DE69232627T2 - Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation zwischen einem Halbleiter- Datenaufzeichnungsträger und einer Lese-/Schreibvorrichtung - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation zwischen einem Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (z. B. einer IC-Karte) und einer Lese-/Schreibvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ein Verfahren dieser Art ist aus EP-A-0 147 099 bekannt.
• In jüngerer Zeit wurden IC-Karten als neue Datenaufzeichnungsträger angegeben. IC-Karten sind kartenförmige Aufzeichnungsträger, die geschickt mitgenommen werden können, wobei sie eingebaute Halbleiter-Aufzeichnungsvorrichtungen enthalten und sehr große Datenvolumina im Vergleich zu magnetischen Karten speichern können. IC-Karten mit eingebauter CPU sind wegen der ihnen eigenen Arithmetikverarbeitungsfunktion bei Anwendungen sehr nützlich, die hohe Sicherheit erfordern.
• Lese-/Schreibvorrichtungen werden dazu verwendet, Daten auf Halbleiter- Datenaufzeichnungsträger, wie den oben beschriebenen IC-Karten usw., zu schreiben und von diesen zu lesen. Die Eingangs-/Ausgangsanschlüsse der Lese-/Schreibvorrichtungen werden elektrisch mit den Eingangs-/Ausgangsanschlüssen der IC-Karten verbunden, wodurch elektrische Energie und ein Taktsignal von den Lese-/Schreibvorrichtungen an die IC-Karten geliefert werden können und zwischen ihnen eine Datenübertragung möglich ist. In jüngerer Zeit wurde ein neues Verfahren zum Übertragen von Daten zwischen ihnen ohne irgendwelchen körperlichen wechselseitigen Kontakt vorgeschlagen. D. h., dass eine Lese-/Schreibvorrichtung und eine IC-Karte magnetisch durch eine erste Spule der ersteren und eine zweite Spule der letzteren miteinander gekoppelt werden, wodurch elektrische Energie und ein Taktsignal zugeführt werden und ein Datenübertragungsvorgang ausgeführt wird. Durch eine derartige kontaktfreie Datenübertragung erübrigen sich externe Eingangs-/Ausgangsanschlüsse, wodurch IC-Karten noch besser tragbar sind.
• Jedoch besteht beim beim oben beschriebenen herkömmlichen Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger verwendeten Datenübertragungsverfahren ein Problem dahingehend, dass keine genaue Datenübertragung ausgeführt werden kann. Im Allgemeinen ist kontaktfreie Datenübertragung hinsichtlich des Ausführens genauer Datenübertragung im Vergleich zu einer Datenübertragung mit gewährleistetem elektrischem Kontakt sehr nachteilig. D. h., dass zum Ausführen einer kontaktfreien Datenübertragung ein Trägersignal entsprechend einem Datensignal moduliert wird und dann das modulierte Signal von einer ersten Spule durch elektromagnetische Induktion an eine zweite Spule übertragen wird und dann das modulierte Signal demoduliert wird, um das Datensignal zu entnehmen. Demgemäß verfügt das demodulierte Datensignal über einen beträchtlich gerundeten Signalverlauf, und es ist eher möglich, dass sogenannte Bitausfälle auftreten. Außerdem besteht die Tendenz, dass externe Störsignale eingemischt werden. Demgemäß ist es, um die Datenübertragung mit hoher Zuverlässigkeit zu versehen, erforderlich, ausreichende Fehlererkennungsprozesse und andere Prozesse auszuführen. Ferner müssen, um bidirektionale Datenübertragung auszuführen, beim herkömmlichen Verfahren zwei Spulen, nämlich eine Sende- und eine Empfangsspule, sowohl in der Lese- /Schreibvorrichtung als auch im Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger angebracht werden. Jedoch muss ein Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger, wie eine IC-Karte, die Eigenschaft behalten, dass es sich um ein klein bemessenes Bauteil handelt, das geschickt mitgeführt werden kann. Es ist schwierig, dass die IC-Karte für effiziente magnetische Kopplung ein Paar Spulen enthalten soll.
• Ein anderes Problem bei der herkömmlichen kontaktfreien Datenübertragung besteht darin, dass die Datenübertragung von der Lese-/Schreibvorrichtung zum Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger sowie diejenige vom letzteren zur ersteren nicht gleichzeitig ausgeführt werden können. Demgemäß ist es erforderlich, dass die Übertragungszeitperiode zeitlich unterteilt wird, um Übertragungen abwechselnd in der einen und der anderen Richtung auf solche Weise auszuführen, dass dann, wenn die Übertragung in einer Richtung vorüber ist, diejenige für die andere Richtung ausgeführt wird. Demgemäß kann zwischen den beiden hinsichtlich der Datenübertragung keine schnelle Reaktion erzielt werden.
• Bei einem System, bei dem kontaktfreie Datenübertragung ausgeführt wird, ist eine spezielle Rücksetzeinrichtung erforderlich. Wenn nämlich die IC- Karte seitens der Lese-/Schreibvorrichtung rückgesetzt wird, muss irgendein externer Rücksetzbefehl an die IC-Karte übertragen werden. Bei einem kontaktgebundenen Datenübertragungssystem ist zwischen den beiden eine spezielle Rücksetzleitung vorhanden, und über diese kann ein externes Rücksetz- Befehlssignal übertragen werden. Jedoch muss bei einem kontaktfreien Datenübertragungssystem zwischen den beiden durch die magnetische Kopplung zwischen den zwei Spulen ein Datenübertragungskanal errichtet werden. Demgemäß muss, um zwischen den beiden einen speziellen Rücksetzkanal auszubilden, eine zusätzliche Spule vorhanden sein, um für eine zusätzliche magnetische Kopplung zu sorgen. Jedoch behindert das Anbringen einer zusätzlichen Spule in unvorteilhafter Weise die Miniaturisierung einer IC-Karte.
• Beim herkömmlichen kontaktfreien Datenübertragungssystem erfolgt das Rücksetzen durch zeitweiliges Unterbrechen der Spannungsversorgung zur IC-Karte. D. h., dass die IC-Karte dadurch rückgesetzt wird, dass das Datenübertragungssystem neu aktiviert wird. Jedoch besteht ein Problem bei einem solchen Verfahren zum Wiederaufnehmen der elektrischen Spannungsversorgung folgend auf eine Unterbrechung derselben darin, dass das System Zeit benötigt, um seinen stabilen Zustand zu erreichen.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation zur Verwendung mit einem Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger zu schaffen, das eine Datenübertragung hoher Zuverlässigkeit und Genauigkeit ausführen kann, wobei ein Rücksetzverfahren bereitgestellt ist, mit dem der Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger rückgesetzt werden kann, ohne eine Spannungsversorgung zu unterbrechen. Dies ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
• Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird Bitinformation gemeinsam mit Triggerinformation auf einem Träger mitgeführt. D. h., dass eine Signalwelle erstellt wird, die mit einer Periode T wiederholt wird, wobei der Triggerinformation erste und zweite Bitinformation folgen. Außerdem wird diese Signalwelle auf einem Träger mitgenommen und übertragen. Das Intervall zwischen der Triggerinformation und der folgenden ersten Bitinformation wird auf ein bestimmtes Zeitintervall t1 eingestellt, und das Intervall zwischen der Triggerinformation und der folgenden zweiten Bitinformation wird auf ein bestimmtes Zeitintervall t2 eingestellt. Demgemäß kann selbst dann, wenn eine Signalwelle nach der Demodulation gerundet ist, ihre Bitinformation dadurch fehlerfrei erkannt werden, dass einem Prozess gefolgt wird, bei dem als Erstes die Triggerinformation erfasst wird und dann Bitinformation erfasst wird, die sich an einer einem Zeitintervall t1 entsprechenden Position hinter der Triggerinformation befindet. Während einer Periode T können sowohl die erste als auch die zweite Bitinformation übertragen werden. Demgemäß können Datenübertragungsvorgänge gleichzeitig in zwei Richtungen ausgeführt werden.
