データキャリア及びデータキャリアシステム
【課題】接触通信用の端子として４個の端子を用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供できるようにする。
【解決手段】外部の通信装置との間で通信を行うための通信プロトコルを格納する通信プロトコル格納手段と、上記外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行うためのコイル用端子が２個配設されたコイル用端子部と、上記外部の通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子として、第１の通信用端子と、第２の通信用端子と、電源電圧用端子と、接地用端子とが配設された接触通信用端子部と、上記第１の通信用端子及び第２の通信用端子に印加される電圧レベルに応じて上記電源電圧用端子と内部回路の電源とを接触状態にしたり、非接触状態にしたりする接続制御手段とを用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を可能にする。
【解決手段】外部の通信装置との間で通信を行うための通信プロトコルを格納する通信プロトコル格納手段と、上記外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行うためのコイル用端子が２個配設されたコイル用端子部と、上記外部の通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子として、第１の通信用端子と、第２の通信用端子と、電源電圧用端子と、接地用端子とが配設された接触通信用端子部と、上記第１の通信用端子及び第２の通信用端子に印加される電圧レベルに応じて上記電源電圧用端子と内部回路の電源とを接触状態にしたり、非接触状態にしたりする接続制御手段とを用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を可能にする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータキャリア及びデータキャリアシステムに関し、特に、データキャリアとリーダ／ライタ装置との間でＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うために用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、データキャリアとリーダ／ライタ装置とからなり、上記データキャリアと上記リーダ／ライタ装置との間でデータを非接触で授受するようにしたデータキャリアシステムが種々の分野で実用化されている。このようなデータキャリアシステムにおいては、データキャリアは内蔵するアンテナでリーダ／ライタ装置がアンテナ回路を介して供給するキャリア周波数の交番磁界を受けて動作電力を得ている。
【０００３】
また、リーダ／ライタ装置が供給する磁界に変調を掛けてコマンドやデータを含む質問信号を送り、データキャリアはこれを復調してリーダ／ライタ装置から送信されるコマンドやデータを受け取るように構成されている。
【０００４】
一方、上記データキャリアから上記リーダ／ライタ装置にデータを送信する場合には、返信する応答信号の内容に応じて、内蔵するアンテナ回路に繋がる負荷を、公知のロードスイッチをオンーオフ動作させて返事を返すようにしている。このようにしてデータキャリアから返事を返す周波数として、リーダ／ライタ装置のアンテナ回路から供給される交番磁界のキャリア周波数に対して、両サイドバンドのサブキャリアを使うように構成されている。
【０００５】
上記データキャリアは、電磁界あるいは電波を利用してリーダ／ライタ装置との間で非接触で情報を送信したり受信したりするために、情報を記憶する記憶部と、情報を非接触で送信または送受信するためのアンテナとを備えて構成されており、ＲＦＩＤ、ＩＣタグ、ＩＤタグ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダ等のような、様々な名称が付けられて種々の分野で使用されている。
【０００６】
上述のようなデータキャリアシステムの応用例として、自動販売機、ゲーム機、電気メータ、ガスメータ、水道メータ、家電、ＯＡ機器、生産設備等にデータキャリアを配設しておき、これらの電子機器の稼動履歴・売上記録・使用量等の情報を上記データキャリアの記憶部に記録しておくことが行われている。
【０００７】
データキャリアは、種々の分野で使用されることにより、その使用形態は様々である。種々の使用形態のうち、リーダ／ライタ装置とＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を選択的に行うことができるようにした「複合データキャリア」が提案されている（例えば、特許文献１を参照）
【０００８】
上記特許文献１に記載の「複合データキャリア」は、図１１に示したように構成されている。図１１において、５１は接点端子部、５２はアンテナコイル部、５３は直流電圧発生部、５４は信号変換部、５５は信号開閉部、５６は第１の信号線列、５７は第２の信号線列、５８は第３の信号線列である。
【０００９】
接点端子部５１は、Ｉ／Ｏコントロール端子と、Ｒ／Ｗコントロール端子と、データ（シリアル）端子と、ライトイネーブル端子と、Ｖ＋（電源）端子と、ＧＮＤ（グランド）端子の６つの端子を有している。接点端子部５１のこれらの５端子は第３の信号線列５８によってＩＣ部を構成するＭＰＵ５９等と接続している。
【００１０】
接点端子部５１は、データ交換およびエネルギー受給のための接触端子部である。エネルギー受給のための接触端子の内のＧＮＤ端子は、複合データキャリア用集積回路におけるＧＮＤ端子と、ＧＮＤ接続線によって電気的に接続されている。複合データキャリア用集積回路は、直流電圧発生部５３、信号変換部５４、信号開閉部５５によって構成される。
【００１１】
アンテナコイル部５２の２本のリード線は直流電圧発生部５３と信号変換部５４とに並列に接続している。アンテナコイル部５２はデータ交換およびエネルギー受給のための非接触端子部である。アンテナコイル部５２はデータ交換とエネルギー受給とに共用されるのであるが、それらは周波数領域および／または時間領域において分離される。周波数領域において分離する場合には、たとえばハイパスフィルター（図示せず）を介してデータ交換を行い、ローパスフィルター（図示せず）を介してエネルギー受給を行う。時間領域において分離する場合には、例えばスイッチング回路（図示せず）により接続の切り替えを行う。
【００１２】
直流電圧発生部５３は、アンテナコイル部５２に誘起された交流電圧を直流電圧に変換する。この変換により得られる直流電圧は信号開閉部５５の開閉制御に用いられる。信号開閉部５５のＳＥ（select enable ）端子に直流電圧（Ｖ'＋）が出力される。
【００１３】
また、この変換により得られる直流電圧はエネルギー受給のための電源である。直流電圧発生部５３で発生する直流電圧（Ｖ'＋）は信号開閉部５５および信号変換部５４、等に供給される。すなわち、複合データキャリア用集積回路に電力を供給する。また、接点端子部５１を用いずアンテナコイル部５２を用い非接触でＩＣカードを動作させる場合には、ＩＣカードのＭＰＵ、等に対しても、ダイオードＤを介して電力を供給する。アンテナコイル部５２には充分な電力が供給され、通常のＩＣカードの利用において、直流電圧発生部５３は直流電圧を所定の電圧値に安定化する機能を有する。
【００１４】
信号変換部５４は、ＭＰＵ等からの信号の復調および／またはＭＰＵ等への信号の変調を行う。信号変換部５４のＳＧ（signal）端子にはアンテナコイル部５２の２本のリード線が接続されている。信号変換部５４が復調した信号は第１の信号線列５６に出力される。また、信号変換部５４が変調する信号は第１の信号線列５６から入力される。
【００１５】
信号開閉部５５は、直流電圧発生部５３の直流電圧が規定電圧の時に第１の信号線列５６と第２の信号線列５７とを電気的に接続し、それ以外の時は電気的に切断する。信号開閉部５５はＳＥ端子に入力される直流電圧によって、電気的に接続するか切断するかの動作を行う。
【００１６】
また、上述したような複合データキャリアの各部は、非接触時に印加される電圧または接触時に印加される電圧により動作している。図１２は、ＲＦアナログ部１２０に設けられている電源制御部１２４において、アナログ部の主電源である整流電圧ＶＤＨを制御する回路の主要な構成部を示している。図１２において、１２４１はリファレンス電圧発生回路、１２４２は比較器、１２４３はＶｃｃレベル検出／セット・リセット回路、１２４４はスイッチ用トランジスタ回路である。
【００１７】
リファレンス電圧発生回路１２４１は、アナログ部の整流電圧ＶＤＨの大きさに係わらず、一定値（例えば、２．５Ｖ）のレファレンス電圧Ｖrefを出力する。Ｖｃｃレベル検出／セット・リセット回路１２４３は、ＶＤＤレベルを測定して、ＶＤＤ端子に印加されているＶＤＤ電圧の大きさが予め設定された一定値以上ならば複合データキャリアを動作状態（セット状態）にする。また、一定値以下ならば複合データキャリアを非動作状態（リセット状態）にする。
【００１８】
比較器１２４２は、レファレンス電圧Ｖrefと電源電圧ＶＤＤとを比較する回路であり、比較結果が、ＶＤＤ≧Ｖrefならば、スイッチ用トランジスタ回路１２４４がオフ動作して、図１２中に矢印で示したように、整流電圧ＶＤＨ→ＶＤＤ間はオン状態となる。また、比較器１２４２の比較結果がＶＤＤ≦Ｖrefならば、スイッチ用トランジスタ回路１２４４がオン状態となる。
【００１９】
【特許文献１】特開２０００―２７６５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述したようなＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアにおいては、接点端子部５１にＩ／Ｏコントロール端子と、Ｒ／Ｗコントロール端子と、データ（シリアル）端子と、ライトイネーブル端子と、Ｖ＋（電源）端子と、ＧＮＤ（グランド）端子の６つの端子を配設して直接通信を行うことを実現している。
【００２１】
接触通信を行うために必要な端子を形成するためのコストは、形成する端子数に比例して大きくなる。また、接触通信を行う場合に、接触不良が発生する危険性は端子数に比例して大きくなる。このため、データキャリアに形成する端子数はできるだけ少ない方が好ましい。
【００２２】
本発明は上述の問題点にかんがみ、接触通信用の端子として４個の端子を用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のデータキャリアは、外部の通信装置との間で通信を行うための通信プロトコルを格納する通信プロトコル格納手段と、上記外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行うためのコイル用端子が２個配設されたコイル用端子部と、上記外部の通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子として、第１の通信用端子と、第２の通信用端子と、電源電圧用端子と、接地用端子とが配設された接触通信用端子部と、上記第１の通信用端子及び第２の通信用端子に印加される電圧レベルに応じて上記電源電圧用端子と内部回路の電源とを接触状態にしたり、非接触状態にしたりする接続制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明のデータキャリアの他の特徴とするところは、上記コイル用端子部を介して行われるＲＦ通信プロトコル、または上記接触通信用端子部を介して行われる接触式シリアル通信プロトコルで用いられるコマンドを制御するコマンド制御手段と、上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れか一方と上記コマンド制御手段とを選択的に接続する接続選択手段と、上記外部の通信装置との間で認証を行うための認証用コマンド、上記外部の通信装置と近接通信を行うための近接通信用コマンド、及び上記外部の通信装置と近傍通信を行うための近傍通信用コマンドを少なくとも保持するコマンド保持手段と、上記コイル用端子部を介して受信した質問信号から、上記外部の通信装置との間で行う認証レベルを解析する認証コマンド解析手段と、上記認証コマンド解析手段の解析結果に基づいて、上記外部の通信装置との間で行う認証処理で使用する認証コマンドを選択する認証コマンド選択手段と、上記認証コマンド選択手段によって選択された認証コマンドを上記コマンド保持手段から読み出す認証コマンド読み出し手段とを有し、上記コマンド制御手段は、上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れが選択されている場合においても、上記通信プロトコル格納手段に格納されている通信プロトコルを用いて通信を行うことを特徴とする。
