CN1158526A - 一种近距离无线数据通信及数据处理*** - Google Patents

Abstract

一种近距离无线数据通信及数据处理***，由无源无线IC卡和读写控制器组成。无源无线IC卡从读写控制器辐射的电磁波中获得工作电源和操作数据，并通过电磁波向读写控制器传送数据。双方在进行无线数据通信时均对要发送的数据进行信道编码和加密运算，对接收的数据进行信道解码和解密运算。无源无线IC卡根据解密后的数据进行操作密码核对、存贮数据读写等数据处理操作。本***可广泛应用于身份认证、出入控制/计费、金融交易等领域。

Description

一种近距离无线数据通信及数据处理***

本发明涉及无线数据通信及微处理器数据处理。

自1994年以来，由于我国“三金工程”，特别是“金卡工程”的逐步实施，磁卡和IC卡的使用越来越多。在国务院办公会议批准的“金卡”工程总体方案中明确了我国的金融交易卡“从防伪及技术发展考虑，以IC卡为主导，以磁卡为过渡”的指导思想(见《IC卡实用化技术》前言1995年人民邮电出版社李津生等著)。同时，在非金融领域，IC卡也有着极为广泛的应用。

IC卡技术在九十年代初才被引入我国，目前国内正逐步从事带触点IC卡(包括存贮卡和加密卡)及其配套设备的研制、设计、生产(见《IC卡实用化技术》前言1995年人民邮电出版社李津生等著和《智能卡技术》前言1996年清华大学出版社王爱英主编)。

带触点IC卡在使用时，持卡者必须将卡按特定方向***读写设备的专用插座内，通过插座内的金属触点与卡上金属触点的物理连接来向卡供电，并进行一系列的数据通信和运算操作。操作完毕，持卡者将卡从插座里拔出。

由于对带触点IC卡的操作是以金属触点的物理连接为基础，使用时需要持卡者插、拔卡，这种操作模式存在以下不足：

首先，方向性的插拔卡动作，给使用者和管理者都带来了不便。特别是在交通收费、出入登记等持卡者希望处于移动状态的场合，插、拔卡动作不仅不太符合人们的使用习惯，而且也限制了工作效率的进一步提高。

其次，应用环境中的灰尘、温度、湿度等条件都会对读写设备，特别是对专用插座中金属触点的接触可靠性、使用寿命有直接的影响。接触性能不好的触点不仅使读写操作的可靠性降低，而且也大大缩短了读写设备和卡的使用寿命。这个缺点在需要对多卡进行频繁操作的应用场合(如公共汽车收费)表现得尤为突出。

再之，卡上外露的金属触点易被污染、划伤，还有脱落的可能，并且在插拔卡过程中，卡和插座的触点之间存在磨损、接触不良和静电高压，过高的静电高压会对卡造成致命的损坏(见《IC卡实用化技术》第28页1995年人民邮电出版社李津生等著)。目前，一般带触点IC卡的保护电压为4KV，最近有保护电压8KV的产品投放市场。

并且，在许多公共场合(如IC卡公用电话)、一些安全防范场合、超净环境中，专用插座很难作防破坏、隐蔽和无尘化处理(触点磨损会产生金属粉末)，同时也不利于设备外形的美观设计。

此外，带触点IC卡可与微处理器、微机接口等智能处理电路直接相连，伪造、修改相对于没有外露导电触点的无线IC卡要容易一些。

因此，本发明的目的是：提供这样一种由无源无线IC卡和读写控制器组成的近距离无线数据通信及数据处理***，其中：

无源无线IC卡在具有带触点IC卡高度安全性能和大容量数据存储能力的基础上，操作方式由带触点IC卡的插拔式改成更符合人们使用习惯的接近感应式；

取消带触点IC卡上的导电触点，消除了磨损、接触不良、静电对IC卡的不利影响，使IC卡具有良好的防磁、防静电、抗污染、抗损坏能力，大大降低IC卡的保管、维护要求；

弥补现有带触点IC卡读写设备专用插座中金属触点的磨损、接触不良、损伤扩散等不足，基本上消除灰尘、潮湿、静电等环境因素对IC卡读写设备的不利影响，使IC卡可以获得更好、更广的应用。