• Beim oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren ist, um den Halbleiter- Datenaufzeichnungsträger rückzusetzen, ein externer Rücksetzbefehl von der Lese-/Schreibvorrichtung an denselben zu liefern. Dieser externe Rücksetzbefehl wird dadurch übertragen, dass für eine vorgegebene Periode kein Impuls in eine Signalwelle eingesetzt wird. Um dieses Rücksetzverfahren zu realisieren, verfügt der erfindungsgemäße Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger über eine Impulserfassungseinrichtung zum Erfassen von Impulsen aus einer Signalwelle, die an ihn übertragen wurde, und eine Rücksetzeinrichtung zum Erzeugen eines Rücksetzsignals, die mit dem Zählen einer Zeit zum Zeitpunkt beginnt, zu dem die Impulserfassungseinrichtung einen Impuls erfasst, um dann ein Rücksetzsignal nur dann zu erzeugen, wenn eine vorgegebene Zeitperiode D (D > T) verstrichen ist, in der die Erfassungseinrichtung keinen Impuls erfasst hat.
• Dieses Rücksetzverfahren ist Teil des Kommunikationsverfahrens, das Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Bei diesem Verfahren, wie es oben beschrieben ist, werden Triggerimpulse mit einer vorgegebenen Periode T in eine Signalwelle eingesetzt, die von der Lese-/Schreibvorrichtung an den Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger übertragen wird, und jedem Triggerimpuls folgen Bitimpulse. Demgemäß sind im normalen Datenübertragungszustand einige Impulse zumindest während jeder Periode T ohne Fehlen vorhanden. Das erfindungsgemäße Rücksetzverfahren nutzt diese Eigenschaft des erfindungsgemäßen Datenübertragungsverfahrens. Anders gesagt, wird es durch Einfügen keines Impulses in eine Signalwelle während einer Periode T möglich, einen anormalen Datenübertragungszustand zu erkennen. Die Erfindung nutzt diesen Zustand als externen Rücksetzbefehl.
• Wenn von der Lese-/Schreibvorrichtung ein externer Rücksetzbefehl geliefert wird, wird z. B. ein Triggerimpuls aus einer Periode einer Signalwelle weggelassen, so dass ein Zustand ohne jeden Impuls für eine Zeitperiode andauert, die länger als die Periode T ist. Wenn der Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger diesen Zustand erkennt, erkennt er ihn als externes Rücksetzsignal. Um den Rücksetzzustand freizugeben, wird erneut ein Triggerimpuls geliefert. Der rückgesetzte Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger erkennt den neuen Triggerimpuls und arbeitet so, dass er den Rücksetzzustand aufhebt.
• Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.
• Bei einem Datenübertragungsverfahren sind zwei Spulen, eine Sende- und eine Empfangsspule, in der Lese-/Schreibvorrichtung vorhanden, wobei jedoch eine einzelne Spule als Sende-/Empfangsspule im Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger vorhanden ist. Die Sendespule sendet eine in der Lese-/Schreibvorrichtung erzeugte erste Signalwelle auf einem Träger, und die Sende-/Empfangsspule des Halbleiter-Datenaufzeichnungsträgers empfängt diese erste Signalwelle. Eine im Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger erzeugte zweite Signalwelle wird in Form einer Laständerung, wie sie in der Sende-/Empfangsspule auftritt und von der Empfangsspule mit hoher Empfindlichkeit erkannt wird, zur Seite der Lese-/Schreibvorrichtung übertragen. So kann unter Verwendung dieser drei Spulen eine bidirektionale Datenübertragung wirkungsvoll ausgeführt werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
• Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Lese-/Schreibvorrichtung 100 und einer IC-Karte 200, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation angewandt ist.
• Fig. 2(a) bis 2(c) sind Signalverläufe von Beispielen eines Trägers, einer Signalwelle und einer modulierten Welle, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation verwendet werden.
• Fig. 3 ist ein Blockdiagramm einer Eingangs-/Ausgangsstufe der IC-Karte 200 in der Fig. 1.
• Fig. 4 ist ein Signalverlauf, der den Inhalt einer bei einem herkömmlichen Datenübertragungsverfahren verwendeten Signalwelle zeigt.
• Fig. 5 ist ein Signalverlauf, der den Inhalt einer ersten Signalwelle zeigt, die Information enthält, die beim erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren an eine IC-Karte zu senden ist.
• Fig. 6 ist ein Signalverlauf, der den Inhalt einer zweiten Signalwelle zeigt, die Information enthält, die beim erfindungsgemäßen Übertragungsverfahren an die Lese-/Schreibvorrichtung zu senden ist.
• Fig. 7 ist ein Signalverlauf einer gemultiplexten Signalwelle aus der ersten Signalwelle der Fig. 5 und der zweiten Signalwelle der Fig. 6.
• Fig. 8(a) bis 8(e) sind Ansichten, die Beziehungen zwischen Bitinformation, Signalwellen und einer modulierten Welle, bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens zeigen.
• Fig. 9(a) bis 9(c) sind Ansichten, die die Beziehung zwischen Bitinformation, einer Signalwelle und einer modulierten Welle bei einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Übertragungsverfahrens zeigen.
• Fig. 10 ist ein Signalverlauf, der die Erzeugung eines internen Rücksetzsignals zeigt, das bei der Erfindung eine Rolle spielt.
• Fig. 11 ist ein Signalverlauf, der die Erzeugung eines externen Rücksetzsignals RST zeigt, das bei der Erfindung eine Rolle spielt.
• Fig. 12 ist ein Blockdiagramm der Lese-/Schreibvorrichtung 100 und der IC- Karte 200, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation angewandt ist.
• Fig. 13 ist eine Ansicht eines Beispiels von Anordnungen dreier Spulen, wie sie beim erfindungsgemäßen Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation verwendet werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
• Die Erfindung wird nachfolgend mittels Ausführungsformen erläutert. Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer Lese-/Schreibvorrichtung 100 und einer IC-Karte 200, bei denen das erfindungsgemäße kontaktfreie Verfahren angewandt ist. Die Lese-/Schreibvorrichtung 100 verfügt über eine erste Spule 110, und die IC-Karte 200 verfügt über eine zweite Spule 210. Diese Spulen sind elektromagnetisch miteinander gekoppelt, wodurch zwischen diesen zwei Spulen 110 und 210 ein Datenübertragungsvorgang ausgeführt wird. Genauer gesagt, werden von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 elektrische Energie und Taktsignale an die IC-Karte 200 geliefert, während zwischen den zwei Spulen 110 und 210 Datensignale wechselseitig gesendet und empfangen werden.
• Die Lese-/Schreibvorrichtung 100 überlagert eine Signalwelle, die zu übertragende Daten repräsentierende Information enthält, einem Träger vorgegebener Frequenz, um eine modulierte Welle zu erzeugen, und sie liefert die modulierte Welle an die erste Spule 110, um sie zu senden. Andererseits empfängt die IC-Karte 200 die modulierte Welle mit der zweiten Spule 210, sie richtet die empfangene modulierte Welle gleich und sie erzeugt eine Versorgungsspannung und entnimmt eine Komponente vorgegebener Frequenz aus der empfangenen modulierten Welle, um Taktsignale zu erzeugen, und sie demoduliert die empfangene modulierte Welle, um die Signalwelle zu erfassen.
• Die Fig. 2(a) bis 2(c) zeigen Beispiele des oben beschriebenen Trägers, der Signalwelle und der modulierten Welle. Der Träger ist in der Fig. 2(a) beispielhaft durch eine Dreieckswelle dargestellt, jedoch kann er aus einer Sinuswelle oder einer Rechteckwelle bestehen. Die Signalwelle der Fig. 2(b) entspricht binären Daten mit dem Pegel L oder dem Pegel H. Das Wesen der Erfindung besteht in der Repräsentation von Information durch binäre Daten. Dies wird später herausgearbeitet. Die modulierte Welle der Fig. 2(c) ist der Träger der Fig. 2(a), der durch die Signalwelle der Fig. 2(b) moduliert ist, und sie wird dadurch erhalten, dass die Signalwelle dem Träger überlagert wird. Die modulierte Welle der Fig. 2(c) wird an die erste Spule 110 geliefert und von der zweiten Spule 210 in der IC-Karte 200 empfangen.