また、本発明のデータキャリアのその他の特徴とするところは、上記接触式シリアル通信時に外部機器から供給される動作電圧を、外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行う際の動作電力を発生させるＲＦアナログ部を構成する電源制御部に設けられているレファレンス電圧発生回路に供給する動作電圧供給回路を設けたことを特徴とする。
【００２４】
本発明のデータキャリアシステムは、上記の何れかに記載のデータキャリアと、上記データキャリアと通信する外部の通信装置とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、接触通信用の端子として４個の端子を用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供することが可能となり、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアの製造コストを削減することができるとともに、保守管理を容易化することができる。また、接触不良などの事故を端子数の減少に比例して減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明のデータキャリアシステムの実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態のデータキャリア１００は、アンテナ回路１１０、ＲＦアナログ部１２０、セレクタ部１３０、コマンド制御部１４０、記憶部１５０（ＥＥＰＲＯＭメモリ）、第１の接触端子ＣＳ、第２の接触端子ＩＯ０、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤ及びデータ入出力端子ＩＯ１等によって構成されている。ここで、第１の接触端子ＣＳは、第３の接触端子ＶＤＤまたは第４の接触端子ＧＮＤと共用可能であり、内部端子としてみなすことができる。したがって、接触通信を行うために用いられるのは、第２の接触端子ＩＯ０、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤ及びデータ入出力端子ＩＯ１の４個である。
【００２７】
このような構成により、本実施形態のデータキャリアにおいては、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができるように構成されている。接触式シリアル通信を行う場合には、第１の接触端子ＣＳはシリアルクロックの入力用として用いられ、第２の接触端子ＩＯ０は多目的データの入出力用として用いられる。
【００２８】
アンテナ回路１１０は、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の並列共振回路によって構成されている。
ＲＦアナログ部１２０は、整流回路１２１、送信回路１２２、受信回路１２３及び電源制御部１２４等によって構成されている。
【００２９】
セレクタ部１３０は、ＲＦ通信と接触式シリアル通信とを切り替えるためのものである。また、本実施形態のセレクタ部１３０は、ＶＤＤスイッチ回路２００（図２を参照）を内部に設けており、第３の接触端子ＶＤＤを内部回路とを接続したり、その反対に第３の接触端子ＶＤＤを内部回路から分離したりすることができるようにしている。
【００３０】
図２に、ＶＤＤスイッチ回路２００の構成例を示す。
図２に示したように、本実施形態のＶＤＤスイッチ回路２００には、第１の接触端子ＣＳ、第２の接触端子ＩＯ０、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤ、内部電源端子ＶＣＣ、及びＬＳＩの内部信号が入力される内部信号端子ＩＯ ＣＮＴ等が接続されている。
【００３１】
また、ＶＤＤスイッチ回路２００の内部には、主要な論理回路としてＲ―Ｓフリップフロップ２０６，２０４、スイッチング回路２１１等が設けられている。スイッチング回路２１１の一方の固定端子は第３の接触端子ＶＤＤに接続され、他方の固定端子は内部電源端子ＶＣＣに接続されている。
【００３２】
このように接続されたスイッチング回路２１１の可動端子は、ノア回路２０９から出力されるスイッチング信号によってオン／オフ動作する。これにより、オン動作した場合は第３の接触端子ＶＤＤから入力される動作電圧が内部電源端子ＶＣＣに与えられ、データキャリア１００は外部供給の電源で動作する。また、オフ動作している状態においては第３の接触端子ＶＤＤは内部回路から切り離された状態となる。この場合、データキャリア１００は内部で発生した電源で動作する状態となる。
【００３３】
次に、前述のように第３の接触端子ＶＤＤを内部回路に接続したり、内部回路から切り離したりするスイッチング動作の一例を説明する。
内部信号端子ＩＯ ＣＮＴとＲ―Ｓフリップフロップ２０４のセット端子Ｓとが接続されている。また、ノット回路２０２を介してＲ―Ｓフリップフロップ２０４のリセット端子Ｒとが接続されている。なお、本実施形態においては、内部信号端子ＩＯ ＣＮＴは"Ｌｏｗ"固定としている。
【００３４】
また、内部信号端子ＩＯ ＣＮＴは、ノア回路２０３の一方の端子に接続されている。また、上記ノア回路２０３の他方の端子にはノット回路２０１を介して第２の接触端子ＩＯ０が接続されている。そして、ノア回路２０３の出力はＲ―Ｓフリップフロップ２０６のセット端子Ｓに接続されている。
【００３５】
上記Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６のリセット端子Ｒには、ノット回路２０５を介して第１の接触端子ＣＳが接続されている。また、Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６の出力端子Ｑは、アンド回路２１０の一方の端子に接続されている。上記アンド回路２１０の他方の端子には第１の接触端子ＣＳが接続されており、その出力はノア回路２０９の他方の入力端子に接続されている。
【００３６】
次に、上述のように構成されたＶＤＤスイッチ回路２００の切り替え動作を説明する。
（Ａ）第１の接触端子ＣＳ＝"Ｌ"のとき、
この場合、ノア回路２０９の入力は"Ｌ"、"Ｌ"であるため、スイッチング回路２１１はオフ状態となる。したがって、本実施形態のデータキャリア１００は第１の接触端子ＣＳが"Ｌ"のときにはＲＦ用途となる。すなわち、電源ＶｃｃはＬＳＩの内部で整流される。これにより、Ｖｃｃ＝"Ｈ"レベル、第３の接触端子ＶＤＤ＝オープンとなる。
【００３７】
（Ｂ）第１の接触端子ＣＳ＝"Ｈ"、及び第２の接触端子ＩＯ０＝"Ｈ"のとき、
この場合、ノア回路２０９の入力は"Ｌ"及び"Ｈ"のため、出力は"Ｌ"となる。これにより、スイッチング回路２１１はＯＮ動作となる。したがって、本実施形態のデータキャリア１００は第１の接触端子ＣＳが"Ｈ"のときには接触用途となる。電源Ｖｃｃは第３の接触端子ＶＤＤから外部供給される。このため、Ｖｃｃ＝第３の接触端子ＶＤＤとなり、"Ｈ"レベルとなる。
【００３８】
（Ｃ）第１の接触端子ＣＳ＝"Ｈ"、及び第２の接触端子ＩＯ０＝"Ｌ"のとき、
この場合、Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６の入力がセット端子Ｓ及びリセット端子Ｒの両方共に"Ｌ"、"Ｌ"であるので、Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６は１つ手前の状態を保持する。したがって、１つ手前の状態が（Ａ）であったならばオフ状態を保持し、（Ｂ）であったならばオン状態を保持することになる。
【００３９】
コマンド制御部１４０は、認証コマンド制御回路１４１及びセキュリティ部１４２を有している。記憶部１５０は、セキュリティ設定用メモリ１５１及び送信条件設定用メモリ１５２を有している。これらのセキュリティ設定用メモリ１５１及び送信条件設定用メモリ１５２に格納されているコマンドは、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信において共通に使用される。
【００４０】
図７にコマンドの一例を示す。図７に示すように、本実施形態においては、上記セキュリティ設定用メモリ１５１に第１のセキュリティエリア１５１ａ、第２のセキュリティエリア１５１ｂ及び第３のセキュリティエリア１５１ｃを設けている。そして、図７の例では、第１のセキュリティエリア１５１ａの第１番地１−１に「第１のコマンドの１」を格納している。また、第１のセキュリティエリア１５１ａの第２番地１−２に「第１のコマンドの２」を格納している。更に、第１のセキュリティエリア１５１ａの第３番地１−３に「第１のコマンドの３」を格納している。
【００４１】
また、第２のセキュリティエリア１５１ｂの第１番地２−１に「第２のコマンドの１」を格納している。第２のセキュリティエリア１５１ｂの第２番地２−２に「第２のコマンドの２」を格納している。更に、第２のセキュリティエリア１５１ｂの第３番地２−３に「第２のコマンドの３」を格納している。
【００４２】
また、第３のセキュリティエリア１５１ｃの第１番地３−１に「第３のコマンドの１」を格納している。第３のセキュリティエリア１５１ｃの第２番地３−２に「第３のコマンドの２」を格納している。更に、第３のセキュリティエリア１５１ｃの第３番地３−３に「第３のコマンドの３」を格納している。
【００４３】
コマンド制御部１４０の制御に応じて、第１のコマンドの１〜３、第２のコマンドの１〜３、第３のコマンドの１〜３の何れかがセキュリティ設定用メモリ１５１から読み出されてセレクタ部１３０に与えられる。
【００４４】
図５に示すように、本実施形態のデータキャリア１００と通信を行うリーダ／ライタ装置１０は、送信部１１、受信部１２、アンテナ回路１４、及びフィルタ回路１５等によって構成されている。そして、アンテナ回路１４からコマンドやデータをデータキャリア１００に送信し、リーダ／ライタ装置１０とデータキャリア１００との間でＲＦ通信を行う。
【００４５】
送信部１１は、データキャリア１００に送信するコマンドやデータよりなる送信信号を生成するためのものであり、所定のキャリア周波数ｆ0（１３．５６ＭＨｚ）を変調して送信信号を生成している。受信部１２は、データキャリア１００から送信されてきたサブキャリア周波数を復号してデータを復調する。
【００４６】
アンテナ回路１４は、送信部１１から出力される送信信号をデータキャリア１００に送信するとともに、データキャリア１００から送信された応答信号を受信する。以上の構成は、データキャリアシステムにおいて使用されているデータキャリア１００の一般的な構成であるが、本実施形態のデータキャリア１００においては、近接型データ通信と近傍型データ通信の両方を可能にしていることに特徴を有している。
【００４７】
図７に示すように、本実施形態の認証コマンド制御回路１４１は認証コマンド解析部１４１１、認証コマンド選択部１４１２、認証コマンド読み出し部１４１３を有している。
