一種非接觸式ic卡能量自適應(yīng)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明主要應(yīng)用于非接觸式IC卡系統(tǒng)功耗設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種非接觸式IC卡能 量自適應(yīng)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)和集成電路的不斷發(fā)展，IC卡的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，主要應(yīng)用 于法定證件、電信（電話卡、GSM卡、3G卡）、醫(yī)療保健、娛樂(lè)、公交、門票、門禁、識(shí)別、金融和 付費(fèi)電視等領(lǐng)域。其中非接觸式IC卡的發(fā)展比較迅速，應(yīng)用領(lǐng)域也不斷的擴(kuò)大。
[0003] 非接觸式IC卡與讀寫設(shè)備不通過(guò)機(jī)械接觸，而是利用射頻技術(shù)（radiofrequency identification，RFID)，通過(guò)電磁波傳輸進(jìn)行IC卡的交互操作。非接觸式IC卡的系統(tǒng)工 作原理為，系統(tǒng)以半雙工方式在讀寫器與IC卡之間雙向傳遞數(shù)據(jù)。讀寫器將要發(fā)送的信號(hào) 編碼后，加載在特定頻率的載波信號(hào)上，經(jīng)天線向外發(fā)送；進(jìn)入讀寫器工作區(qū)域的IC卡接 收到脈沖信號(hào)后，一方面芯片中的射頻接口模塊由此信號(hào)獲得電源電壓和復(fù)位、時(shí)鐘信號(hào)， 同時(shí)該芯片中的有關(guān)電路對(duì)此信號(hào)進(jìn)行解調(diào)、解碼、解密，然后對(duì)命令請(qǐng)求、密碼、權(quán)限等進(jìn) 行判斷，控制邏輯電路從存儲(chǔ)器中讀取有關(guān)信息，經(jīng)加密、編碼、調(diào)制后經(jīng)卡內(nèi)天線發(fā)送給 讀卡器處理。
[0004] 非接觸式IC的能量是通過(guò)射頻場(chǎng)獲得，因此在不同的場(chǎng)強(qiáng)下獲得的能量差異比 較大，具體表現(xiàn)在非接觸式IC卡對(duì)讀卡器的距離、讀卡器的發(fā)射場(chǎng)強(qiáng)、進(jìn)場(chǎng)的方向等比較 敏感。傳統(tǒng)固定性能工作的非接觸IC卡功耗管理方案無(wú)法兼顧性能和工作場(chǎng)強(qiáng)范圍；即注 重性能后IC卡本身的功耗較大無(wú)法工作在較低的工作場(chǎng)強(qiáng)，注重工作場(chǎng)強(qiáng)范圍后，雖然能 夠工作在較低的工作場(chǎng)強(qiáng)，但是在能量充足情況下無(wú)法獲得更高的性能；最終的結(jié)果是用 戶體檢較差。本發(fā)明通過(guò)檢測(cè)剩余能量，并根據(jù)當(dāng)前的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行非接觸式IC卡工作狀 態(tài)的調(diào)整，達(dá)到當(dāng)前工作功耗和所接受能量完美匹配。本發(fā)明解決了非接觸式IC卡"無(wú)法 兼顧性能和工作場(chǎng)強(qiáng)"的問(wèn)題，使非接觸式IC卡在能量足夠的情況下盡量工作在高性能狀 態(tài)，在能量缺乏的情況下，通過(guò)降低性能盡量工作在更低的場(chǎng)強(qiáng)下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明公開(kāi)了一種非接觸式IC卡能量自適應(yīng)方法，通過(guò)一種合理的、有效的自適 應(yīng)機(jī)制提高非接觸式IC卡工作性能的同時(shí)，可以降低最低工作場(chǎng)強(qiáng)。
[0006] 一種非接觸式IC卡能量自適應(yīng)方法，包含了初始狀態(tài)IDLE、能量過(guò)剩狀態(tài)ADD、能 量欠缺狀態(tài)SUB、嚴(yán)重能量欠缺狀態(tài)SSUB、能量適中狀態(tài)RETEN等狀態(tài)。具體工作包含以下 步驟：
[0007] (1)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，進(jìn)入初始態(tài)IDLE;