• Oben wurde das Prinzip beschrieben, gemäß dem elektrische Energie, Taktsignale und Daten von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 an die IC-Karte 200 übertragen werden. Im Gegensatz dazu werden von der IC-Karte 200 nur Daten an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 übertragen. Der Träger breitet sich nur von der ersten Spule 110 zur zweiten Spule 210 und nie in der Gegenrichtung aus. Um Daten von der IC-Karte 200 an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 zu senden, wird seitens der IC-Karte 200 die Impedanz der zweiten Spule 210 geändert. Z. B. wird der Widerstandswert eines mit der zweiten Spule 210 verbundenen Widerstandselements umgeschaltet, um die Last eines Stroms zu ändern, der durch die erste Spule 110 fließt, die elektromagnetisch mit der zweiten Spule 210 gekoppelt ist. Im Ergebnis ändert sich die Amplitude des von der ersten Spule 110 gesendeten Trägers. So kann ein Zustand der IC- Karte 200 mit geschaltetem Widerstand an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 gesendet werden. Diese Informationsübertragung wird später herausgearbeitet.
• Die Fig. 3 ist ein Blockdiagramm des Innenaufbaus einer Eingangs-/Ausgangsstufe der IC-Karte 200. Diese Eingangs-/Ausgangsstufe verfügt über vier Elemente, nämlich eine Spannungseingangseinheit 10, eine Taktsignal-Eingangseinheit 20, eine Signal-Eingabe/Ausgabe-Einheit 30 und eine Rücksetzeinheit 40. Ein von der zweiten Spule 210 empfangenes Signal, d. h. eine modulierte Welle, wird an diese jeweiligen Elemente geliefert. Die an die Spannungseingangseinheit 10 gelieferte modulierte Welle wird durch eine Gleichrichterbrücke 11 gleichgerichtet, dann durch ein Brummfilter 12 geführt, um geglättet zu werden, und durch einen Regler 13 in eine stabile Versorgungsspannung VCC umgesetzt. So entnimmt die Spannungseingangseinheit 10 dem empfangenen Signal die zum Betreiben der IC-Karte 200 erforderliche Versorgungsspannung. Die an die Taktsignal-Eingangseinheit 20 gelieferte modulierte Welle wird an einen Trägertaktsignal-Pegelschieber 21 geliefert. Hier wird eine Frequenzkomponente des modulierten Trägers entnommen und durch einen Frequenzteiler 22 mittels eines vorgegebenen Frequenzteilerverhältnisses geteilt, und es wird ein Taktsignal CLK vorgegebener Frequenz erzeugt. So entnimmt die Taktsignal-Eingangseinheit 20 dem empfangenen Signal ein Taktsignal, das dazu erforderlich ist, die IC-Karte 200 zu betreiben. Die an die Signal-Eingangs/Ausgangs-Einheit 30 gelieferte modulierte Welle wird durch eine AM-Demodulationsschaltung 31 demoduliert. D. h., dass der modulierten Welle gemäß der Fig. 2(c) eine Signalwelle gemäß der Fig. 2(b) entnommen wird. Diese Signalwelle wird an eine Triggerimpuls- Erfassungsschaltung 32 und eine Demodulationsschaltung 33 für Empfangsdaten geliefert. Die Triggerimpuls-Erfassungsschaltung 32 erfasst Triggerimpulse, wie sie zum Demodulieren empfangener Daten und zum Modulieren zu sendender Daten erforderlich sind, und sie informiert die Demodulationsschaltung 33 für Empfangsdaten und die Modulationsschaltung 34 für Sendedaten über Erfassungszeitpunkte. Die Demodulationsschaltung 33 für Empfangsdaten demoduliert die empfangenen Daten auf Grundlage der Erfassungszeitpunkte, und sie entnimmt die von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 übertragene Information als Eingangsdaten DI. Andererseits moduliert die Modulationsschaltung 34 für Sendedaten, um als Ausgangsdaten DO an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 gelieferte Information zu übertragen, die Sendedaten auf Grundlage der Erfassungszeitpunkte der Triggerimpulse, und sie liefert die modulierten Sendedaten an eine AM-Modulationsschaltung 35. Diese AM-Modulationsschaltung 35 arbeitet auf Grundlage dieser Sendedaten so, dass sie die Eingangsimpedanz der zweiten Spule 210 ändert (z. B. arbeitet sie so, dass sie das mit der Spule verbundene Widerstandselement schaltet). Die Eingangs/Ausgangs-Steuerschaltung 36 empfängt ein Eingangs/Ausgangs-Steuersignal I/O von einer CPU (nicht dargestellt), und liefert ein solches an diese, um die oben beschriebenen Empfangs- und Sendevorgänge zu steuern. Die Demodulation der empfangenen Daten und die Modulation der Sendedaten, die für diese Erfindung charakteristisch sind, werden später herausgearbeitet. Die Funktion der Rücksetzeinheit 40 wird später beschrieben.
• Die oben beschriebene Anordnung ermöglicht es, elektrische Energie, Taktsignale und Daten von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 an die IC-Karte 200 zu übertragen und auch Daten entgegengesetzt von der IC-Karte 200 an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 zu übertragen. Nun wird eine Repräsentationsform der zu übertragenden Daten erörtert. Die zu übertragende Information wird mit einer Signalwelle übertragen, die durch binäre Daten gemäß der Fig. 2(b) repräsentiert ist. Herkömmlicherweise wird die Repräsentation von Information für allgemeine binäre Daten dadurch erstellt, dass einer der Bitzustände als Pegel L oder als Pegel H definiert wird. Wenn z. B. ein Bit "0" als Pegel L definiert wird und ein Bit "1" als Pegel H definiert wird, ist der Binärdatenwert gemäß der Fig. 4 als "01110100101" repräsentiert. Wenn jedoch die Signalwelle der Fig. 4 auf einem Träger gesendet wird, besteht die Möglichkeit, dass eine genaue Informationsübertragung beeinträchtigt ist. Die Signalverläufe der jeweiligen Wellen der Fig. 2(a) bis 2(b) sind theoretische Signalverläufe, und die tatsächlichen Signalverläufe weisen Verzerrungen und Abrundungen auf. Insbesondere sind die von der IC- Karte 200 empfangenen modulierten Wellen beträchtlich abgerundet. Demgemäß kann selbst dann, wenn die Signalwelle der Fig. 4 gesendet wird, eine von der IC-Karte 200 demodulierte Signalwelle keinen derartigen schönen Signalverlauf aufweisen, und es besteht die Möglichkeit, dass die Bitinformation nicht genau demoduliert werden kann.
• Ein Charakteristikum des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, eine Repräsentationsform von Daten zu schaffen, die unter derartigen Umständen eine hoch zuverlässige und genaue Datenübertragung ermöglicht. Wie es in der Fig. 5 dargestellt ist, werden Triggerimpulse P1, P2, P3, ... mit einer vorgegebenen Periode T geliefert. Bitinformationen A1, A2, ... werden an Positionen geliefert, die um ein vorgegebenes Zeitintervall t1 (t1 < T) hinter Positionen der zugehörigen Triggerimpulse liegen. Bei dieser Ausführungsform ist Bitinformation durch Information hinsichtlich des Vorliegens oder Fehlens eines Bitimpulses gegeben. Genauer gesagt, ist ein Bit durch die Information repräsentiert, dass ein Bitimpuls an einer vorgegebenen Position vorhanden ist oder fehlt. In der Fig. 5 kennzeichnet z. B. die Bitinformation A1 ein Bit "1", da ein Bitimpuls an einer Position vorhanden ist, die um das vorgegebene Zeitintervall t1 hinter dem Triggerimpuls P1 liegt, und die Bitinformation A2 kennzeichnet das Bit "0", da ein Bitimpuls an einer Position fehlt, die um das vorgegebene Zeitintervall t1 hinter dem Triggerimpuls P2 liegt. So erscheinen die Triggerimpulse P1, P2, P3, ... ohne Fehlen mit der Periode T, jedoch erscheinen die Bitimpulse A1, A2, A3-, ... um das Zeitintervall t1 hinter den zugehörigen Triggerimpulsen, oder sie fehlen dort. Die Triggerimpulse und die Bitimpulse sind hinsichtlich der Impulsverläufe dieselben Impulse, und sie werden nur durch ihre Positionen voneinander unterschieden.