認証コマンド解析部１４１１は、リーダ／ライタ装置１０から送られてくる質問信号４１が「ダイレクト方式コマンド」、「タグ認証方式コマンド」、「相互認証方式コマンド」、「ＰＩＣＣコマンド」、または「ＶＩＣＣコマンド」の何れであるかを判断するためのものであり、判断結果を認証コマンド選択部１４１２に出力する。
【００４８】
認証コマンド選択部１４１２は、認証コマンド解析部１４１１から送られるコマンドの解析結果に応じてリーダ／ライタ装置１０に送信する応答信号４２において使用するセキュリティエリアのコマンド、或いはセキュリティレベルコマンドを選択するものであり、選択する種類のコマンドが格納されているアドレスＡをセキュリティ設定用メモリ１５１、送信条件設定用メモリ１５２に対して指定する。
【００４９】
認証コマンド読み出し部１４１３は、リーダ／ライタ装置１０と通信を行うために使用するコマンドとして、認証コマンド選択部１４１２により選択されたセキュリティエリアまたは送信条件設定用エリアのコマンドのデータＤをセキュリティ設定用メモリ１５１または送信条件設定用メモリ１５２から読み出す。
【００５０】
そして、図１に示したように、セキュリティ設定用メモリ１５１または送信条件設定用メモリ１５２から読み出したコマンドのいずれかをセレクタ部１３０に出力する。
【００５１】
本実施形態のデータキャリア１００において、ＲＦ通信を行う場合には、リーダ／ライタ装置１０から送信される質問信号４１に対して返事を返す応答信号４２に周波数として、図６に示すように、第１のサブキャリア周波数ｆｓｃ１及び第２のサブキャリア周波数ｆｓｃ２のリーダ／ライタ装置のアンテナ回路から供給される交番磁界のキャリア周波数に対して、両サイドバンドのサブキャリアを使用する。
【００５２】
また、本実施形態のデータキャリアにおいては、ＲＦ通信を行う場合に、近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）及び近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）の両方を選択的に使用することができるように構成されている。
【００５３】
図６のキャリア周波数の説明図に示すように、本実施形態においては、本来の近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）として、第１のサブキャリア周波数ｆｓｃ１（８４７．５ｋＨｚ）を使用し、近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣ）として、第２のサブキャリア周波数ｆｓｃ２（４３７．７５ｋＨｚ）を使用するようにしている。なお、受信特性において、中心周波数は１３．５６ＭＨｚ、通信速度は１０５．９４ｋｂｐｓ、変調方式はＡＳＫ（ＮＲＺ）である。また、送信特性において、中心周波数は１３．５６ＭＨｚ、通信速度は１０５．９４ｋｂｐｓ、変調方式はＢＰＳＫ（ＮＲＺ）である。
【００５４】
また、本実施形態においては、負荷の大きさを変えることによりサブキャリア強度を変更することができるようにしている。変更度合いは、ＰＩＣＣコマンド及びＶＩＣＣコマンドのそれぞれにおいて８段階に変更できるようにしている。また、ＰＩＣＣコマンドとＶＩＣＣコマンドとでは、相対比で（１：３）程度となるようにしている。
【００５５】
次に、ＲＦ通信の変調方式と接触式シリアル通信の変調方式について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図３は、ＲＦ通信を行う場合の変調方式を説明する図であり、図３（ａ）はリーダ／ライタ装置１０→データキャリア１００に対して質問信号４１（図５を参照）を送信する場合の変調方式を示している。
【００５６】
この場合、（イ）中心周波数：１３．５６ＭＨｚ、（ロ）通信速度：１０５．９４ｋｂｐｓ、（ハ）変調方式：ＡＳＫ（ＮＲＺ）、（ニ）変調速度：１０〜３０％、で行うようにしている。そして、データ「０」は（振幅：ａ、幅：搬送波（１３．５６ＭＨｚ）の１２８波）としている。また、データ「１」は（振幅：ｂ、幅：搬送波（１３．５６ＭＨｚ）の１２８波）としている。
【００５７】
一方、データキャリア１００→リーダ／ライタ装置１０に応答信号４２を送信する場合には、図３（ｂ）に示すように、イ）中心周波数：１３．５６ＭＨｚ、（ロ）通信速度：１０５．９４ｋｂｐｓ、（ハ）変調方法：負荷変調（負荷変調時リーダ／ライタ装置はＨｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ連続放出が前提）、サブキャリア：８４７．５ｋＨｚ（オプション：４２３．７５ｋＨｚ）、（ニ）変調方式：ＢＰＳＫとしている。
【００５８】
また、接触式シリアル通信においては、図４に示すような方式で行われる。図４はデータキャリア１００への受信タグを示し、図４（ｂ）はデータキャリア１００からの送信タイミングを示している。なお、図４において、「ＣＳ」は非接触／接触動作（Ｖｄｄ内部発生）モードと、外部電源動作モードの切り替え信号を示している。
【００５９】
図４（ａ）に示すように、第１の接触端子ＣＳが「０」から「１」になり、第２の接触端子ＩＯ０にクロック信号（（ＩＯ０）標準：１．６９５ＭＫＨｚ）が入力されると、それがセレクタ部１３０に供給され、セレクタ部１３０によって接触式シリアル通信が行われるように選択される。
【００６０】
そして、データ入出力端子ＩＯ１を介して多目的データの入出力が行われる。データ入出力端子ＩＯ１から多目的データが入力されると、クロック信号の立ち上がりエッジに同期して多目的データが取り込まれる。本実施形態においては、リセット解除後に最初に多目的データが「１」→「０」に変化する時点をタイミングの基準としている。これ以降、基本的に「１ＥＴＵ長」はシリアルクロックの１６周期長としている。
【００６１】
次に、データキャリア１００からリーダ／ライタ装置１０への送信タイミングについて説明する。
図４（ｂ）に示すように、シリアルクロックの立ち上がりに同期してデータ（ＩＯ１）を出力する。この場合も、「１ＥＴＵ長」はシリアルクロックの１６周期長としている。
【００６２】
上述したように、本実施形態のデータキャリアは、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができ、しかもＲＦ通信で使用するＲＦ通信プロトコルと、接触式シリアル通信のプロトコルとを同じ仕様にすることができる。これにより、ＲＦ通信用のコマンド制御回路と、接触式シリアル通信用のコマンド制御回路とを別個に設ける必要を無くして制御回路を単純化することができる。また、２種類の通信プロトコルを用意しておかなくても済むので、コマンドを格納しておくためのメモリ容量を削減することができる。
【００６３】
次に、上述のように構成された本実施形態のデータキャリア１００の使用例を、図８を参照しながら説明する。
図８（ａ）は、装置部品５０にデータキャリア１００を取り付けている様子を示しており、例えば、装置部品５０がベルトコンベア５２上に載置されて装置部品５０の製造工場の各工程において、例えば、「製造番号」、「製造月日」、「材料名」、「出荷日」等の製造情報が書き込まれる。この状態で使用されるのは近接通信用コマンドである。
【００６４】
図８（ｂ）は、ダンボール箱５３に入れられて工場から出荷され、流通管理時に利用される状態を示している。この状態においては、リーダ／ライタ装置１０はダンボール箱５３の外側から質問信号４１を送信するので、データキャリア１００とリーダ／ライタ装置１０との間の距離が近接通信可能な距離よりも遠くなっている。したがって、この状態ではリーダ／ライタ装置１０からは近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）で質問信号４１が送信されてくる。
【００６５】
上記近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）の質問信号４１を送信されたデータキャリア１００は、送信する応答信号４２としては近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）を使用する必要がある。本実施形態のデータキャリア１００においては、上述したように、近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）及び近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）の両方が送信条件設定用メモリ１５２に格納されている。これにより、これらの両コマンドを選択的に使用することができるので、装置部品５０がダンボール箱５３内に収納されている状態においても良好に使用することができる。
【００６６】
また、この場合には、リーダ／ライタ装置１０がデータキャリア１００を認証する「タグ認証」のみならず、データキャリア１００がリーダ／ライタ装置１０を認証する「相互認証」を行う。上記「タグ認証」及び「相互認証」の詳細な説明は、図９のフローチャートを参照しながら後述する。
【００６７】
図８（ｃ）は、装置部品５０がダンボール箱６０に単体で収納されている状態を示している。このような状態の代表例は、装置部品５０が量販店において店頭に並べられている場合が挙げられる。この状態においては、データキャリア１００に格納されている種々の情報の中から「製造番号」、「メンテナンスに係る情報」、「出荷日」、「価格」等の情報が読み出される。
【００６８】
図８（ｄ）は、装置部品５０を装置本体５４内に取り付けて使用している状態を示している。この状態においては、装置本体５４側に配設されているリーダ／ライタ装置５５との距離が至近距離となるので、装置部品５０とリーダ／ライタ装置５５との間の通信は近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）を用いた通信となる。
【００６９】
図９のフローチャートを参照しながら本実施形態のデータキャリア１００を用いたデータキャリアシステムの通信例を説明する。
図９に示したように、最初のステップＳ９０１において、リーダ／ライタ装置１０から質問信号４１が送信されて「パワーオン」となるのを待機している。
【００７０】
そして、リーダ／ライタ装置１０から質問信号４１が送信されることによりデータキャリア１００に動作電力が発生するとステップＳ９０２に進み、上記質問信号４１に基いて認証の有無を判断する。この判断の結果、認証が有る場合にはステップＳ９０３に進み、アンチコリジョン処理の成功を判断する。
【００７１】
アンチコリジョン処理が成功した場合にはステップＳ９０４に進み、「相互認証」か否かを判断する。この判断の結果、「相互認証」ではない場合はステップＳ９０５に進んで「タグ認証」を行う。また、ステップＳ９０４の判断の結果、「相互認証」であった場合にはステップＳ９０６に進んで「相互認証」処理を行う。ステップＳ９０２及びステップＳ９０４におけるセキュリティ判断、上述した認証コマンド制御回路１４１に設けられている認証コマンド解析部１４１１により行われる。
【００７２】
本実施形態のデータキャリア１００は、上述したように、「認証無し」、「タグ認証」及び「相互認証」のように、３つのセキュリティレベルを設定することが可能に構成されている。「認証無し」は、「パワーオン」からステップＳ９０７のコマンド受信状態に直接移行するために、高速なアクセスが可能となる利点がある。
【００７３】
また、ステップＳ９０５において行われる「タグ認証」はタグ（データキャリア）の認証コマンドにより認証を行うので、リーダ／ライタ装置１０は正当なデータキャリア１００であることを認証することができる。この「相互認証」は、チャレンジレスポンス認証方式と呼ばれており、リーダ／ライタ装置１０側で生成した「シード値Ｓ」をデータキャリア１００に送信する。上記「シード値Ｓ」を受信したデータキャリア１００は、演算した「認証値Ｎ」を応答する。
【００７４】
