 empfangenen Funkwellen eine der Betriebsspannung der internen Schaltungsanordnungen entsprechende Spannung von 5 V, die einem der Eingänge der Vergleicherschaltung 94 zugeführt wird. Dem anderen Eingang der Vergleicherschaltung 94 wird von der Gleichrichterschaltung 32 die Energieversorgungsspannung V_DD zugeführt.
Der Ausgangssignalzustand des Vergleichers 93 wird invertiert, wenn die von der Gleichrichterschaltung 32 abgegebene Energieversorgungsspannung unter 4,5 V abfällt. In ähnlicher Weise wird das Ausgangssignal des Vergleichers 94 invertiert, wenn die von der Gleichrichterschaltung 32 abgegebene Energieversorgungsspannung 5 V überschreitet. Die Ausgangssignale der Vergleicher 93 und 94 werden der Steuerschaltung 36c zugeführt. Bei Empfang eines Befehlssignals von dem Lese-/Schreibgerät 2 zur Erfassung und Übermittlung des Zustands der Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte 3c informiert die Steuerschaltung 36c das Lese-/Schreibgerät 2 über den Zustand der Energieversorgungsspannung in Abhängigkeit von den Ausgangssignalen der Vergleicher 93 und 94.
Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel überwacht das System nur zwei Fälle, d. h., einen ersten Fall, bei dem das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 93 einen Spannungsabfall unter 4,5 V angibt, und einen zweiten Fall, bei dem das Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 94 ein Überschreiten des Spannungswertes 5 V angibt. Alternativ kann ein System in Betracht gezogen werden, bei dem weitere Zustände der Energieversorgungsspannung überwacht werden, indem die Anzahl der Bezugsspannungsgeneratorschaltungen und der Vergleicherschaltungen vergrößert wird.
Da bei diesem fünften Ausführungsbeispiel das Lese-/Schreibgerät 2 den Zustand der Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte 3c in Abhängigkeit von den Erfordernissen in Erfahrung bringen kann, lässt sich ein System mit einer höheren Zuverlässigkeit und einer höheren Leistung bei der Datenübertragung und dem Datenempfang zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3c realisieren, da die zu der kontaktlosen Chipkarte 3c zu übertragenden nächsten Befehlsdaten unter Überwachung des Zustands der Spannung in der kontaktlosen Chipkarte 3c ausgewählt werden können.
Ausführungsbeispiel 6
10 zeigt ein Blockschaltbild einer kontaktlosen Chipkarte gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung. In 10 ist mit 3d die kontaktlose Chipkarte gemäß diesem sechsten Ausführungsbeispiel bezeichnet, während die Bezugszahl 101 eine Bezugsspannungsgeneratorschaltung und die Bezugszahl 102 einen Vergleicher bezeichnen, die in der kontaktlosen Chipkarte 3d angeordnet sind. Der weitere Aufbau der kontaktlosen Chipkarte 3d entspricht der kontaktlosen Chipkarte 3a des ersten Ausführungsbeispiels gemäß 1, mit der Ausnahme, dass die von der Steuerschaltung 36d durchgeführte Steuerung sich geringfügig von der Steuerung der Steuerschaltung 36a unterscheidet.
Die kontaktlose Chipkarte gemäß diesem sechsten Ausführungsbeispiel erzeugt bei einem Abfall der Energieversorgungsspannung in der Karte ein Unterbrechungssignal für die Steuerschaltung 36d, bevor eine Rückstellung erfolgt.
Nachstehend wird auf Betrieb und Wirkungsweise der kontaktlosen Chipkarte gemäß 10 näher eingegangen.