• So erscheint, gemäß der Erfindung, ein die zu übertragende Information repräsentierendes Bit mit einer Periode T. Durch Vorgeben einer Periode T der Triggerimpulse und eines Zeitintervalls t1, um das Bitinformation gegenüber ihrem zugehörigen Triggerimpuls verzögert ist, kann die Information bitweise entnommen werden. D. h., dass die Empfangsseite als Erstes einen Triggerimpuls P1, P2, P3, ... erfasst, wobei dann, auf Grundlage des Triggerimpulses, ein Bitimpuls erfasst wird. Genauer gesagt, wird erfasst, ob ein Bitimpuls zum Zeitintervall t1 ab dem Zeitpunkt, zu dem ein Triggerimpuls P1, P2, P3, ... anstieg, ansteigt oder nicht. Tatsächlich ist es jedoch bevorzugt, dass zum Zeitintervall t1 eine Toleranz d (z. B. die halbe Breite eines Bitimpulses) hinzugefügt wird, um ein Zeitintervall t1 + d einzustellen, wobei mit dem Zeitintervall t1 + d erfasst wird, ob eine Signalwelle den Pegel H oder den Pegel L einnimmt. Wenn die Signalwelle den Pegel H einnimmt, wird ein Bit "1" erfasst, während ein Bit "0" erfasst wird, wenn die Signalwelle den Pegel L einnimmt.
• Ein anderes Charakteristikum des Verfahrens besteht darin, dass Daten zwischen der Lese-/Schreibvorrichtung 100 und der IC-Karte 200 gleichzeitig bidirektional übertragen werden können. Beim herkömmlichen Datenübertragungsverfahren wird bidirektionale Datenübertragung dadurch ausgeführt, dass eine Übertragungszeitperiode zeitlich unterteilt wird, um Daten abwechselnd in der einen und der anderen Richtung zu übertragen. Beim erfindungsgemäßen Verfahren kann bidirektionale Datenübertragung gleichzeitig ausgeführt werden. Da nur ein Informationsübertragungskanal vorliegt, kann selbstverständlich streng genommen keine tatsächlich gleichzeitige bidirektionale Datenübertragung ausgeführt werden. In der Beschreibung der vorliegenden Anmeldung bedeutet gleichzeitige bidirektionale Datenübertragung, dass Daten mit der Einheit eines Bits abwechselnd in zwei Richtungen übertragen werden.
• Hierbei ist angenommen, dass eine erste Signalwelle gemäß der Fig. 5 erzeugt wird. Diese Signalwelle besteht aus Triggerimpulsen P1, P2, P3, ... und Bitimpulsen A1 (A2 fehlt), und in der Periode 2T ist der binäre Datenwert [10] angegeben. Dann wird eine zweite Signalwelle gemäß der Fig. 6 in Betracht gezogen. Die zweite Signalwelle besteht aus einem Bitimpuls B1 (B2 fehlt). Die erste und die zweite Signalwelle verfügen über dieselbe Zeitachse (horizontale Achse), und in den strichpunktierten Linien in der zweiten Signalwelle sind nur die Positionen der Triggerimpulse P1, P2, P3, ... des ersten Signals dargestellt. In der zweiten Signalwelle sind die Daten in derselben Form wie in der ersten Signalwelle repräsentiert. D. h., dass Bitinformationen B1, B2, B3, ... um ein vorgegebenes Zeitintervall t2 (t2 < T) hinter den zugehörigen Triggerimpulsen P1, P2, P3, ... positioniert sind. Z. B. kennzeichnet in der Fig. 6 die Bitinformation B1 ein "1", da an einer Position ein Bitimpuls vorhanden ist, die um das vorgegebene Zeitintervall t2 hinter dem Triggerimpuls P1 liegt. Die Bitinformation B2 kennzeichnet ein Bit "0", da an einer Position ein Bitimpuls fehlt, die um das vorgegebene Zeitintervall t2 hinter dem Triggerimpuls P2 liegt. Demgemäß kennzeichnet diese zweite Signalwelle in der Periode 2T den binären Datenwert [10]. Um die Bitinformation aus einer derartigen Signalwelle zu entnehmen, werden als Erstes die Triggerimpulse P1, P2, P3, ... auf der Empfangsseite erfasst, und dann werden Bitimpulse, auf Grundlage der Triggerimpulse, erfasst. Genauer gesagt, wird erfasst, ob ein Bitimpuls mit einem Zeitintervall t2 ab dem Zeitpunkt ansteigt oder nicht, zu dem der zugehörige Triggerimpuls P1, P2, P3, ... anstieg. Tatsächlich ist es jedoch bevorzugt, dass zum Zeitintervall t2 eine Toleranz d (z. B. die halbe Breite eines Bitimpulses) hinzugefügt wird, um ein Zeitintervall t2 + d einzustellen, und mit diesem Zeitintervall t2 + d wird erfasst, ob eine Signalwelle den Pegel H oder den Pegel L einnimmt. Wenn die Signalwelle den Pegel H einnimmt, wird ein Bit "1" erfasst, während ein Bit "0" erfasst wird, wenn die Signalwelle den Pegel L einnimmt.
• Hierbei ist angenommen, dass die erste Signalwelle gemäß der Fig. 5 von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 erzeugt wird und die zweite Signalwelle gemäß der Fig. 6 von der IC-Karte 200 erzeugt wird. In der Lese-/Schreibvorrichtung 100 wird ein Träger mit der ersten Signalwelle moduliert, und ein dieser modulierten Welle entsprechender elektrischer Strom wird an die erste Spule 11&beta; geliefert, während in der IC-Karte 100 die Eingangsimpedanz der zweiten Spule 210 auf Grundlage der erzeugten zweiten Signalwelle geändert wird. Z. B. erhält ein mit der zweiten Spule 210 verbundenes Widerstandselement beim Pegel H den Wert R1, und es erhält beim Pegel L den Wert R2. Eine Änderung der Eingangsimpedanz der zweiten Spule 210 ändert die Last für einen durch die erste Spule 110 fließenden Strom, und die Information aufgrund der in der IC-Karte 200 erzeugten zweiten Signalwelle wird der in der Lese-/Schreibvorrichtung 100 erzeugten modulierten Welle überlagert. Demgemäß wird die gemultiplexte Signalwelle gemäß der Fig. 7 auf dem Träger mitgeführt und von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 an die IC-Karte 200 übertragen. D. h., dass in der auf den Triggerimpuls P1 folgenden Periode T die Datenbitinformation A1 von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 an die IC-Karte 200 gesendet wird und die Datenbitinformation B1 von der IC-Karte 200 an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 gesendet wird. In ähnlicher Weise werden in einer Periode T folgend auf den Triggerimpuls P2 beide Bitinformationen A2 und B2 gesendet. So wird in der IC-Karte 200 ein Pegel der gemultiplexten Signalwelle nach der Zeit t1 + d ab dem Zeitpunkt des Erfassens eines Triggerimpulses erfasst, wodurch von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 gesendete Bits erkannt werden können. In der Lese-/Schreibvorrichtung 100 wird der Pegel einer gemultiplexten Signalwelle nach der Zeit t2 + d ab dem Zeitpunkt des Erfassens eines Triggerimpulses erfasst, wodurch von der IC-Karte 200 gesendete Bits erkannt werden können.