リーダ／ライタ装置１０は、データキャリア１００から送られてきた「認証値Ｎ」が正しいかどうか（正規のタグ）であるかを検証する。なお、「シード値Ｓ」はスクランブルであるため、毎回変更するようにしている。
【００７５】
一方、ステップＳ９０６において行われる「相互認証」処理は、リーダ／ライタ装置１０及びデータキャリア１００の相互に行われる認証である。本実施形態においては、認証の順番はリーダ／ライタ装置１０の認証の後でデータキャリア１００の認証を行うようにしている。
【００７６】
すなわち、ステップＳ９０５で説明した「タグ認証」の処理が終了すると、データキャリア１００側で生成した「シード値Ｓ´」をリーダ／ライタ装置１０に送信する。上記「シード値Ｓ´」を受信したリーダ／ライタ装置１０は、演算した「認証値Ｎ´」を応答する。
【００７７】
上述したように、ステップＳ９０５における「タグ認証」処理、またはステップＳ９０６における「相互認証」処理が終了すると、ステップＳ９０７に遷移してコマンド受信の待機状態となる。そして、リーダ／ライタ装置１０からコマンドが送られてきたらステップＳ９０８に移行して、上記送信されたコマンドに従う処理を実行する。
【００７８】
次に、ステップＳ９０９においてパワーオフか否かを判断する。この判断の結果、パワーがある場合にはステップＳ９０７に戻ってコマンド受信の待機状態となる。また、ステップＳ９０９の判断の結果、パワーオフであった場合にはリーダ／ライタ装置１０との通信処理を終了する。
【００７９】
以上、説明したように、「認証無し」、「タグ認証」及び「相互認証」の３つのセキュリティレベルを有し、その設定をコマンドの種類を選択することにより切り替えることができるように構成している。これにより、ＣＰＵ無しのデータキャリア１００において、３つのセキュリティレベルの中から、必要なセキュリティレベルを選択することが可能である。
【００８０】
また、本実施形態のデータキャリア１００は、近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）の他に近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）でも動作することができるようにしたので、１つのデータキャリアでもって製造工場における製造情報の記録、流通管理に係る記録及び使用状態の管理に係る記録の全てを良好に行うことができる。
【００８１】
これにより、製造工程の管理、流通工程の管理及び使用工程の管理を一貫して行うために、従来のように近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）のデータキャリア及び近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）のデータキャリアの両方を取り付けなくても済むようにすることができ、情報管理に必要なコストを大幅に低減することができる。また、接触不良などの事故を端子数の減少に比例して減らすことができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
次に、図１０を参照しながら本発明の第２の実施形態を説明する。
図１２を参照しながら説明したように、複合データキャリアの場合には、非接触動作時においては、ＶＤＨ≧ＶＤＤであるため、整流電圧ＶＤＨを電源とした回路は動作が可能である。図１２の例ではレファレンス電圧発生回路１２４１は動作可能である。
【００８３】
しかしながら、接触動作時には、「整流電圧ＶＤＨ＝０」であり、ＶＤＤ→ＶＤＨの方向には電圧は供給されないため、接触動作時にはレファレンス電圧発生回路１２４１は動作しない問題が発生する。このような問題点を回避するためには、ＶＤＤを動作電源とするレファレンス電圧発生回路１２４１を配設することが必要となる。しかしながら、レファレンス電圧発生回路１２４１を増設することは回路規模を増大させてしまう問題点が発生する。
【００８４】
そこで、本実施形態においては、図１０に示すように、本実施形態においては、図１２に示した回路に対して、ＶＤＤスイッチ１２４５（図２に示したスイッチング回路２１１）を介して、内部電源ＶｃｃをＶＤＤ電圧に代えて供給している。また、第２の比較器１２４６、アンド回路１２４７、第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８を図１２の回路に対して増設している。
【００８５】
そして、内部電源Ｖｃｃを、スイッチ用トランジスタ回路１２４４及び第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８のドレイン電極、比較器１２４２及び第２の比較器１２４６の一方の入力端子、レファレンス電圧発生回路１２４１に供給している。
【００８６】
上記第２の比較器１２４６の他方の入力端子には整流電圧ＶＤＨが印加されている。そして、第２の比較器１２４６の出力がアンド回路１２４７の一方の入力端子に供給されている。このアンド回路１２４７の他方の入力端子には第１の接触端子ＣＳに接続されている。
【００８７】
このような構成により、接触動作時には第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８がオン動作して、内部電源Ｖｃｃがレファレンス電圧発生回路１２４１に供給される。これにより、非接触動作時及び接触動作時ともにレファレンス電圧発生回路１２４１に動作電圧が供給可能となるので、レファレンス電圧発生回路を１個持てば済むことになる。したがって、回路面積の削減に効果を得ることができる。
【００８８】
非接触動作時は、図１２で説明した場合と同じである。接触動作時（第１の接触端子ＣＳ＝ハイレベル）に、ＶＤＨ≦Ｖｃｃならば、Ｖｃｃ→ＶＤＨに電圧が供給される。また、ＶＤＨ≧Ｖｃｃならば、Ｖｃｃ→ＶＤＨに電圧が供給されない。このため、接触動作時は、ほぼＶＤＨ＝Ｖｃｃとなる。これにより、非接触動作時及び接触動作時ともにレファレンス電圧発生回路１２４１の動作が可能となる。
【００８９】
上述したように、本実施形態においては、第２の比較器１２４６、アンド回路１２４７、第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８よりなる動作電圧供給回路を設けたので、非接触動作時及び接触動作時ともにレファレンス電圧発生回路１２４１に動作電圧が供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、データキャリアの構成例を示すブロック図である。
【図２】ＶＤＤスイッチ回路の構成例を示す図である。
【図３】データキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われるＲＦ通信において使用される変調方式の一例を説明する図である。
【図４】データキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われる接触式シリアル通信におけるデータキャリアへの受信タイミングを示す図であり、（ｂ）はデータキャリアからの送信タイミングを示す図である。
【図５】リーダ／ライタ装置及びデータキャリアにより構成されるデータキャリアシステムの概略構成を説明する図である。
【図６】データキャリア信号の一例を説明する波形図である。
【図７】第１の実施形態のコマンド制御回路の構成例を示し、セキュリティレベルに合ったコマンドの何れかを読み出す例を説明する図である。
【図８】データキャリアの使用状態の変化例を説明する図である。
【図９】第１の実施形態のデータキャリアを用いたデータキャリアシステムの通信例を説明するフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態を示し、ＲＦアナログ部の電源制御部内の構成例を説明するブロック図である。
【図１１】複合データキャリアの構成例を示すブロック図である。
【図１２】ＲＦアナログ部の電源制御部内の構成例を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ リーダ／ライタ装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１４ アンテナ回路
１５ フィルタ回路
４１ 質問信号
４２ 応答信号
１００ データキャリア
１１０ アンテナ回路
１２０ ＲＦアナログ部
１２１ 整流回路
１２２ 送信回路
１２３ 受信回路
１２４ 電源制御部
１３０ セレクタ部
１４０ コマンド制御部
１４１ 認証コマンド制御回路
１４２ セキュリティ部
１４１１ 認証コマンド解析部
１４１２ 認証コマンド選択部
１４１３ 認証コマンド読み出し部
１５０ 記憶部（ＥＥＰＲＯＭメモリ）
１５１ セキュリティ設定用メモリ
１５１ａ 第１のセキュリティエリア
１５１ｂ 第２のセキュリティエリア
１５１ｃ 第３のセキュリティエリア
１５２ 送信条件設定用メモリ
２００ ＶＤＤスイッチ回路
ＣＳ 第１の接触端子
ＩＯ０ 第２の接触端子
ＶＤＤ 第３の接触端子
ＧＮＤ 第４の接触端子
ＩＯ１ データ入出力端子
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータキャリア及びデータキャリアシステムに関し、特に、データキャリアとリーダ／ライタ装置との間でＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うために用いて好適な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、データキャリアとリーダ／ライタ装置とからなり、上記データキャリアと上記リーダ／ライタ装置との間でデータを非接触で授受するようにしたデータキャリアシステムが種々の分野で実用化されている。このようなデータキャリアシステムにおいては、データキャリアは内蔵するアンテナでリーダ／ライタ装置がアンテナ回路を介して供給するキャリア周波数の交番磁界を受けて動作電力を得ている。
【０００３】
また、リーダ／ライタ装置が供給する磁界に変調を掛けてコマンドやデータを含む質問信号を送り、データキャリアはこれを復調してリーダ／ライタ装置から送信されるコマンドやデータを受け取るように構成されている。
【０００４】
一方、上記データキャリアから上記リーダ／ライタ装置にデータを送信する場合には、返信する応答信号の内容に応じて、内蔵するアンテナ回路に繋がる負荷を、公知のロードスイッチをオンーオフ動作させて返事を返すようにしている。このようにしてデータキャリアから返事を返す周波数として、リーダ／ライタ装置のアンテナ回路から供給される交番磁界のキャリア周波数に対して、両サイドバンドのサブキャリアを使うように構成されている。
【０００５】
上記データキャリアは、電磁界あるいは電波を利用してリーダ／ライタ装置との間で非接触で情報を送信したり受信したりするために、情報を記憶する記憶部と、情報を非接触で送信または送受信するためのアンテナとを備えて構成されており、ＲＦＩＤ、ＩＣタグ、ＩＤタグ、ＲＦタグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダ等のような、様々な名称が付けられて種々の分野で使用されている。
【０００６】
上述のようなデータキャリアシステムの応用例として、自動販売機、ゲーム機、電気メータ、ガスメータ、水道メータ、家電、ＯＡ機器、生産設備等にデータキャリアを配設しておき、これらの電子機器の稼動履歴・売上記録・使用量等の情報を上記データキャリアの記憶部に記録しておくことが行われている。
【０００７】
データキャリアは、種々の分野で使用されることにより、その使用形態は様々である。種々の使用形態のうち、リーダ／ライタ装置とＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を選択的に行うことができるようにした「複合データキャリア」が提案されている（例えば、特許文献１を参照）
【０００８】