本发明由读写控制器和无源无线IC卡两部份组成，其中：

无源无线IC卡包括：

卡接收电路，用以将收到的电磁波转换成交流电信号；

卡发射电路，用以向读写控制器发送调制有数据的电磁波；

卡数据提取电路，用以提取出调制在由接收电路输出的交流电信号中的数据；

电源转换电路，用以将由接收电路输出的交流电信号的部份能量转换成直流电压，为无源无线IC卡中其他电路提供工作电源；

卡存贮电路，用以在断电状态下存贮卡中的重要数据；

卡处理电路，用以完成一系列卡数据通信及数据操作；

键盘电路，用以向卡处理电路输入不同信息；

读写控制器包括：

器发射电路，用以辐射可调制数据的电磁波；

器接收电路，用以接收电磁波，并对收到的电磁波进行放大、解调，恢复成相应的数字电平，输出到器处理电路；

通信接口，用以和与之相连的外部设备进行数据通信；

电源电路，用以将外部输入的电源进行转换，为读写控制器中其他电路提供合适的工作电源；

器存贮电路，用以在断电状态下存贮读写控制器中的重要数据；

器处理电路：用以完成一系列器数据通信及数据操作；

为了通过无线信道向无源无线IC卡传送数据和提供工作电源，

读写控制器中采用了一个能以较大功率辐射可调制数据电磁波的器发射电路，

在无源无线IC卡中采用了一个能接收该辐射电磁波的卡接收电路，其中：

器发射电路可以在器处理电路的控制下，将要发送的数据转化成相应特征参数的电磁波并辐射出去。

卡接收电路将收到的电磁波转换成交流信号，此交流信号的一小部份能量供卡数据提取电路进行数据解调，大部份能量经电源转换电路处理后成为直流电压，作为无源无线IC卡中其他电路的工作电源。

这样，既向无源无线IC卡传送了数据，又向无源无线IC卡提供了工作电源。

为了通过无线信道向读写控制器传送数据，

无源无线IC卡中采用了一个微功率卡发射电路。相对应的，

在读写控制器中除采用了一个器发射电路外，还采用了一个器接收电路。其中：

无源无线IC卡中的卡发射电路，可在卡处理电路的控制下，将要发送的数据转化成相应特征参数的电磁波并发送给读写控制器。

读写控制器中的器接收电路将接收到的由无源无线IC卡发送的电磁波进行放大，鉴别出接收到的电磁波的特征参数，并转化成相应的数字电平送给读写控制器中的器处理电路。

为了使读写控制器与无源无线IC卡之间的无线数据通信更加安全、可靠，读写控制器中的器处理电路和无源无线IC卡中的卡处理电路均对要发送的数据进行加密运算和信道编码，对接收到的数据进行相应的信道解码和解密运算。

为了保证读写控制器和无源无线IC卡中数据处理的安全性与可靠性，

读写控制器中的器处理电路以微处理器为中心，除完成对无线通信数据的加密解密、信道编码和解码之外，还进行器存贮电路的读写、以无线CSMA/CD方式的信道检测与选择、无线信道训练、处理通信接口的通信、指令的解释和执行等器数据处理操作。

无源无线IC卡中的卡处理电路亦以微处理器为中心，除完成对无线通信数据的加密和解密、信道编码和解码之外，还进行操作密码核对、键盘电路状态的扫描与识别、以无线CSMA/CD方式进行信道检测与选择、无线信道的训练、对卡存贮电路的读写等卡数据处理功能。

并且，无源无线IC卡在执行对键盘电路状态的扫描与识别或对卡存贮电路的读写操作之前，卡处理电路将对读写控制器传送来的操作指令和操作密码进行合法性核对，只有当操作密码合法以后，卡处理电路才根据读写控制器的操作指令执行相应的操作。