• Die Fig. 8(a) bis 8(e) zeigen Signalverläufe einer spezielleren Ausführungsform. Unter Bezugnahme auf diese Signalverläufe wird nun der Betrieb der Eingangs-/Ausgangsstufe der IC-Karte 200 der Fig. 3 erläutert. Hierbei ist der Fall angenommen, dass, wie es in der Fig. 8(a) dargestellt ist, eine erste, durch fünf Bits [00110] repräsentierte Bitinformation von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 an die IC-Karte 200 übertragen wird und, wie es in der Fig. 8(e) dargestellt ist, eine zweite, durch fünf Bits [01010] repräsentierte Information von der IC-Karte 200 an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 übertragen wird. In diesem Fall erzeugt die Lese-/Schreibvorrichtung 100 nur die erste Signalwelle gemäß der Fig. 8(b). Diese erste signalwelle weist einen Triggerimpuls mit der vorgegebenen Periode T auf. Die Bitinformation der Fig. 8(a) wird durch das Vorliegen oder Fehlen eines Bitimpulses an einem Punkt repräsentiert, der um das vorgegebene Zeitintervall t1 + d nach dem Zeitpunkt des Anstiegs des zugehörigen Triggerimpulses liegt. D. h., dass in der ersten und zweiten Periode keine Bitimpulse vorliegen, so dass die Bitinformation [00] repräsentiert wird, wobei Bitimpulse in der dritten und vierten Periode vorhanden sind und die Bitinformation [11] repräsentiert wird. Ferner ist in der fünften Periode kein Bitimpuls vorhanden, so dass die Bitinformation [00] repräsentiert wird. Andererseits erzeugt die IC-Karte 200 nur die zweite Signalwelle gemäß der Fig. 8(d). D. h., dass in der ersten, dritten und fünften Periode keine Bitimpulse vorhanden sind, während in der zweiten und vierten Periode Bitimpulse vorliegen, die mit dem Zeitintervall t2 ab dem Ansteigen der zugehörigen Triggerimpulse ansteigen. Eine von der ersten Spule 110 an die zweite Spule 210 gesendete modulierte Welle ist eine gemultiplexte Signalwelle aus der ersten Signalwelle gemäß der Fig. 8(b) und der zweiten Signalwelle gemäß der Fig. 8(d), die einem Träger überlagert werden, wie es in der Fig. 8(c) dargestellt ist.
• In der Eingangs-/Ausgangsstufe der IC-Karte 200 der Fig. 3 entnimmt die AM- Demodulationsschaltung 31 der modulierten Welle der Fig. 8(c) die Signalwelle. Die Triggerimpuls-Erfassungsschaltung 32 erfasst in der Signalwelle Triggerimpulse, die mit der vorgegebenen Periode T auftreten, um ein erstes Triggersignal mit dem Zeitintervall t1 + d ab dem Erfassungszeitpunkt des Triggerimpulses an die Demodulationsschaltung 33 für Empfangsdaten zu liefern, und ein zweites Triggersignal mit dem Zeitintervall t2 ab dem Erfassungszeitpunkt des Triggerimpulses an die Modulationsschaltung 34 Versendedaten zu liefern. Die Demodulation in der Demodulationsschaltung 33 für empfangene Daten entnimmt die erste Bitinformation gemäß der Fig. 8(a) aus der ersten Signalwelle gemäß der Fig. 8(b). D. h., dass die Demodulationsschaltung 33 für Empfangsdaten den Pegel der Signalwelle dann erfasst, wenn das erste Triggersignal von der Triggerimpuls-Erfassungsschaltung 32 geliefert wird, und die Schaltung 33 gibt das Bit "1" aus, wenn sich die Signalwelle auf dem Pegel H befindet, und sie gibt das Bit "0" aus, wenn sich die Signalwelle auf dem Pegel L befindet. Eine Abfolge so ausgegebener Bits bildet die Eingangsdaten DI. Unter Verwendung eines derartigen Biterfassungsverfahrens können Bits selbst dann genau erfasst werden, wenn die Signalwelle abgerundet ist. Die Modulationsschaltung 34 für Sendedaten moduliert die zweite Bitinformation gemäß der Fig. 8(e), um eine zweite Signalwelle gemäß der Fig. 8(d) zu erzeugen. D. h., dass die Modulationsschaltung 34 für Sendedaten zum Zeitpunkt, zu dem das zweite Triggersignal von der Triggerimpuls-Erfassungsschaltung 32 geliefert wird, Bitinformation erzeugt, die einem Bitwert der Ausgangsdaten DO entspricht. Genauer gesagt, wird, wenn die Ausgangsdaten Do ein Bit "1" spezifizieren, ein Impuls von einem Bit zum Zeitpunkt erzeugt, zu dem das zweite Triggersignal zugeführt wird, und wenn die Ausgangsdaten DI das Bit "0" angeben, wird kein Bitimpuls erzeugt. Auf Grundlage der so erzeugten zweiten Signalwelle ändert die AM-Modulationsschaltung 35 die Eingangsimpedanz der zweiten Spule 210. Die Eingangs/Ausgangs-Steuerschaltung 36 weist die Modulationsschaltung 34 für Sendedaten dazu an, ein Bit zu senden, wenn die Demodulationsschaltung 33 für Empfangsdaten den Empfang eines Bits abgeschlossen hat, um so Sende- und Empfangsvorgänge zu steuern. So wird gleichzeitige bidirektionale Datenübertragung ermöglicht.
• Das erfindungsgemäße Verfahren wurde oben mittels der dargestellten Ausführungsform beschrieben. Jedoch ist die Erfindung nicht auf die Ausführungsform beschränkt, sondern sie überdeckt verschiedene andere Modifizierungen. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform wird ein Einzelimpuls für die Triggerimpulse verwendet, jedoch können mehrere Impulse für die Triggerimpulse verwendet werden. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform weisen die Triggerimpulse und die Bitimpulse ziemlich denselben Signalverlauf auf, jedoch ist es möglich, die Impulsbreite der ersteren gegenüber derjenigen der letzteren zu ändern. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind zwei Spulen zum Senden von Daten verwendet, jedoch können mehr Spulen verwendet werden. Bei der oben beschriebenen Ausführungsform werden die Triggerimpulse seitens der Lese-/Schreibvorrichtung 100 erzeugt, und sie werden seitens der IC-Karte 200 erfasst, jedoch ist es möglich, im Gegensatz dazu die Triggerimpulse seitens der IC-Karte 200 zu erzeugen (durch Ändern der Eingangsimpedanz der Spule) und eine Erfassung seitens der Lese-/Schreibvorrichtung 100 auszuführen. Die oben beschriebene Ausführungsform ist eine Anwendung der Erfindung auf ein IC-Karten betreffendes Datenübertragungssystem, jedoch ist die Erfindung nicht nur bei IC-Karten sondern in weitem Umfang auch bei Datenübertragungssystemen unter Verwendung von Halbleiter- Aufzeichnungsträgern anwendbar.
• Als anderes Verfahren zum Erfassen von Datenbits in der Demodulationsschaltung 33 für Empfangsdaten wird ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem Impulse gezählt werden, die mit einem vorgegebenen Zeitintervall t + d' ab dem Zeitpunkt des Erfassens eines Triggerimpulses erfasst werden. Wenn die gezählte Impulszahl 1 ist, bedeutet dies, dass alleine ein Triggerimpuls vorhanden ist und das Bit "0" erfasst wird. Wenn die gezählte Impulszahl 2 ist, sind sowohl ein Triggerimpuls als auch ein Bitimpuls vorhanden, und es wird ein Bit "1" erfasst. D. h., dass, wie es in der Fig. 9 dargestellt ist, die Information "0" repräsentiert ist, wenn in einem Zeitintervall t + d' ein Impuls erfasst wird, während die Information "1" repräsentiert ist, wenn zwei Impulse erfasst werden.
• Wie oben beschrieben, wird gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation eine Signalwelle durch Folgendes erzeugt: Triggerinformation, die mit einer vorgegebenen Periode T geliefert wird; erste Bitinformation, die mit einem Zeitintervall t1 (t1 < T) ab der Position der Triggerinformation geliefert wird; und zweite Bitinformation mit einem Zeitintervall t2 (t2 < T) ab dort, wodurch Datenübertragungsvorgänge hoher Zuverlässigkeit und hoher Genauigkeit gleichzeitig in zwei Richtungen ausgeführt werden können.