上記特許文献１に記載の「複合データキャリア」は、図１１に示したように構成されている。図１１において、５１は接点端子部、５２はアンテナコイル部、５３は直流電圧発生部、５４は信号変換部、５５は信号開閉部、５６は第１の信号線列、５７は第２の信号線列、５８は第３の信号線列である。
【０００９】
接点端子部５１は、Ｉ／Ｏコントロール端子と、Ｒ／Ｗコントロール端子と、データ（シリアル）端子と、ライトイネーブル端子と、Ｖ＋（電源）端子と、ＧＮＤ（グランド）端子の６つの端子を有している。接点端子部５１のこれらの５端子は第３の信号線列５８によってＩＣ部を構成するＭＰＵ５９等と接続している。
【００１０】
接点端子部５１は、データ交換およびエネルギー受給のための接触端子部である。エネルギー受給のための接触端子の内のＧＮＤ端子は、複合データキャリア用集積回路におけるＧＮＤ端子と、ＧＮＤ接続線によって電気的に接続されている。複合データキャリア用集積回路は、直流電圧発生部５３、信号変換部５４、信号開閉部５５によって構成される。
【００１１】
アンテナコイル部５２の２本のリード線は直流電圧発生部５３と信号変換部５４とに並列に接続している。アンテナコイル部５２はデータ交換およびエネルギー受給のための非接触端子部である。アンテナコイル部５２はデータ交換とエネルギー受給とに共用されるのであるが、それらは周波数領域および／または時間領域において分離される。周波数領域において分離する場合には、たとえばハイパスフィルター（図示せず）を介してデータ交換を行い、ローパスフィルター（図示せず）を介してエネルギー受給を行う。時間領域において分離する場合には、例えばスイッチング回路（図示せず）により接続の切り替えを行う。
【００１２】
直流電圧発生部５３は、アンテナコイル部５２に誘起された交流電圧を直流電圧に変換する。この変換により得られる直流電圧は信号開閉部５５の開閉制御に用いられる。信号開閉部５５のＳＥ（select enable ）端子に直流電圧（Ｖ'＋）が出力される。
【００１３】
また、この変換により得られる直流電圧はエネルギー受給のための電源である。直流電圧発生部５３で発生する直流電圧（Ｖ'＋）は信号開閉部５５および信号変換部５４、等に供給される。すなわち、複合データキャリア用集積回路に電力を供給する。また、接点端子部５１を用いずアンテナコイル部５２を用い非接触でＩＣカードを動作させる場合には、ＩＣカードのＭＰＵ、等に対しても、ダイオードＤを介して電力を供給する。アンテナコイル部５２には充分な電力が供給され、通常のＩＣカードの利用において、直流電圧発生部５３は直流電圧を所定の電圧値に安定化する機能を有する。
【００１４】
信号変換部５４は、ＭＰＵ等からの信号の復調および／またはＭＰＵ等への信号の変調を行う。信号変換部５４のＳＧ（signal）端子にはアンテナコイル部５２の２本のリード線が接続されている。信号変換部５４が復調した信号は第１の信号線列５６に出力される。また、信号変換部５４が変調する信号は第１の信号線列５６から入力される。
【００１５】
信号開閉部５５は、直流電圧発生部５３の直流電圧が規定電圧の時に第１の信号線列５６と第２の信号線列５７とを電気的に接続し、それ以外の時は電気的に切断する。信号開閉部５５はＳＥ端子に入力される直流電圧によって、電気的に接続するか切断するかの動作を行う。
【００１６】
また、上述したような複合データキャリアの各部は、非接触時に印加される電圧または接触時に印加される電圧により動作している。図１２は、ＲＦアナログ部１２０に設けられている電源制御部１２４において、アナログ部の主電源である整流電圧ＶＤＨを制御する回路の主要な構成部を示している。図１２において、１２４１はリファレンス電圧発生回路、１２４２は比較器、１２４３はＶｃｃレベル検出／セット・リセット回路、１２４４はスイッチ用トランジスタ回路である。
【００１７】
リファレンス電圧発生回路１２４１は、アナログ部の整流電圧ＶＤＨの大きさに係わらず、一定値（例えば、２．５Ｖ）のレファレンス電圧Ｖrefを出力する。Ｖｃｃレベル検出／セット・リセット回路１２４３は、ＶＤＤレベルを測定して、ＶＤＤ端子に印加されているＶＤＤ電圧の大きさが予め設定された一定値以上ならば複合データキャリアを動作状態（セット状態）にする。また、一定値以下ならば複合データキャリアを非動作状態（リセット状態）にする。
【００１８】
比較器１２４２は、レファレンス電圧Ｖrefと電源電圧ＶＤＤとを比較する回路であり、比較結果が、ＶＤＤ≧Ｖrefならば、スイッチ用トランジスタ回路１２４４がオフ動作して、図１２中に矢印で示したように、整流電圧ＶＤＨ→ＶＤＤ間はオン状態となる。また、比較器１２４２の比較結果がＶＤＤ≦Ｖrefならば、スイッチ用トランジスタ回路１２４４がオン状態となる。
【００１９】
【特許文献１】特開２０００―２７６５００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
上述したようなＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアにおいては、接点端子部５１にＩ／Ｏコントロール端子と、Ｒ／Ｗコントロール端子と、データ（シリアル）端子と、ライトイネーブル端子と、Ｖ＋（電源）端子と、ＧＮＤ（グランド）端子の６つの端子を配設して直接通信を行うことを実現している。
【００２１】
接触通信を行うために必要な端子を形成するためのコストは、形成する端子数に比例して大きくなる。また、接触通信を行う場合に、接触不良が発生する危険性は端子数に比例して大きくなる。このため、データキャリアに形成する端子数はできるだけ少ない方が好ましい。
【００２２】
本発明は上述の問題点にかんがみ、接触通信用の端子として４個の端子を用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供できるようにすることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明のデータキャリアは、外部の通信装置との間で通信を行うための通信プロトコルを格納する通信プロトコル格納手段と、上記外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行うためのコイル用端子が２個配設されたコイル用端子部と、上記外部の通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子として、第１の通信用端子と、第２の通信用端子と、電源電圧用端子と、接地用端子とが配設された接触通信用端子部と、上記第１の通信用端子及び第２の通信用端子に印加される電圧レベルに応じて上記電源電圧用端子と内部回路の電源とを接触状態にしたり、非接触状態にしたりする接続制御手段とを有することを特徴とする。
また、本発明のデータキャリアの他の特徴とするところは、上記コイル用端子部を介して行われるＲＦ通信プロトコル、または上記接触通信用端子部を介して行われる接触式シリアル通信プロトコルで用いられるコマンドを制御するコマンド制御手段と、上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れか一方と上記コマンド制御手段とを選択的に接続する接続選択手段と、上記外部の通信装置との間で認証を行うための認証用コマンド、上記外部の通信装置と近接通信を行うための近接通信用コマンド、及び上記外部の通信装置と近傍通信を行うための近傍通信用コマンドを少なくとも保持するコマンド保持手段と、上記コイル用端子部を介して受信した質問信号から、上記外部の通信装置との間で行う認証レベルを解析する認証コマンド解析手段と、上記認証コマンド解析手段の解析結果に基づいて、上記外部の通信装置との間で行う認証処理で使用する認証コマンドを選択する認証コマンド選択手段と、上記認証コマンド選択手段によって選択された認証コマンドを上記コマンド保持手段から読み出す認証コマンド読み出し手段とを有し、上記コマンド制御手段は、上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れが選択されている場合においても、上記通信プロトコル格納手段に格納されている通信プロトコルを用いて通信を行うことを特徴とする。
また、本発明のデータキャリアのその他の特徴とするところは、上記接触式シリアル通信時に外部機器から供給される動作電圧を、外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行う際の動作電力を発生させるＲＦアナログ部を構成する電源制御部に設けられているレファレンス電圧発生回路に供給する動作電圧供給回路を設けたことを特徴とする。
【００２４】
本発明のデータキャリアシステムは、上記の何れかに記載のデータキャリアと、上記データキャリアと通信する外部の通信装置とからなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、接触通信用の端子として４個の端子を用いてＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアを提供することが可能となり、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことが可能なデータキャリアの製造コストを削減することができるとともに、保守管理を容易化することができる。また、接触不良などの事故を端子数の減少に比例して減らすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、図面を参照しながら本発明のデータキャリアシステムの実施形態を説明する。
図１に示すように、本実施形態のデータキャリア１００は、アンテナ回路１１０、ＲＦアナログ部１２０、セレクタ部１３０、コマンド制御部１４０、記憶部１５０（ＥＥＰＲＯＭメモリ）、第１の接触端子ＣＳ、第２の接触端子ＩＯ０、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤ及びデータ入出力端子ＩＯ１等によって構成されている。ここで、第１の接触端子ＣＳは、第３の接触端子ＶＤＤまたは第４の接触端子ＧＮＤと共用可能であり、内部端子としてみなすことができる。したがって、接触通信を行うために用いられるのは、第２の接触端子ＩＯ０、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤ及びデータ入出力端子ＩＯ１の４個である。
【００２７】
このような構成により、本実施形態のデータキャリアにおいては、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができるように構成されている。接触式シリアル通信を行う場合には、第１の接触端子ＣＳはシリアルクロックの入力用として用いられ、第２の接触端子ＩＯ０は多目的データの入出力用として用いられる。
【００２８】
アンテナ回路１１０は、コイルＬ１及びコンデンサＣ１の並列共振回路によって構成されている。
ＲＦアナログ部１２０は、整流回路１２１、送信回路１２２、受信回路１２３及び電源制御部１２４等によって構成されている。
【００２９】
セレクタ部１３０は、ＲＦ通信と接触式シリアル通信とを切り替えるためのものである。また、本実施形態のセレクタ部１３０は、ＶＤＤスイッチ回路２００（図２を参照）を内部に設けており、第３の接触端子ＶＤＤを内部回路とを接続したり、その反対に第３の接触端子ＶＤＤを内部回路から分離したりすることができるようにしている。
【００３０】
図２に、ＶＤＤスイッチ回路２００の構成例を示す。
図２に示したように、本実施形態のＶＤＤスイッチ回路２００には、第１の接触端子ＣＳ、第２の接触端子ＩＯ０、第３の接触端子ＶＤＤ、第４の接触端子ＧＮＤ、内部電源端子ＶＣＣ、及びＬＳＩの内部信号が入力される内部信号端子ＩＯ ＣＮＴ等が接続されている。
【００３１】
また、ＶＤＤスイッチ回路２００の内部には、主要な論理回路としてＲ―Ｓフリップフロップ２０６，２０４、スイッチング回路２１１等が設けられている。スイッチング回路２１１の一方の固定端子は第３の接触端子ＶＤＤに接続され、他方の固定端子は内部電源端子ＶＣＣに接続されている。