[0008] (2)當(dāng)檢測(cè)到能量過(guò)剩時(shí)進(jìn)入ADD狀態(tài)，并對(duì)智能卡的工作性能進(jìn)行提高，可以是 (但不限于）提高主頻或進(jìn)入并行工作模式，使智能卡工作在更高的能效比下；
[0009] (3)當(dāng)檢測(cè)到能量欠缺時(shí)進(jìn)入SUB狀態(tài)，并對(duì)智能卡的工作性能進(jìn)行降低，可以是 (但不限于）降低主頻或進(jìn)入串行工作模式，保證智能卡消耗的能量與接受的能量相匹配；
[0010] (4)當(dāng)檢測(cè)到能量嚴(yán)重欠缺時(shí)進(jìn)入SSUB狀態(tài)，并對(duì)智能卡的工作性能進(jìn)行大幅度 降低，可以是（但不限于）迅速降低主頻或進(jìn)入串行工作模式，保證智能卡消耗的能量與接 受的能量相匹配；
[0011] (5)當(dāng)檢測(cè)到能量與當(dāng)前的功耗相互匹配時(shí)進(jìn)入RETEN狀態(tài)，保持當(dāng)前的工作性 能不變化；
[0012] (6)通過(guò)檢測(cè)智能卡所接受的剩余能量，可以是（但不限于）檢測(cè)電流或電壓方 式，對(duì)當(dāng)前的智能卡的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以達(dá)到當(dāng)前工作功耗和所接受能量完美匹配。使 智能卡在能量足夠的情況下盡量工作在高性能狀態(tài)，在能量缺乏的情況下，通過(guò)降低性能 盡量工作在更低的場(chǎng)強(qiáng)下；
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1非接觸IC卡與讀卡器通訊模型
[0014] 圖2非接觸式IC卡能量自適應(yīng)方法狀態(tài)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015] 下面將更詳細(xì)的描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，在附圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 案例。但是，本發(fā)明可以以各種形式實(shí)現(xiàn)而不應(yīng)該理解為被這里闡述的實(shí)施案例所限制。提 供這些實(shí)施案例是為了使本發(fā)明更加透徹和完整，并且，完全把本發(fā)明的范圍傳達(dá)給本領(lǐng) 域的相關(guān)技術(shù)人員。
[0016] 下面進(jìn)一步結(jié)合圖表來(lái)說(shuō)明本發(fā)明。
[0017] 如圖1所示，為非接觸IC卡與讀卡器通訊模型，卡片通過(guò)耦合線圈獲取能量，AI為 模擬射頻前端，通過(guò)整流、穩(wěn)壓電路生成非接觸式IC工作電源，此模塊中也實(shí)現(xiàn)了剩余能 量的檢測(cè)電路，可以采用電流檢測(cè)、也可以是電壓檢測(cè)方式或兩者同時(shí)采用。
[0018] 如圖2所示，為一種非接觸式IC卡能量自適應(yīng)方法，給出了此發(fā)明的狀態(tài)轉(zhuǎn)換關(guān) 系以及狀態(tài)轉(zhuǎn)換條件，非接觸式IC卡根據(jù)從射頻場(chǎng)獲取能量的變化，并通過(guò)調(diào)整自身工作 效率，來(lái)適應(yīng)當(dāng)前的射頻場(chǎng)能量，保證能量利用率最大化，進(jìn)而改善電源系的穩(wěn)定性、提高 芯片的可靠性。
[0019] 非接觸式IC卡上電時(shí)為初始態(tài)IDLE，之后再根據(jù)能量檢測(cè)結(jié)果（ENERGY_DET)進(jìn) 入不同的工作狀態(tài)（包括ADD、SUB、SSUB、RETEN)。當(dāng)ENERGY_DET= 2b' 00時(shí)，從IDLE狀 態(tài)跳轉(zhuǎn)到RETEN;當(dāng)ENERGY_DET= 2b' 01 時(shí)，從IDLE狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到ADD;當(dāng)ENERGY_DET= 2b' 10時(shí)，從IDLE狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到SUB;當(dāng)ENERGY_DET= 2b' 11時(shí)，從IDLE狀態(tài)跳轉(zhuǎn)到SSUB。 同理，在IDLE之外的其他狀態(tài)下，根掘ENERGY_DET指示信號(hào)，也可以跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的其他狀 態(tài)。各個(gè)能量自適應(yīng)狀態(tài)的說(shuō)明參見(jiàn)表1 ;能量檢測(cè)指示信號(hào)的編碼參見(jiàn)表2;自適應(yīng)狀態(tài) 轉(zhuǎn)換條件參見(jiàn)表3。