• Als Nächstes wird nachfolgend das erfindungsgemäße Rücksetzverfahren erläutert. Wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, verfügt eine dieses Rücksetzverfahren ausführende Rücksetzeinheit 40 über eine interne Rücksetzschaltung 41, eine Impulserfassungsschaltung 42, eine Zählerschaltung 43 und ein RS-Flipflop 44. Die interne Rücksetzschaltung 41 gibt ein internes Rücksetzsignal dann aus, wenn die Versorgungsspannung VCC abfällt. Dieses interne Rücksetzsignal dient zum Rücksetzen der Schaltkreise der Eingangs-/Ausgangsstufe der IC-Karte 200, wie in der Fig. 3 dargestellt. Die Impulserfassungsschaltung 42 erfasst einen Impuls in einer durch die AM- Demodulationsschaltung 31 demodulierten Signalwelle. Dieser erfasste Impuls wird an die Zählerschaltung 43 und den Setzanschluss S des RS-Flipflops 44 geliefert. Zu diesem Zeitpunkt wird, wenn ein externes Rücksetzsignal RST ausgegeben wurde, der Rücksetzvorgang freigegeben, wie dies später beschrieben wird. Die Zählerschaltung 43 hat die Funktion des Zählens einer Anzahl von Taktimpulsen des vom Frequenzteiler 22 gelieferten Taktsignals CLK ab einem Zeitpunkt, zu dem die Impulserfassungsschaltung 42 einen Impuls erfasst hat. Wenn der Zählwert eine vorgegebene Zahl erreicht hat, liefert die Zählerschaltung 43 ein Rücksetz-Eingangssignal an den Rücksetzanschluss R des Flipflops 44. So wird vom RS-Flipflop 44 ein externes Rücksetzsignal RST ausgegeben.
• Die IC-Karte 200 gemäß dieser Ausführungsform verfügt über zwei Arten von Rücksetzsignalen. D. h., dass das eine das innerhalb dieser IC-Karte 200 erzeugte interne Rücksetzsignal ist, während das andere das entsprechend einem externen Rücksetzbefehl erzeugte externe Rücksetzsignal RST ist. Wie es in der Fig. 3 dargestellt ist, wird das interne Rücksetzsignal von der internen Rücksetzschaltung 41 erzeugt. Diese interne Rücksetzschaltung 41 gibt ein internes Rücksetzsignal dann aus, wenn die Versorgungsspannung VCC vom Regler 13 abfällt. Dieser Ausgabevorgang verfügt über eine Hysterese, wie sie in den Kurvenbildern der Fig. 10 dargestellt ist. D. h., dass die Versorgungsspannung VCC allmählich ansteigt, wobei zum Zeitpunkt, zu dem die Spannung einen ersten Schwellenwert VTH erreicht hat, das interne Rücksetzsignal ansteigt. Dieses interne Rücksetzsignal fällt zum Zeitpunkt ab, zu dem die Versorgungsspannung VCC auf einen zweiten Schwellenwert VTL abgefallen ist. Kurz gesagt, überwacht die interne Rücksetzschaltung 41 die intern an die IC-Karte 200 gelieferte Versorgungsspannung VCC, und wenn diese Spannung normal ist, hält die Schaltung 41 das interne Rücksetzsignal im Zustand "H", wohingegen sie das Signal auf "L" hält, wenn die Spannung niedrig ist.
• In herkömmlicher Weise wird dieses Rücksetzsignal dazu verwendet, die IC-Karte seitens der Lese-/Schreibvorrichtung 100 (extern) rückzusetzen. D. h., dass dann, wenn die Lese-/Schreibvorrichtung 100 zeitweilig das Senden einer modulierten Welle anhält, die Spannungseingangseinheit 100 keine normale Versorgungsspannung VCC liefern kann. Demgemäß kann das interne automatisch ausgegeben werden. Jedoch zeigt dieses Verfahren, bei dem die Zufuhr der Versorgungsspannung zeitweilig angehalten und wiederaufgenommen wird, das oben beschriebene Problem, dass es Zeit benötigt, dass das System seinen stabilen Zustand erreicht. Das erfindungsgemäße Rücksetzverfahren nutzt die Eigenschaft des oben beschriebenen erfindungsgemäßen Datenübertragungssystems zum Erzeugen des externen Rücksetzsignals RST durch ein ganz verschiedenes Verfahren.
• Die Fig. 11 ist ein zeitbezogenes Diagramm des erfindungsgemäßen externen Rücksetzverfahrens. Hier ist angenommen, dass dieses Datenübertragungssystem aktiviert wird, um dafür zu sorgen, dass das interne zu einem Zeitpunkt t0 ansteigt. Bald erfasst die Impulserfassungsschaltung 42, die so arbeitet, dass sie Impulse einer durch die AM-Demodulationsschaltung 31 demodulierten Signalwelle, wie in der Fig. 3 dargestellt, erfasst, zu einem Zeitpunkt t1 einen in der Signalwelle enthaltenen Triggerimpuls P1. Der von der Impulserfassungsschaltung 42 erfasste Triggerimpuls P1 wird an die Zählerschaltung 43 und das RS-Flipflop 44 geliefert. Die Zählerschaltung 43 beginnt zum Zeitpunkt t1, zu dem dieser Triggerimpuls P1 ansteigt, damit, Taktimpulse des Taktsignals CLK zu zählen. Andererseits beginnt das RS- Flipflop 44, das an seinem Setzeingangsanschluss 5 mit dem Triggerimpuls P1 versorgt wurde, zu arbeiten, so dass es für ein logisches Ausgangssignal Q sorgt. So steigt ein externes Rücksetzsignal RST zum Zeitpunkt t1 an. Dieses externe Rücksetzsignal RST hält während der Datenübertragung immer den Zustand "H" aufrecht, jedoch wechselt der Zustand auf "L", wenn von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 ein externer Rücksetzbefehl geliefert wird.
• Die Zählerschaltung 43 arbeitet so, dass sie ein Impulssignal an den Rücksetz-Eingangsanschluss R des RS-Flipflops 44 liefert, wenn der Zählwert einen vorgegebenen Wert D (D > T) erreicht hat. Während die Lese-/Schreibvorrichtung 100 Daten überträgt, erscheinen Triggerimpulse mit der Periode T in der Signalwelle. D. h., dass ein nächster Triggerimpuls P2 zu einem Zeitpunkt t2 auftritt. Demgemäß wird die Zählerschaltung 43 mit einem weiteren Triggerimpuls versorgt, bevor sie auf den vorgegebenen Wert D gezählt hat. Zu einem Zeitpunkt t2 stellt die Zählerschaltung 43 ihren Zählwert auf den Anfangswert 0 zurück, und sie startet den Zählvorgang neu. Andererseits wird zum Zeitpunkt t2 ein Triggerimpuls P2 an den Setzeingangsanschluss S des RS-Flipflops geliefert, so dass das logische Ausgangssignal Q, d. h. das externe Rücksetzsignal RST, immer noch im Zustand "H" gehalten wird.