【００３２】
このように接続されたスイッチング回路２１１の可動端子は、ノア回路２０９から出力されるスイッチング信号によってオン／オフ動作する。これにより、オン動作した場合は第３の接触端子ＶＤＤから入力される動作電圧が内部電源端子ＶＣＣに与えられ、データキャリア１００は外部供給の電源で動作する。また、オフ動作している状態においては第３の接触端子ＶＤＤは内部回路から切り離された状態となる。この場合、データキャリア１００は内部で発生した電源で動作する状態となる。
【００３３】
次に、前述のように第３の接触端子ＶＤＤを内部回路に接続したり、内部回路から切り離したりするスイッチング動作の一例を説明する。
内部信号端子ＩＯ ＣＮＴとＲ―Ｓフリップフロップ２０４のセット端子Ｓとが接続されている。また、ノット回路２０２を介してＲ―Ｓフリップフロップ２０４のリセット端子Ｒとが接続されている。なお、本実施形態においては、内部信号端子ＩＯ ＣＮＴは"Ｌｏｗ"固定としている。
【００３４】
また、内部信号端子ＩＯ ＣＮＴは、ノア回路２０３の一方の端子に接続されている。また、上記ノア回路２０３の他方の端子にはノット回路２０１を介して第２の接触端子ＩＯ０が接続されている。そして、ノア回路２０３の出力はＲ―Ｓフリップフロップ２０６のセット端子Ｓに接続されている。
【００３５】
上記Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６のリセット端子Ｒには、ノット回路２０５を介して第１の接触端子ＣＳが接続されている。また、Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６の出力端子Ｑは、アンド回路２１０の一方の端子に接続されている。上記アンド回路２１０の他方の端子には第１の接触端子ＣＳが接続されており、その出力はノア回路２０９の他方の入力端子に接続されている。
【００３６】
次に、上述のように構成されたＶＤＤスイッチ回路２００の切り替え動作を説明する。
（Ａ）第１の接触端子ＣＳ＝"Ｌ"のとき、
この場合、ノア回路２０９の入力は"Ｌ"、"Ｌ"であるため、スイッチング回路２１１はオフ状態となる。したがって、本実施形態のデータキャリア１００は第１の接触端子ＣＳが"Ｌ"のときにはＲＦ用途となる。すなわち、電源ＶｃｃはＬＳＩの内部で整流される。これにより、Ｖｃｃ＝"Ｈ"レベル、第３の接触端子ＶＤＤ＝オープンとなる。
【００３７】
（Ｂ）第１の接触端子ＣＳ＝"Ｈ"、及び第２の接触端子ＩＯ０＝"Ｈ"のとき、
この場合、ノア回路２０９の入力は"Ｌ"及び"Ｈ"のため、出力は"Ｌ"となる。これにより、スイッチング回路２１１はＯＮ動作となる。したがって、本実施形態のデータキャリア１００は第１の接触端子ＣＳが"Ｈ"のときには接触用途となる。電源Ｖｃｃは第３の接触端子ＶＤＤから外部供給される。このため、Ｖｃｃ＝第３の接触端子ＶＤＤとなり、"Ｈ"レベルとなる。
【００３８】
（Ｃ）第１の接触端子ＣＳ＝"Ｈ"、及び第２の接触端子ＩＯ０＝"Ｌ"のとき、
この場合、Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６の入力がセット端子Ｓ及びリセット端子Ｒの両方共に"Ｌ"、"Ｌ"であるので、Ｒ―Ｓフリップフロップ２０６は１つ手前の状態を保持する。したがって、１つ手前の状態が（Ａ）であったならばオフ状態を保持し、（Ｂ）であったならばオン状態を保持することになる。
【００３９】
コマンド制御部１４０は、認証コマンド制御回路１４１及びセキュリティ部１４２を有している。記憶部１５０は、セキュリティ設定用メモリ１５１及び送信条件設定用メモリ１５２を有している。これらのセキュリティ設定用メモリ１５１及び送信条件設定用メモリ１５２に格納されているコマンドは、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信において共通に使用される。
【００４０】
図７にコマンドの一例を示す。図７に示すように、本実施形態においては、上記セキュリティ設定用メモリ１５１に第１のセキュリティエリア１５１ａ、第２のセキュリティエリア１５１ｂ及び第３のセキュリティエリア１５１ｃを設けている。そして、図７の例では、第１のセキュリティエリア１５１ａの第１番地１−１に「第１のコマンドの１」を格納している。また、第１のセキュリティエリア１５１ａの第２番地１−２に「第１のコマンドの２」を格納している。更に、第１のセキュリティエリア１５１ａの第３番地１−３に「第１のコマンドの３」を格納している。
【００４１】
また、第２のセキュリティエリア１５１ｂの第１番地２−１に「第２のコマンドの１」を格納している。第２のセキュリティエリア１５１ｂの第２番地２−２に「第２のコマンドの２」を格納している。更に、第２のセキュリティエリア１５１ｂの第３番地２−３に「第２のコマンドの３」を格納している。
【００４２】
また、第３のセキュリティエリア１５１ｃの第１番地３−１に「第３のコマンドの１」を格納している。第３のセキュリティエリア１５１ｃの第２番地３−２に「第３のコマンドの２」を格納している。更に、第３のセキュリティエリア１５１ｃの第３番地３−３に「第３のコマンドの３」を格納している。
【００４３】
コマンド制御部１４０の制御に応じて、第１のコマンドの１〜３、第２のコマンドの１〜３、第３のコマンドの１〜３の何れかがセキュリティ設定用メモリ１５１から読み出されてセレクタ部１３０に与えられる。
【００４４】
図５に示すように、本実施形態のデータキャリア１００と通信を行うリーダ／ライタ装置１０は、送信部１１、受信部１２、アンテナ回路１４、及びフィルタ回路１５等によって構成されている。そして、アンテナ回路１４からコマンドやデータをデータキャリア１００に送信し、リーダ／ライタ装置１０とデータキャリア１００との間でＲＦ通信を行う。
【００４５】
送信部１１は、データキャリア１００に送信するコマンドやデータよりなる送信信号を生成するためのものであり、所定のキャリア周波数ｆ0（１３．５６ＭＨｚ）を変調して送信信号を生成している。受信部１２は、データキャリア１００から送信されてきたサブキャリア周波数を復号してデータを復調する。
【００４６】
アンテナ回路１４は、送信部１１から出力される送信信号をデータキャリア１００に送信するとともに、データキャリア１００から送信された応答信号を受信する。以上の構成は、データキャリアシステムにおいて使用されているデータキャリア１００の一般的な構成であるが、本実施形態のデータキャリア１００においては、近接型データ通信と近傍型データ通信の両方を可能にしていることに特徴を有している。
【００４７】
図７に示すように、本実施形態の認証コマンド制御回路１４１は認証コマンド解析部１４１１、認証コマンド選択部１４１２、認証コマンド読み出し部１４１３を有している。
認証コマンド解析部１４１１は、リーダ／ライタ装置１０から送られてくる質問信号４１が「ダイレクト方式コマンド」、「タグ認証方式コマンド」、「相互認証方式コマンド」、「ＰＩＣＣコマンド」、または「ＶＩＣＣコマンド」の何れであるかを判断するためのものであり、判断結果を認証コマンド選択部１４１２に出力する。
【００４８】
認証コマンド選択部１４１２は、認証コマンド解析部１４１１から送られるコマンドの解析結果に応じてリーダ／ライタ装置１０に送信する応答信号４２において使用するセキュリティエリアのコマンド、或いはセキュリティレベルコマンドを選択するものであり、選択する種類のコマンドが格納されているアドレスＡをセキュリティ設定用メモリ１５１、送信条件設定用メモリ１５２に対して指定する。
【００４９】
認証コマンド読み出し部１４１３は、リーダ／ライタ装置１０と通信を行うために使用するコマンドとして、認証コマンド選択部１４１２により選択されたセキュリティエリアまたは送信条件設定用エリアのコマンドのデータＤをセキュリティ設定用メモリ１５１または送信条件設定用メモリ１５２から読み出す。
【００５０】
そして、図１に示したように、セキュリティ設定用メモリ１５１または送信条件設定用メモリ１５２から読み出したコマンドのいずれかをセレクタ部１３０に出力する。
【００５１】
本実施形態のデータキャリア１００において、ＲＦ通信を行う場合には、リーダ／ライタ装置１０から送信される質問信号４１に対して返事を返す応答信号４２に周波数として、図６に示すように、第１のサブキャリア周波数ｆｓｃ１及び第２のサブキャリア周波数ｆｓｃ２のリーダ／ライタ装置のアンテナ回路から供給される交番磁界のキャリア周波数に対して、両サイドバンドのサブキャリアを使用する。
【００５２】
また、本実施形態のデータキャリアにおいては、ＲＦ通信を行う場合に、近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）及び近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）の両方を選択的に使用することができるように構成されている。
【００５３】
図６のキャリア周波数の説明図に示すように、本実施形態においては、本来の近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）として、第１のサブキャリア周波数ｆｓｃ１（８４７．５ｋＨｚ）を使用し、近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣ）として、第２のサブキャリア周波数ｆｓｃ２（４３７．７５ｋＨｚ）を使用するようにしている。なお、受信特性において、中心周波数は１３．５６ＭＨｚ、通信速度は１０５．９４ｋｂｐｓ、変調方式はＡＳＫ（ＮＲＺ）である。また、送信特性において、中心周波数は１３．５６ＭＨｚ、通信速度は１０５．９４ｋｂｐｓ、変調方式はＢＰＳＫ（ＮＲＺ）である。
【００５４】
また、本実施形態においては、負荷の大きさを変えることによりサブキャリア強度を変更することができるようにしている。変更度合いは、ＰＩＣＣコマンド及びＶＩＣＣコマンドのそれぞれにおいて８段階に変更できるようにしている。また、ＰＩＣＣコマンドとＶＩＣＣコマンドとでは、相対比で（１：３）程度となるようにしている。
【００５５】
次に、ＲＦ通信の変調方式と接触式シリアル通信の変調方式について、図３及び図４を参照しながら説明する。
図３は、ＲＦ通信を行う場合の変調方式を説明する図であり、図３（ａ）はリーダ／ライタ装置１０→データキャリア１００に対して質問信号４１（図５を参照）を送信する場合の変調方式を示している。
【００５６】
この場合、（イ）中心周波数：１３．５６ＭＨｚ、（ロ）通信速度：１０５．９４ｋｂｐｓ、（ハ）変調方式：ＡＳＫ（ＮＲＺ）、（ニ）変調速度：１０〜３０％、で行うようにしている。そして、データ「０」は（振幅：ａ、幅：搬送波（１３．５６ＭＨｚ）の１２８波）としている。また、データ「１」は（振幅：ｂ、幅：搬送波（１３．５６ＭＨｚ）の１２８波）としている。
【００５７】
一方、データキャリア１００→リーダ／ライタ装置１０に応答信号４２を送信する場合には、図３（ｂ）に示すように、イ）中心周波数：１３．５６ＭＨｚ、（ロ）通信速度：１０５．９４ｋｂｐｓ、（ハ）変調方法：負荷変調（負荷変調時リーダ／ライタ装置はＨｉｇｈ Ｆｉｅｌｄ連続放出が前提）、サブキャリア：８４７．５ｋＨｚ（オプション：４２３．７５ｋＨｚ）、（ニ）変調方式：ＢＰＳＫとしている。
【００５８】
また、接触式シリアル通信においては、図４に示すような方式で行われる。図４はデータキャリア１００への受信タグを示し、図４（ｂ）はデータキャリア１００からの送信タイミングを示している。なお、図４において、「ＣＳ」は非接触／接触動作（Ｖｄｄ内部発生）モードと、外部電源動作モードの切り替え信号を示している。
【００５９】
図４（ａ）に示すように、第１の接触端子ＣＳが「０」から「１」になり、第２の接触端子ＩＯ０にクロック信号（（ＩＯ０）標準：１．６９５ＭＫＨｚ）が入力されると、それがセレクタ部１３０に供給され、セレクタ部１３０によって接触式シリアル通信が行われるように選択される。