In Abhängigkeit vom Eingang der über die Sende-/Empfangsantenne 31 empfangenen Funkwellen erzeugt die Bezugsspannungsgeneratorschaltung 101 eine geringfügig höhere Spannung als eine Rückstellspannung für die internen Schaltungsanordnungen und führt diese Spannung einem der Eingänge der Vergleicherschaltung 102 zu. Wenn z. B. die Energieversorgungsspannung V_DD zur Erzeugung des Rückstellsignals bei einem Abfall der Energieversorgungsspannung 2 V beträgt, erzeugt die Bezugsspannungsgeneratorschaltung 101 eine Spannung von z. B. 2,5 V, die geringfügig höher ist. Dem anderen Eingang der Vergleicherschaltung 102 wird die von der Gleichrichterschaltung 32 abgegebene Energieversorgungsspannung V_DD zugeführt. Wenn die Stromversorgungsspannung unter 2,5 V abfällt, erfolgt eine Inversion des Ausgangssignals der Vergleicherschaltung 102, das der Steuerschaltung 36d zugeführt wird. Die Steuerschaltung 36d erhält somit das invertierte Signal von der Vergleicherschaltung 102 als Unterbrechungssignal zur Ausführung eines abschließenden Vorgangs in der kontaktlosen Chipkarte 3d, bevor die inneren Schaltungsanordnungen in der kontaktlosen Chipkarte 3d zurückgestellt werden. Hierbei erfolgt die Rückstellung der inneren Schaltungsanordnungen in ähnlicher Weise wie im Falle des ersten Ausführungsbeispiels.
Da bei der kontaktlosen Chipkarte gemäß diesem sechsten Ausführungsbeispiel die Steuerschaltung in Erfahrung bringen kann, dass eine Rückstellung der internen Schaltungsanordnungen erfolgen wird, bevor sie tatsächlich zurückgestellt sind, und da sich der Rückstellzustand erst nach Beendigung der auszuführenden Vorgänge herstellen lässt, wird der Vorteil einer höheren Zuverlässigkeit der Datenverarbeitung in der Karte erzielt.
Da die Karte somit dahingehend ausgestaltet ist, dass ein Rückstellsignal in Abhängigkeit von einer in der kontaktlosen Chipkarte erzeugten Spannung gebildet wird, lässt sich eine höhere Zuverlässigkeit bei der Datenverarbeitung und der Datenspeicherung erzielen.
Da ferner die Rückstell-Signalgeneratorschaltung von einer logischen Schaltungsanordnung gebildet wird, ergibt sich der Vorteil einer weiteren Steigerung der Zuverlässigkeit der Datenverarbeitung und Datenspeicherung.
Da ein drahtloses Senden und Empfangen von Daten zwischen einer kontaktlosen Chipkarte und einer Basiseinheit stattfindet, erfolgt die Datenübertragung zwischen der Basiseinheit und der kontaktlosen Chipkarte sowie die Datenverarbeitung in der kontaktlosen Chipkarte nur dann, wenn die Energieversorgungsspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, sodass eine zuverlässige Datenübermittlung gewährleistet werden kann.
Da die kontaktlose Chipkarte dahingehend ausgestaltet ist, dass der Anstieg der Energieversorgungsspannung beim Beginn des Energieempfangs und das Erreichen einer vorgegebenen Betriebsspannung erfasst und eine Basiseinheit darüber in Kenntnis gesetzt wird, und die Basiseinheit erst nach dem Empfang dieser Information mit der Übermittlung von Befehlssignalen und Daten beginnt, ist gewährleistet, dass ein stabiler Zustand der Energieversorgungsspannung in der kontaktlosen Chipkarte vorliegt, wenn eine Datenübertragung von der Basiseinheit zu der kontaktlosen Chipkarte erfolgen soll, wodurch sich der Vorteil einer höheren Zuverlässigkeit der Kommunikation ergibt. Da außerdem die bei einem System des Standes der Technik erforderliche Toleranz bezüglich der bis zum Erreichen des vorgegebenen Wertes der Energieversorgungsspannung notwendigen Zeit sich erübrigt, ergibt sich eine Verkürzung der Kommunikationszeit im System, wodurch sich der Vorteil einer höheren Verarbeitungsgeschwindigkeit des Systems erzielen lässt.
Da außerdem ermittelt wird, dass die Energieversorgungsspannung einen für Schreiboperationen im Speicher erforderlichen Spannungswert überschreitet, und die Basiseinheit davon in Kenntnis gesetzt wird, und da die Basiseinheit die Übermittlung von Befehlssignalen und Daten erst nach Empfang dieser Mitteilung von der Steuerschaltung beginnt, ergeben sich die Vorteile, dass eine höhere Zuverlässigkeit der Einschreibvorgänge bei dem Speicher der kontaktlosen Chipkarte und damit ein System mit höherer Zuverlässigkeit und höherer Leistung bei der Datenübertragung und bei dem Datenempfang zwischen dem Lese-/Schreibgerät 2 und der kontaktlosen Chipkarte 3c erhalten werden kann.