• Während Daten mittels einer Signalwelle übertragen werden, erscheinen Triggerimpulse mit der Periode T in der Signalwelle. Demgemäß kann die Übereinkunft getroffen werden, dass dann, wenn eine Signalwelle ohne jeden Impuls gesendet wird, extern ein Rücksetzbefehl geliefert wird. Z. B. wird ein Vorgang in Betracht gezogen, bei dem ein erwarteter Triggerimpuls P3 mit einer Periode T ab dem Triggerimpuls P2 zu einem Zeitpunkt t3 fehlt, wie in der Fig. 11 dargestellt. In diesem Fall wird, sogar zum Zeitpunkt t3, kein Impuls in die Zählerschaltung 43 eingegeben, und demgemäß zählt diese weiter. Auch wenn der Zählwert der Zählerschaltung 43 zu einem Zeitpunkt t4 einen vorgegebenen Wert D erreicht, wird von ihr der Rücksetzimpuls an den Rücksetz-Eingangsanschluss R des RS-Flipflops 44 ausgegeben. Demgemäß wird das logische Ausgangssignal Q des RS-Flipflops 44, d. h. das externe Rücksetzsignal RST, in den Zustand "L" invertiert. Dieser invertierte Zustand dauert an, bis ein neuer Impuls auftritt. Zum Zeitpunkt des Auftretens eines neuen Impulses wird der Rücksetzvorgang aufgehoben und das externe Rücksetzsignal RST kehrt erneut auf "H" zurück. Kurz gesagt, wird, um die IC-Karte 200 seitens der Lese-/Schreibvorrichtung 100 rückzusetzen, ein Prozess verwendet, gemäß dem in einer Signalwelle während einer vorgegebenen Zeitperiode D kein Impuls vorhanden ist, wobei zum Aufheben des Rücksetzzustands danach in der Signalwelle ein neuer Impuls geliefert wird. Da der Sendevorgang der modulierten Welle nicht unterbrochen wird, wird seitens der IC-Karte 200 die Zufuhr der Versorgungsspannung VCC und des Taktsignals CLK nicht unterbrochen. Bei den oben beschriebenen Ausführungsformen sind die Beziehungen zwischen dem internen Rücksetzsignal und dem externen Rücksetzsignal RST nicht beschrieben, jedoch ist es bevorzugt, dass dann, wenn ein interner Rücksetzvorgang ausgeführt wird, gleichzeitig auch der externe Rücksetzvorgang ausgeführt wird.
• Das erfindungsgemäße Rücksetzverfahren wurde mittels einer angegebenen Ausführungsform beschrieben. Jedoch ist das Rücksetzverfahren nicht auf die Ausführungsform beschränkt, sondern es kann bei verschiedenen anderen Ausführungsformen angewandt werden. Z. B. bildet die Rücksetzeinheit 40 in der Fig. 3 ein Beispiel, und dieselbe Funktion kann durch andere Schaltungen realisiert werden. Z. B. sind bei der oben beschriebenen Ausführungsform die Impulserfassungsschaltung 42 und die Triggerimpuls-Erfassungsschaltung 32 gesonderte Schaltkreise, jedoch ist es bevorzugt, da sie beide dieselbe Funktion haben, wenn sie einen einzelnen Schaltkreis gemeinsam haben. Bei dieser Ausführungsform ist dieses Rücksetzverfahren bei einem Datenübertragungssystem mit einer IC-Karte angewandt, jedoch ist es nicht nur bei IC- Karten anwendbar, sondern auch bei anderen Datenübertragungssystemen unter Verwendung von Halbleiter-Datenaufzeichnungsträgern.
• Demgemäß kann durch das erfindungsgemäße Verfahren zum Rücksetzen von Halbleiter-Datenaufzeichnungsträgern ein externer Rücksetzbefehl auf Grundlage des Vorliegens und des Fehlens von Impulsen in einer Signalwelle erkannt werden. Demgemäß kann ein Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger rückgesetzt werden, ohne dass spezielle Rücksetzleitungen erforderlich wären und ohne dass die Zufuhr der Versorgungsspannung unterbrochen wird.
• Abschließend werden Ausführungsformen der Spulenanordnung erläutert, die für das erfindungsgemäße Datenübertragungsverfahren geeignet sind. Bei der Ausführungsform der Fig. 1 ist die Spule 110 in der Lese-/Schreibvorrichtung 100 vorhanden, und die Spule 210 ist in der IC-Karte 200 vorhanden, wobei bidirektionale Datenübertragung mittels dieser zwei Spulen ausgeführt wird. Bei dieser Ausführungsform sind, wie es in der Fig. 12 dargestellt ist, eine erste Spule 110 zum Senden von Daten und eine zweite Spule 120 zum Empfangen von Daten in der Lese-/Schreibvorrichtung 100 vorhanden, und eine dritte Spule 210 zum Senden/Empfangen von Daten ist in der IC-Karte 200 vorhanden. Die zweite Spule 120 verfügt über höhere Empfangsempfindlichkeit als die erste Spule 110. Wenn sich die Lese-/Schreibvorrichtung 100 und die IC-Karte 200 in ihrem Datenübertragungszustand befinden, sind die erste Spule 110 und die dritte Spule 210 elektromagnetisch miteinander gekoppelt, und in ähnlicher Weise sind die zweite Spule 120 und die dritte Spule 210 elektromagnetisch miteinander gekoppelt. Über diese Kanäle mit elektromagnetischer Kopplung erfolgt zwischen den beiden eine Datenübertragung. Genauer gesagt, werden von der Lese-/Schreibvorrichtung 100 elektrische Energie und ein Taktsignal an die IC-Karte 200 geliefert, und Datensignale werden bidirektional zwischen den beiden gesendet und empfangen.
• Die Lese-/Schreibvorrichtung 100 überlagert einem Träger auf vorgegebener Frequenz eine erste Signalwelle, die Information enthält, die durch zu übertragende Daten repräsentiert ist, um eine modulierte Welle zu erzeugen, und sie liefert diese modulierte Welle an die erste Spule 110, um die Daten zu senden. Andererseits empfängt die IC-Karte 200 die gesendete modulierte Welle mittels der dritten Spule 210, sie richtet die empfangene modulierte Welle gleich, um eine Versorgungsspannung zu erzeugen, sie entnimmt der empfangenen modulierten Welle eine Komponente vorgegebener Frequenz, um ein Taktsignal zu erzeugen, und sie demoduliert die empfangene modulierte Welle, um die Signalwelle zu erfassen. Im Gegensatz dazu, werden von der IC- Karte 200 alleine Daten an die Lese-/Schreibvorrichtung 100 gesendet. Zu diesem Zweck wird, ähnlich wie bei der oben beschriebenen Ausführungsform, die Eingangsimpedanz der dritten Spule 210 geändert. Z. B. wird der Widerstandswert eines mit der dritten Spule 210 verbundenen Widerstandselements umgeschaltet, wodurch die Last geändert wird, die für einen Strom gilt, der durch die erste Spule 110 und die zweite Spule 120 fließt, die elektromagnetisch mit der dritten Spule 210 gekoppelt sind. Demgemäß kann von der ersten Spule 110 und auch der zweiten Spule 120 eine Laständerung der dritten Spule 210 der IC-Karte 200 erfasst werden. Jedoch ist es bevorzugt, die zweite Spule 120 zum Erfassen einer Laständerung zu verwenden, da diese Spule 120 über hohe Empfangsempfindlichkeit verfügt. So sorgt die IC-Karte 200 für eine Laständerung an der dritten Spule 210 auf Grundlage einer zweiten Signalwelle, die Information enthält, die durch zu übertragende Daten repräsentiert ist, wodurch die zweite Spule 120 seitens der Lese- /Schreibvorrichtung 100 die zweite Signalwelle erfasst.
• Wie oben beschrieben, ist es möglich, mittels der ersten Spule 210 eine Laständerung der dritten Spule 210 zu erfassen. Demgemäß ist bidirektionale Datenübertragung grundsätzlich ohne Verwendung der zweiten Spule 210, wie bei der Ausführungsform der Fig. 1, möglich. Da jedoch die erste Spule 110 mit der modulierten Welle gemäß der Fig. 2(c) versorgt wird, wird die Laständerungskomponente auf der modulierten Welle transportiert. Im Allgemeinen ist die Laständerungskomponente (die zweite Signalwelle) so schwach im Vergleich mit der ersten Signalwelle gemäß der Fig. 2(b), dass keine effektive Erfassung der Komponente erwartet werden kann. Eine Eigenschaft dieser Ausführungsform besteht darin, dass die zweite Empfangsspule 110 zum Erfassen der Laständerungskomponente vorhanden ist. Die zweite Spule 120 muss keine modulierte Welle senden, und sie kann Laständerungen effektiv erfassen, da sie über höhere Empfindlichkeit als die erste Spule 110 verfügt.