【００６０】
そして、データ入出力端子ＩＯ１を介して多目的データの入出力が行われる。データ入出力端子ＩＯ１から多目的データが入力されると、クロック信号の立ち上がりエッジに同期して多目的データが取り込まれる。本実施形態においては、リセット解除後に最初に多目的データが「１」→「０」に変化する時点をタイミングの基準としている。これ以降、基本的に「１ＥＴＵ長」はシリアルクロックの１６周期長としている。
【００６１】
次に、データキャリア１００からリーダ／ライタ装置１０への送信タイミングについて説明する。
図４（ｂ）に示すように、シリアルクロックの立ち上がりに同期してデータ（ＩＯ１）を出力する。この場合も、「１ＥＴＵ長」はシリアルクロックの１６周期長としている。
【００６２】
上述したように、本実施形態のデータキャリアは、ＲＦ通信及び接触式シリアル通信の両方を行うことができ、しかもＲＦ通信で使用するＲＦ通信プロトコルと、接触式シリアル通信のプロトコルとを同じ仕様にすることができる。これにより、ＲＦ通信用のコマンド制御回路と、接触式シリアル通信用のコマンド制御回路とを別個に設ける必要を無くして制御回路を単純化することができる。また、２種類の通信プロトコルを用意しておかなくても済むので、コマンドを格納しておくためのメモリ容量を削減することができる。
【００６３】
次に、上述のように構成された本実施形態のデータキャリア１００の使用例を、図８を参照しながら説明する。
図８（ａ）は、装置部品５０にデータキャリア１００を取り付けている様子を示しており、例えば、装置部品５０がベルトコンベア５２上に載置されて装置部品５０の製造工場の各工程において、例えば、「製造番号」、「製造月日」、「材料名」、「出荷日」等の製造情報が書き込まれる。この状態で使用されるのは近接通信用コマンドである。
【００６４】
図８（ｂ）は、ダンボール箱５３に入れられて工場から出荷され、流通管理時に利用される状態を示している。この状態においては、リーダ／ライタ装置１０はダンボール箱５３の外側から質問信号４１を送信するので、データキャリア１００とリーダ／ライタ装置１０との間の距離が近接通信可能な距離よりも遠くなっている。したがって、この状態ではリーダ／ライタ装置１０からは近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）で質問信号４１が送信されてくる。
【００６５】
上記近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）の質問信号４１を送信されたデータキャリア１００は、送信する応答信号４２としては近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）を使用する必要がある。本実施形態のデータキャリア１００においては、上述したように、近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）及び近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）の両方が送信条件設定用メモリ１５２に格納されている。これにより、これらの両コマンドを選択的に使用することができるので、装置部品５０がダンボール箱５３内に収納されている状態においても良好に使用することができる。
【００６６】
また、この場合には、リーダ／ライタ装置１０がデータキャリア１００を認証する「タグ認証」のみならず、データキャリア１００がリーダ／ライタ装置１０を認証する「相互認証」を行う。上記「タグ認証」及び「相互認証」の詳細な説明は、図９のフローチャートを参照しながら後述する。
【００６７】
図８（ｃ）は、装置部品５０がダンボール箱６０に単体で収納されている状態を示している。このような状態の代表例は、装置部品５０が量販店において店頭に並べられている場合が挙げられる。この状態においては、データキャリア１００に格納されている種々の情報の中から「製造番号」、「メンテナンスに係る情報」、「出荷日」、「価格」等の情報が読み出される。
【００６８】
図８（ｄ）は、装置部品５０を装置本体５４内に取り付けて使用している状態を示している。この状態においては、装置本体５４側に配設されているリーダ／ライタ装置５５との距離が至近距離となるので、装置部品５０とリーダ／ライタ装置５５との間の通信は近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）を用いた通信となる。
【００６９】
図９のフローチャートを参照しながら本実施形態のデータキャリア１００を用いたデータキャリアシステムの通信例を説明する。
図９に示したように、最初のステップＳ９０１において、リーダ／ライタ装置１０から質問信号４１が送信されて「パワーオン」となるのを待機している。
【００７０】
そして、リーダ／ライタ装置１０から質問信号４１が送信されることによりデータキャリア１００に動作電力が発生するとステップＳ９０２に進み、上記質問信号４１に基いて認証の有無を判断する。この判断の結果、認証が有る場合にはステップＳ９０３に進み、アンチコリジョン処理の成功を判断する。
【００７１】
アンチコリジョン処理が成功した場合にはステップＳ９０４に進み、「相互認証」か否かを判断する。この判断の結果、「相互認証」ではない場合はステップＳ９０５に進んで「タグ認証」を行う。また、ステップＳ９０４の判断の結果、「相互認証」であった場合にはステップＳ９０６に進んで「相互認証」処理を行う。ステップＳ９０２及びステップＳ９０４におけるセキュリティ判断、上述した認証コマンド制御回路１４１に設けられている認証コマンド解析部１４１１により行われる。
【００７２】
本実施形態のデータキャリア１００は、上述したように、「認証無し」、「タグ認証」及び「相互認証」のように、３つのセキュリティレベルを設定することが可能に構成されている。「認証無し」は、「パワーオン」からステップＳ９０７のコマンド受信状態に直接移行するために、高速なアクセスが可能となる利点がある。
【００７３】
また、ステップＳ９０５において行われる「タグ認証」はタグ（データキャリア）の認証コマンドにより認証を行うので、リーダ／ライタ装置１０は正当なデータキャリア１００であることを認証することができる。この「相互認証」は、チャレンジレスポンス認証方式と呼ばれており、リーダ／ライタ装置１０側で生成した「シード値Ｓ」をデータキャリア１００に送信する。上記「シード値Ｓ」を受信したデータキャリア１００は、演算した「認証値Ｎ」を応答する。
【００７４】
リーダ／ライタ装置１０は、データキャリア１００から送られてきた「認証値Ｎ」が正しいかどうか（正規のタグ）であるかを検証する。なお、「シード値Ｓ」はスクランブルであるため、毎回変更するようにしている。
【００７５】
一方、ステップＳ９０６において行われる「相互認証」処理は、リーダ／ライタ装置１０及びデータキャリア１００の相互に行われる認証である。本実施形態においては、認証の順番はリーダ／ライタ装置１０の認証の後でデータキャリア１００の認証を行うようにしている。
【００７６】
すなわち、ステップＳ９０５で説明した「タグ認証」の処理が終了すると、データキャリア１００側で生成した「シード値Ｓ´」をリーダ／ライタ装置１０に送信する。上記「シード値Ｓ´」を受信したリーダ／ライタ装置１０は、演算した「認証値Ｎ´」を応答する。
【００７７】
上述したように、ステップＳ９０５における「タグ認証」処理、またはステップＳ９０６における「相互認証」処理が終了すると、ステップＳ９０７に遷移してコマンド受信の待機状態となる。そして、リーダ／ライタ装置１０からコマンドが送られてきたらステップＳ９０８に移行して、上記送信されたコマンドに従う処理を実行する。
【００７８】
次に、ステップＳ９０９においてパワーオフか否かを判断する。この判断の結果、パワーがある場合にはステップＳ９０７に戻ってコマンド受信の待機状態となる。また、ステップＳ９０９の判断の結果、パワーオフであった場合にはリーダ／ライタ装置１０との通信処理を終了する。
【００７９】
以上、説明したように、「認証無し」、「タグ認証」及び「相互認証」の３つのセキュリティレベルを有し、その設定をコマンドの種類を選択することにより切り替えることができるように構成している。これにより、ＣＰＵ無しのデータキャリア１００において、３つのセキュリティレベルの中から、必要なセキュリティレベルを選択することが可能である。
【００８０】
また、本実施形態のデータキャリア１００は、近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）の他に近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）でも動作することができるようにしたので、１つのデータキャリアでもって製造工場における製造情報の記録、流通管理に係る記録及び使用状態の管理に係る記録の全てを良好に行うことができる。
【００８１】
これにより、製造工程の管理、流通工程の管理及び使用工程の管理を一貫して行うために、従来のように近接通信用コマンド（ＰＩＣＣコマンド）のデータキャリア及び近傍通信用コマンド（ＶＩＣＣコマンド）のデータキャリアの両方を取り付けなくても済むようにすることができ、情報管理に必要なコストを大幅に低減することができる。また、接触不良などの事故を端子数の減少に比例して減らすことができる。
【００８２】
（第２の実施形態）
次に、図１０を参照しながら本発明の第２の実施形態を説明する。
図１２を参照しながら説明したように、複合データキャリアの場合には、非接触動作時においては、ＶＤＨ≧ＶＤＤであるため、整流電圧ＶＤＨを電源とした回路は動作が可能である。図１２の例ではレファレンス電圧発生回路１２４１は動作可能である。
【００８３】
しかしながら、接触動作時には、「整流電圧ＶＤＨ＝０」であり、ＶＤＤ→ＶＤＨの方向には電圧は供給されないため、接触動作時にはレファレンス電圧発生回路１２４１は動作しない問題が発生する。このような問題点を回避するためには、ＶＤＤを動作電源とするレファレンス電圧発生回路１２４１を配設することが必要となる。しかしながら、レファレンス電圧発生回路１２４１を増設することは回路規模を増大させてしまう問題点が発生する。
【００８４】
そこで、本実施形態においては、図１０に示すように、本実施形態においては、図１２に示した回路に対して、ＶＤＤスイッチ１２４５（図２に示したスイッチング回路２１１）を介して、内部電源ＶｃｃをＶＤＤ電圧に代えて供給している。また、第２の比較器１２４６、アンド回路１２４７、第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８を図１２の回路に対して増設している。
【００８５】
そして、内部電源Ｖｃｃを、スイッチ用トランジスタ回路１２４４及び第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８のドレイン電極、比較器１２４２及び第２の比較器１２４６の一方の入力端子、レファレンス電圧発生回路１２４１に供給している。
【００８６】
上記第２の比較器１２４６の他方の入力端子には整流電圧ＶＤＨが印加されている。そして、第２の比較器１２４６の出力がアンド回路１２４７の一方の入力端子に供給されている。このアンド回路１２４７の他方の入力端子には第１の接触端子ＣＳに接続されている。
【００８７】
このような構成により、接触動作時には第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８がオン動作して、内部電源Ｖｃｃがレファレンス電圧発生回路１２４１に供給される。これにより、非接触動作時及び接触動作時ともにレファレンス電圧発生回路１２４１に動作電圧が供給可能となるので、レファレンス電圧発生回路を１個持てば済むことになる。したがって、回路面積の削減に効果を得ることができる。
【００８８】