Da die Signalverarbeitungsvorgänge in den internen Schaltungsanordnungen der kontaktlosen Chipkarte in Abhängigkeit von einem das Auftreten eines Rückstellzustands ankündigenden Unterbrechungssignal abgeschlossen werden, indem das Unterbrechungssignal vor einem zur Rückstellung der Steuerschaltung und der internen Schaltungsanordnungen führenden Abfall der Energieversorgungsspannung erzeugt wird, kann die Steuerschaltung in der Karte in Erfahrung bringen, dass eine Rückstellung erfolgen wird, bevor sie in den Rückstellzustand versetzt wird, sodass der Rückstellzustand erst nach Beendigung der auszuführenden Vorgänge hergestellt werden kann, was den Vorteil einer höheren Zuverlässigkeit der Datenverarbeitung in der Karte mit sich bringt.
Bei der vorstehend beschriebenen kontaktlosen Chipkarte, bei der eine Energieversorgungsspannung aus Funkwellen erzeugt wird, die im Rahmen einer drahtlosen Kommunikation von einer Basiseinheit gesendet werden, ist somit eine Rückstell-Signalgeneratorschaltung zur Rückstellung der internen Schaltungsanordnungen vorgesehen, wenn die Stromversorgungsspannung bis zum Erreichen einer vorgegebenen Betriebsspannung ansteigt und wenn sie unter eine Minimalspannung von den Normalbetrieb der internen Schaltungsanordnungen gewährleistenden Spannungswerten abfällt, wodurch Operationen wie Schreibvorgänge in den internen Schaltungsanordnungen stabilisiert und die für die Kommunikation erforderliche Zeit verkürzt werden können.
Im übrigen ist die Erfindung und ihr Schutzumfang durch die nachstehenden Patentansprüche definiert.

Claims

Kontaktloses Chipkartensystem zum drahtlosen Senden und Empfangen von Daten zwischen einer Basiseinheit und einer kontaktlosen Chipkarte, wobei das System die Basiseinheit und die kontaktlose Chipkarte umfasst und die kontaktlose Chipkarte eine zur Gleichrichtung eines von der Basiseinheit empfangenen Energieversorgungssignals vorgesehene Gleichrichterschaltung (32), die eine Energieversorgungsspannung abgibt, die vom Zeitpunkt des Empfangs des Energieversorgungssignals durch die Gleichrichterschaltung bis zum Zeitpunkt des Erreichens eines vorgegebenen Spannungswerts ansteigt und zu einem Zeitpunkt abzufallen beginnt, bei dem die Gleichrichterschaltung das Energieversorgungssignal von der Basiseinheit nicht mehr empfängt, eine von der Energieversorgungsspannung betriebene interne Schaltungsanordnung (30), und eine Rückstell-Signalgeneratorschaltung (38) zur Rückstellung der internen Schaltungsanordnung (30) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückstell-Signalgeneratorschaltung (38) derart ausgestaltet ist, dass die interne Schaltungsanordnung (30) während einer Zeitdauer vom Zeitpunkt des Beginns des Anstiegs der Energieversorgungsspannung bis zu dem Zeitpunkt des Erreichens einer vorgegebenen Betriebsspannung und während einer Zeitdauer zurückgestellt wird, bei der die Energieversorgungsspannung bei ihrem am Ende des Empfangs des Energieversorgungssignals erfolgenden Abfallen unter eine Minimalspannung von Spannungen abfällt, die einen normalen Betrieb der internen Schaltungsanordnung (30) gewährleisten, und die Rückstellung zu anderen Zeiten als der Zeitdauer der Durchführung der Rückstellung aufgehoben wird, die interne Schaltungsanordnung in der kontaktlosen Chipkarte eine Steuerschaltung (36a) für die Ermittlung aufweist, dass die Energieversorgungsspannung eine vorgegebene Betriebsspannung erreicht hat, um der Basiseinheit eine entsprechende Meldung zu übermitteln, und die Basiseinheit (12) eine Steuereinheit (21) zum Beginnen der Steuerung und der Datenübertragung nach dem Empfang der Meldung von der Steuerschaltung (36a) aufweist.