• Als Nächstes ist in der Fig. 13 eine Ausführungsform zu den oben beschriebenen drei Spulen dargestellt, die beispielhaft deren Formen und Anordnungen zeigt. Die Fig. 13 zeigt die Positionsbeziehung zwischen den drei Spulen, wobei sich die Lese-/Schreibvorrichtung 100 und die IC-Karte 200 in ihrem Betriebszustand für die Datenübertragung befinden. Hierbei ist, wie es in der Fig. 13 dargestellt ist, eine parallele XY-Ebene mit den Oberflächen der IC-Karte 200 innerhalb dieser definiert, und eine Ebene VW parallel zur Ebene XY ist innerhalb der Lese-/Schreibvorrichtung 100 definiert. Bei dieser Ausführungsform ist die Spule 110 der Lese-/Schreibvorrichtung 100 durch eine in der Ebene VW ausgebildete spiralförmige Spule gebildet, und die dritte Spule 210 der IC-Karte 200 ist durch eine in der Ebene XY ausgebildete spiralförmige Spule gebildet. Beide Spulen 110, 210 sind in Spiralen um die Mittelachse Z herum ausgebildet, die rechtwinklig auf den jeweiligen Ebenen steht. Diese spiralförmigen Spulen können leicht dadurch hergestellt werden, dass Leiterschichten auf bedruckbare Substrate aufgedruckt werden. Die zweite Spule 120 der Lese-/Schreibvorrichtung ist ein Leiter, der in der Spulenmittelachse 121 in der Ebene VW gewendelt ist. An der Position der Spulenmittelachse 121 ist ein Ferritstab vorhanden.
• Die oben beschriebene Anordnung von Spulen mit diesen Strukturen ermöglicht eine sehr effiziente Datenübertragung. Die erste Spule 110 und die dritte Spule 210 sind spiralförmig und stehen einander parallel gegenüber. Demgemäß wird eine in der ersten Spule 110 erzeugte modulierte Welle wirkungsvoll an die dritte Spule 210 übertragen. Ihre flachen, spiralförmigen Strukturen sind für den Einbau der Spulen in die IC-Karte 200, die in Form einer dünnen Karte vorliegen muss, optimal. Es ist ideal, dass die zweite Spule 120 an der geeignetsten Position angeordnet ist, um eine in der dritten Spule 210 erzeugte Laständerung zu erfassen. Der Erfinder der vorliegenden Erfindung hat experimentell herausgefunden, dass die Spulenmittelachse 121 vorzugsweise zum Zentrum der ersten Spule 110 gerichtet ist und dass es bevorzugt ist, dass ein Ende (a) der zweiten Spule 120 nahe dem Außenumfang der ersten Spule 110 positioniert ist. Vorzugsweise ist das Ende (a) in der Ebene VW positioniert, um nahe der Spule 110 zu liegen, jedoch kann ein Ende (b) derselben außerhalb der Ebene VW liegen. So ermöglichen das Anbringen einer Sendespule und einer Empfangsspule in der Lese- /Schreibvorrichtung sowie einer Sende-/Empfangsspule auf dem Halbleiter- Datenaufzeichnungsträger eine effiziente bidirektionale Informationsübertragung über die Spulen.
• Die Strukturen und die Anordnungen der Spulen gemäß der Fig. 13 sind beispielhaft, und es besteht keine Beschränkung auf das Beispiel. Die zweite Spule 120 kann durch ein magnetisches Erfassungsbauteil, z. B. ein Hall- Bauteil, ersetzt werden, das die entsprechende Funktion wie die Spule 120 hat.

Claims (5)

1. Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation zwischen einem Halbleiter- Datenaufzeichnungsträger (200) und einer Lese-/Schreibvorrichtung (100) zum Schreiben und Lesen von Daten auf den Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) bzw. von diesem; wobei die Lese-/Schreibvorrichtung (100) einem Träger eine Signalwelle überlagert, um eine modulierte Welle zu erzeugen, und sie die modulierte Welle durch eine Sendespule (110) sendet; wobei der Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) die modulierte Welle durch eine Empfangsspule (210) empfängt und die empfangene modulierte Welle demoduliert, um die Signalwelle zu erfassen; wobei der Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) eine Verarbeitungseinheit (10, 20, 30, 40) aufweist, der elektrische Energie und ein Taktsignal zugeführt werden, die aus der Welle erzeugt werden, wobei die Datenübertragung so ausgeführt wird, dass der Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) und die Lese-/Schreibvorrichtung (100) nicht in körperlichem Kontakt miteinander gehalten werden; wobei das Verfahren die folgenden Schritte aufweist:

- Erzeugen der Signalwelle in solcher Weise, dass sie Triggerinformation (P1, P2, ...) und erste Bitinformation (A1, A2, ...) enthält, wobei es sich um Daten handelt, die von der Lese-/Schreibvorrichtung (100) an den Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) zu übertragen sind, wobei die Triggerinformation durch periodische Triggerimpulse (P1, P2, ...) mit einer vorbestimmten Periode T repräsentiert ist und die erste Bitinformation (A1, A2, ...) durch das Vorliegen oder Fehlen von Bitimpulsen repräsentiert ist, die um ein vorgegebenes Zeitintervall t1 (t1 < T) hinter den Triggerimpulsen (P1, P2, ...) liegen;

- Erkennen der ersten Bitinformation (A1, A2, ...) durch den Halbleiter- Datenaufzeichnungsträger aus der demodulierten Signalwelle;

- Ändern der Eingangsimpedanz der Empfangsspule (210) durch den Halbleiter- Datenaufzeichnungsträger, zum Erzeugen zweiter Bitinformation (B1, B2, ...), bei der es sich um Daten handelt, die vom Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) an die Lese-/Schreibvorrichtung (100) zu übertragen sind, und wobei diese zweite Bitinformation durch das Vorliegen oder Fehlen von Bitimpulsen repräsentiert ist, die um ein vorgegebenes Zeitintervall t2 (t2 < T) hinter den Triggerimpulsen (P1, P2, ...) liegen; und

- Erfassen von Änderungen der Eingangsimpedanz der Empfangsspule (210) durch die Lese-/Schreibvorrichtung durch Erfassen einer Verformung der modulierten Welle, um die zweite Bitinformation (B1, B2, ...) zu erkennen;

dadurch gekennzeichnet, dass

die Lese-/Schreibvorrichtung (100) einen externen Rücksetzbefehl zum Rücksetzen der Verarbeitungseinheit (10, 20, 30, 40) erzeugt, der von der Lese- /Schreibvorrichtung (100) an den Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) zu übertragen ist, was durch Weglassen der Triggerimpulse (P1, P2, ...) für eine vorbestimmte Zeitperiode (D) erfolgt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Verarbeitungseinheit rückgesetzt wird, wenn eine vorbestimmte Zeitperiode D (D > T) ab dem Zeitpunkt verstrichen ist, zu dem der Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) den letzten Triggerimpuls (P1, P2, ...) erfasst hat.

3. Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation nach Anspruch 2, bei dem der Rücksetzzustand der Verarbeitungseinheit aufgehoben wird, wenn der Halbleiter-Datenaufzeichnungsträger (200) einen neuen Triggerimpuls (P1, P2, ...) erfasst.

4. Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Anbringens einer empfindlichen Spule (120) in der Lese- /Schreibvorrichtung (100) zum Erfassen von Änderungen der Eingangsimpedanz der Empfangsspule (210), wobei diese empfindliche Spule (120) eine höhere Empfindlichkeit als die Sendespule (110) aufweist und die zweite Bitinformation (B1, B2, ...) unter Verwendung dieser empfindlichen Spule (120) erkannt wird.

5. Verfahren zur kontaktfreien Kommunikation nach Anspruch 4, ferner mit dem Schritt des Bereitstellens der Sendespule (110) als spiralförmige Spule, die in einer ersten Ebene (VW) ausgebildet ist, der Empfangsspule (210) als spiralförmige Spule, die in einer zweiten Ebene (XY) parallel zur ersten Ebene (VW) ausgebildet ist, und der empfindlichen Spule (120) als Spule mit einem Ende, das am Außenumfang der Sendespule (110) positioniert ist.