[0020] 表 1
[0021]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種非接觸式IC卡能量自適應(yīng)方法，其特征是在非接觸IC卡從射頻場(chǎng)獲取的能量 發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調(diào)整自身的性能來(lái)適應(yīng)當(dāng)前的射頻場(chǎng)能量變化，保證能量利用率的最大 化，進(jìn)而改善電源系的穩(wěn)定性、提高芯片的可靠性，包括IDLE狀態(tài)、能量過(guò)剩狀態(tài)ADD、能量 欠缺狀態(tài)SUB、嚴(yán)重能量欠缺狀態(tài)SSUB、能量適中狀態(tài)RETEN;其中： 當(dāng)系統(tǒng)復(fù)位時(shí)，進(jìn)入初始態(tài)IDLE; 當(dāng)檢測(cè)到能量過(guò)剩時(shí)進(jìn)入ADD狀態(tài)，并對(duì)智能卡的工作性能進(jìn)行提高，可以提高主頻 或進(jìn)入并行工作，使智能卡工作在更高的能效比下； 當(dāng)檢測(cè)到能量欠缺時(shí)進(jìn)入SUB狀態(tài)，并對(duì)智能卡的工作性能進(jìn)行降低，可以降低主頻 或進(jìn)入串行工作模式，保證智能卡消耗的能量與接受的能量相匹配； 當(dāng)檢測(cè)到能量嚴(yán)重欠缺時(shí)進(jìn)入SSUB狀態(tài)，并對(duì)智能卡的工作性能進(jìn)行大幅度降低，可 以迅速降低主頻或進(jìn)入串行工作模式，保證智能卡消耗的能量與接受的能量相匹配； 當(dāng)檢測(cè)到能量與當(dāng)前的功耗相互匹配時(shí)進(jìn)入RETEN狀態(tài)，保持當(dāng)前的工作性能不變 化。
2. 如權(quán)利要求1所述的一種非接觸式IC卡能量自適應(yīng)方法，其特征在于通過(guò)檢測(cè)智能 卡所接受的剩余能量，可以檢測(cè)電流或電壓方式，對(duì)當(dāng)前的智能卡的工作狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整，以 達(dá)到當(dāng)前工作功耗和所接受能量匹配，使智能卡在能量足夠的情況下盡量工作在高性能狀 態(tài)，在能量缺乏的情況下，通過(guò)降低性能盡量工作在更低的場(chǎng)強(qiáng)下。
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種非接觸式IC卡能量自適應(yīng)方法，主要應(yīng)用于非接觸式智能卡設(shè)計(jì)領(lǐng)域。通過(guò)此方法，非接觸式IC卡根據(jù)射頻場(chǎng)能量情況，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)自身的工作效率。最終達(dá)到：射頻場(chǎng)強(qiáng)足夠大時(shí)，通過(guò)提高工作效率盡量工作在更高的性能下；場(chǎng)強(qiáng)較小時(shí)，通過(guò)降低工作效率保證智能卡還能正常工作，防止產(chǎn)生系統(tǒng)復(fù)位。采用上述方法后，使非接觸式IC卡的功耗管理更加有效，同時(shí)還能達(dá)到較高的能量利用率。
【IPC分類】G06K7-00
【公開(kāi)號(hào)】CN104794413
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410427363
【發(fā)明人】包烏日吐, 王延斌, 馬哲
【申請(qǐng)人】北京中電華大電子設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年8月27日