Kontaktloses Chipkartensystem zum drahtlosen Senden und Empfangen von Daten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die kontaktlose Chipkarte eine Regelschaltung (33) aufweist, die während einer Zeitdauer von einem Zeitpunkt, bei dem die Energieversorgungsspannung während einer Energieempfangs-Startzeit ansteigt, bis zu einem Zeitpunkt, bei dem die Energieversorgungsspannung eine zum Betrieb der internen Schaltungsanordnung erforderliche, vorgegebene Betriebsspannung erreicht, eine der Energieversorgungsspannung im wesentlichen gleiche Ausgangsspannung abgibt und die Ausgangsspannung auf einem niedrigen Pegel hält, nachdem die Energieversorgungsspannung die vorgegebene Betriebsspannung erreicht hat, und die die Gleichrichterschaltung (32) steuert, indem die Energieversorgungsspannung in Abhängigkeit von dem durch drahtlose Nachrichtenübermittlung empfangenen Energieversorgungssignal auf der vorgegebenen Spannung gehalten wird, und die Rückstell-Signalgeneratorschaltung (38) eine Rückstellzwischenspannungs-Einstellschaltung (39) zur Einstellung einer in der Nähe eines niedrigen Pegels zwischen der Energieversorgungsspannung und Massespannung liegenden Zwischenspannung, eine eingangsseitig mit der Zwischenspannung beaufschlagte logische Inverterschaltung (42), deren Ausgangssignal invertiert wird, wenn die Energieversorgungsspannung während ihres Abfallens unter die Minimalspannung der den normalen Betrieb der internen Schaltungsanordnung gewährleistenden Spannungen abfällt, und ein Flip-Flop (45) aufweist, das über einen ersten Eingang mit dem Ausgangssignal der logischen Inverterschaltung und über einen zweiten Eingang mit der Ausgangsspannung der Regelschaltung beaufschlagt und von der Energieversorgungsspannung zur Abgabe eines Rückstellsignals zur Rückstellung der internen Schaltungsanordnung angesteuert wird.
Kontaktloses Chipkartensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (36a) der internen Schaltungsanordnung dahingehend ausgestaltet ist, dass erfasst wird, dass die Energieversorgungsspannung bei ihrem Anstieg nach dem Zeitpunkt des Beginns des Empfangs des Energieversorgungssignals die vorgegebene Betriebsspannung erreicht hat, um der Basiseinheit eine entsprechende Meldung zu übermitteln.
Kontaktloses Chipkartensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die interne Schaltungsanordnung (30) der kontaktlosen Chipkarte einen Speicher (37) aufweist, bei dem ein Schreibvorgang nur dann erfolgen kann, wenn die Energieversorgungsspannung über der vorgegebenen Betriebsspannung liegt, und dass die Steuerschaltung (36a) ermittelt, dass die Energieversorgungsspannung die vorgegebene Betriebsspannung erreicht hat, um die Basiseinheit (12) zu informieren.
Kontaktloses Chipkartensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (21) der Basiseinheit (12) dahingehend ausgestaltet ist, dass der kontaktlosen Chipkarte eine Anforderung zur Übertragung des Pegels der Energieversorgungsspannung zugeführt wird, die interne Schaltungsanordnung in der kontaktlosen Chipkarte eine Vergleichereinrichtung (91, 92) zum Vergleichen der Energieversorgungsspannung mit einer Vielzahl von Bezugsspannungen in Abhängigkeit von einer Anforderung der Steuereinheit (21) aufweist, und die Steuerschaltung (36a) dahingehend ausgestaltet ist, dass die Basiseinheit über den Pegel der Energieversorgungsspannung auf der Basis des von der Vergleichereinrichtung ermittelten Vergleichsergebnisses informiert wird.