非接触動作時は、図１２で説明した場合と同じである。接触動作時（第１の接触端子ＣＳ＝ハイレベル）に、ＶＤＨ≦Ｖｃｃならば、Ｖｃｃ→ＶＤＨに電圧が供給される。また、ＶＤＨ≧Ｖｃｃならば、Ｖｃｃ→ＶＤＨに電圧が供給されない。このため、接触動作時は、ほぼＶＤＨ＝Ｖｃｃとなる。これにより、非接触動作時及び接触動作時ともにレファレンス電圧発生回路１２４１の動作が可能となる。
【００８９】
上述したように、本実施形態においては、第２の比較器１２４６、アンド回路１２４７、第２のスイッチ用トランジスタ回路１２４８よりなる動作電圧供給回路を設けたので、非接触動作時及び接触動作時ともにレファレンス電圧発生回路１２４１に動作電圧が供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】本発明の第１の実施形態を示し、データキャリアの構成例を示すブロック図である。
【図２】ＶＤＤスイッチ回路の構成例を示す図である。
【図３】データキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われるＲＦ通信において使用される変調方式の一例を説明する図である。
【図４】データキャリアとリーダ／ライタ装置との間で行われる接触式シリアル通信におけるデータキャリアへの受信タイミングを示す図であり、（ｂ）はデータキャリアからの送信タイミングを示す図である。
【図５】リーダ／ライタ装置及びデータキャリアにより構成されるデータキャリアシステムの概略構成を説明する図である。
【図６】データキャリア信号の一例を説明する波形図である。
【図７】第１の実施形態のコマンド制御回路の構成例を示し、セキュリティレベルに合ったコマンドの何れかを読み出す例を説明する図である。
【図８】データキャリアの使用状態の変化例を説明する図である。
【図９】第１の実施形態のデータキャリアを用いたデータキャリアシステムの通信例を説明するフローチャートである。
【図１０】第２の実施形態を示し、ＲＦアナログ部の電源制御部内の構成例を説明するブロック図である。
【図１１】複合データキャリアの構成例を示すブロック図である。
【図１２】ＲＦアナログ部の電源制御部内の構成例を説明するブロック図である。
【符号の説明】
【００９１】
１０ リーダ／ライタ装置
１１ 送信部
１２ 受信部
１４ アンテナ回路
１５ フィルタ回路
４１ 質問信号
４２ 応答信号
１００ データキャリア
１１０ アンテナ回路
１２０ ＲＦアナログ部
１２１ 整流回路
１２２ 送信回路
１２３ 受信回路
１２４ 電源制御部
１３０ セレクタ部
１４０ コマンド制御部
１４１ 認証コマンド制御回路
１４２ セキュリティ部
１４１１ 認証コマンド解析部
１４１２ 認証コマンド選択部
１４１３ 認証コマンド読み出し部
１５０ 記憶部（ＥＥＰＲＯＭメモリ）
１５１ セキュリティ設定用メモリ
１５１ａ 第１のセキュリティエリア
１５１ｂ 第２のセキュリティエリア
１５１ｃ 第３のセキュリティエリア
１５２ 送信条件設定用メモリ
２００ ＶＤＤスイッチ回路
ＣＳ 第１の接触端子
ＩＯ０ 第２の接触端子
ＶＤＤ 第３の接触端子
ＧＮＤ 第４の接触端子
ＩＯ１ データ入出力端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部の通信装置との間で通信を行うための通信プロトコルを格納する通信プロトコル格納手段と、
上記外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行うためのコイル用端子が２個配設されたコイル用端子部と、
上記外部の通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子として、第１の通信用端子と、第２の通信用端子と、電源電圧用端子と、接地用端子とが配設された接触通信用端子部と、
上記第１の通信用端子及び第２の通信用端子に印加される電圧レベルに応じて上記電源電圧用端子と内部回路の電源とを接触状態にしたり、非接触状態にしたりする接続制御手段とを有することを特徴とするデータキャリア。
【請求項２】
上記コイル用端子部を介して行われるＲＦ通信プロトコル、または上記接触通信用端子部を介して行われる接触式シリアル通信プロトコルで用いられるコマンドを制御するコマンド制御手段と、
上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れか一方と上記コマンド制御手段とを選択的に接続する接続選択手段と、
上記外部の通信装置との間で認証を行うための認証用コマンド、上記外部の通信装置と近接通信を行うための近接通信用コマンド、及び上記外部の通信装置と近傍通信を行うための近傍通信用コマンドを少なくとも保持するコマンド保持手段と、
上記コイル用端子部を介して受信した質問信号から、上記外部の通信装置との間で行う認証レベルを解析する認証コマンド解析手段と、
上記認証コマンド解析手段の解析結果に基づいて、上記外部の通信装置との間で行う認証処理で使用する認証コマンドを選択する認証コマンド選択手段と、
上記認証コマンド選択手段によって選択された認証コマンドを上記コマンド保持手段から読み出す認証コマンド読み出し手段とを有し、
上記コマンド制御手段は、上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れが選択されている場合においても、上記通信プロトコル格納手段に格納されている通信プロトコルを用いて通信を行うことを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア。
【請求項３】
上記接触通信用端子部に設けられている通信用端子は、シリアルクロック入力用端子及びシリアルデータ入出力用端子であることを特徴とする請求項１または２に記載のデータキャリア。
【請求項４】
上記コマンド保持手段に保持されている認証用コマンドは、「認証無し」通信において使用するコマンド、「タグ認証」通信において使用するコマンド、「相互認証」通信において使用するコマンドであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のデータキャリア。
【請求項５】
上記認証コマンド解析手段は、上記コイル用端子部により受信した信号中のサブキャリア周波数、通信速度または負荷変調の強度に基づいて近接通信用コマンドであるか近傍通信用コマンドであるか解析することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のデータキャリア。
【請求項６】
上記接触式シリアル通信時に外部機器から供給される動作電圧を、外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行う際の動作電力を発生させるＲＦアナログ部を構成する電源制御部に設けられているレファレンス電圧発生回路に供給する動作電圧供給回路を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のデータキャリア。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のデータキャリアと、上記データキャリアと通信する外部の通信装置とからなることを特徴とするデータキャリアシステム。
【請求項１】
外部の通信装置との間で通信を行うための通信プロトコルを格納する通信プロトコル格納手段と、
上記外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行うためのコイル用端子が２個配設されたコイル用端子部と、
上記外部の通信装置と接触通信を行うための接触通信用端子として、第１の通信用端子と、第２の通信用端子と、電源電圧用端子と、接地用端子とが配設された接触通信用端子部と、
上記第１の通信用端子及び第２の通信用端子に印加される電圧レベルに応じて上記電源電圧用端子と内部回路の電源とを接触状態にしたり、非接触状態にしたりする接続制御手段とを有することを特徴とするデータキャリア。
【請求項２】
上記コイル用端子部を介して行われるＲＦ通信プロトコル、または上記接触通信用端子部を介して行われる接触式シリアル通信プロトコルで用いられるコマンドを制御するコマンド制御手段と、
上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れか一方と上記コマンド制御手段とを選択的に接続する接続選択手段と、
上記外部の通信装置との間で認証を行うための認証用コマンド、上記外部の通信装置と近接通信を行うための近接通信用コマンド、及び上記外部の通信装置と近傍通信を行うための近傍通信用コマンドを少なくとも保持するコマンド保持手段と、
上記コイル用端子部を介して受信した質問信号から、上記外部の通信装置との間で行う認証レベルを解析する認証コマンド解析手段と、
上記認証コマンド解析手段の解析結果に基づいて、上記外部の通信装置との間で行う認証処理で使用する認証コマンドを選択する認証コマンド選択手段と、
上記認証コマンド選択手段によって選択された認証コマンドを上記コマンド保持手段から読み出す認証コマンド読み出し手段とを有し、
上記コマンド制御手段は、上記コイル用端子部または上記接触通信用端子部の何れが選択されている場合においても、上記通信プロトコル格納手段に格納されている通信プロトコルを用いて通信を行うことを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア。
【請求項３】
上記接触通信用端子部に設けられている通信用端子は、シリアルクロック入力用端子及びシリアルデータ入出力用端子であることを特徴とする請求項１または２に記載のデータキャリア。
【請求項４】
上記コマンド保持手段に保持されている認証用コマンドは、「認証無し」通信において使用するコマンド、「タグ認証」通信において使用するコマンド、「相互認証」通信において使用するコマンドであることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のデータキャリア。
【請求項５】
上記認証コマンド解析手段は、上記コイル用端子部により受信した信号中のサブキャリア周波数、通信速度または負荷変調の強度に基づいて近接通信用コマンドであるか近傍通信用コマンドであるか解析することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のデータキャリア。
【請求項６】
上記接触式シリアル通信時に外部機器から供給される動作電圧を、外部の通信装置とＲＦ信号で通信を行う際の動作電力を発生させるＲＦアナログ部を構成する電源制御部に設けられているレファレンス電圧発生回路に供給する動作電圧供給回路を設けたことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のデータキャリア。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のデータキャリアと、上記データキャリアと通信する外部の通信装置とからなることを特徴とするデータキャリアシステム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１３５００３（Ｐ２００８−１３５００３Ａ）
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２４７６４２（Ｐ２００７−２４７６４２）
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（５９９０９８８５１）吉川アールエフシステム株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月１２日（２００８．６．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年９月２５日（２００７．９．２５）
【出願人】（５９９０９８８５１）吉川アールエフシステム株式会社 (23)
【Ｆターム（参考）】
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