为了实现重要数据的断电存贮，读写控制器中的器存贮电路和无源无线IC卡中的卡存贮电路均采用了电可擦除存贮器(EEPROM)。

此外，读写控制器的通信接口设计成在器处理电路的控制下，能与微机串行接口、微机并行口以及串行电可擦除存储器(EEPROM)总线三种方式的数据通信。

由无源无线IC卡及其读写控制器组成的近距离无线数据通信及数据处理***具有以下四个突出的优点：

一、非接触操作

1、更符合人们的使用习惯，并明显提高了工作效率；

2、与带触点的IC卡相比，无源无线IC卡取消了导电触点，不但避免了导电触点的磨损、氧化、接触不良，而且触点污染、划伤、损伤扩散、静电高压损坏等问题也随之解决；

3、无源无线IC卡及其读写设备可以密封处理，解决了防水、防尘等问题，环境适应能力大大增强，维护要求降低；

4、便于实现读写设备的防破坏、隐蔽和美观设计。

二、强有力的安全特性

1、数据通信实行加密传输；

2、卡内处理电路能支持复杂的密码核对运算和授权操作；

3、信道编码本身也是一种加密；

4、卡上无外露金属触点，不能与智能处理电路直接接口，增加了伪造、修改的难度；

5、特定的通信规程也增加了伪造、干扰的难度。

三、大容量断电数据存贮能力

1、不同容量、多种类型的无源无线IC卡可满足绝大多数应用场合的需要；

2、无后备电池支持的断电数据存贮可使得无源无线IC卡在使用中不需考虑电池寿命的影响，同时也提高了工作可靠性。

四、读写设备具有良好的通信能力，并与现有带触点IC卡读写设备的通信接口具有良好的兼容性。

附图说明：

图1：本发明的组成结构图

其中：1-源无线IC卡   2-读写控制器     3-卡发射电路

      4-卡接收电路   5-卡数据提取电路 6-电源转换电路

      7-键盘电路     8-卡存贮电路     9-卡处理电路

      20--器存贮电路 24-电源电路      25-通信接口

      26--器处理电路 27-器接收电路    28--器发射电路

图2：本发明的工作流程图          图3：读写控制器的工作流程图

图4：无源无线IC卡的工作流程图    图5：通用应用***组成结构图

图6：通用应用***工作流程图

图7：无源无线IC卡出入控制/收费***应用场景图

图8：无源无线IC卡出入控制/收费***工作流程图

图9：无源无线IC卡门禁***应用场景图

图10：电子钥匙参考外形图      图11：无源无线IC卡门禁***工作流程图

图12：电子钱包应用场景图      图13：电子钱包使用时***工作流程图

图14：电子身份证参考外形图    图15：电子车票参考外形图

图16：电子驾驶执照参考外形图  图17：电子工作证参考外形图

图18：电子医疗证参考外形图    图19：工业数据采集/控制卡参考外形图

由于本发明包括读写控制器和无源无线IC卡两部份，实施时又要与主属设备相连，为了阐述的方便，下面将分三部份对本发明的工作原理作详细描述。

1、总体描述

图1所示为本发明的组成结构。从图中可知，本发明由两部份组成：无源无线IC卡1和读写控制器2。从图中还可看出，无源无线IC卡1与读写控制器2之间是通过无线信道连接的。

图2所示为本发明工作的流程。下面根据流程来描述***的工作原理。

在工作中，近距离无线数据通信及数据处理***首先处于初始化状态10，通过通信接口25获得操作指令。此后***进入启动状态11，读写控制器2将进行备部分的启动配置。

启动配置完成后，***进入接入检测状态12(即开始以无线CSMA/CD方式进行信道检测和选择)，由读写控制器2发出接入检测指令。

随后，***进入接入判决状态13。在接入判决状态13中，如果读写控制器2在规定的时延间隔内没有收到无源无线IC卡1发来的接入标志，则表明没有无源无线IC卡1接入，***返回接入检测状态12，重新开始下一次的检测。

如果读写控制器2在规定的时延间隔内收到了由无源无线IC卡1发来的接入标志，读写控制器2将向无源无线IC卡1发送接入应答标志。

之后，***将进入信道训练状态14。在此状态中，读写控制器2将发送一组训练数据给无源无线IC卡1，随后***进入训练判决状态15。

在训练判决状态15中，读写控制器2首先接收由无源无线IC卡1发回的数据，如果发回的数据与在信道训练状态14中发出的数据不一致，则表明信道训练不成功，此时***将进入汇报状态17，将信道训练不成功这个操作结果汇报给与读写控制器的通信接口25相连的设备，随后经循环判断状态18返回初始化状态10。

如果信道训练成功，***将进入通信及处理状态16，读写控制器2根据从通信接口25中传来的操作指令，与无源无线IC卡1之间进行一系列的数据通信和相应的数据处理。指令执行完毕，***进入汇报状态17。

在汇报状态17中，读写控制器2将把操作指令的执行结果通过通信接口25传送给与之相连的设备，随后***进入循环判决状态18。

在循环判决状态18中，读写控制器2将根据由通信接口25传送来的操作指令，判断是继续进入通信及处理状态16，还是返回初始化状态10中。

为了更加详细地描述本发明的工作过程，下面分别描述读写控制器2和无源无线IC卡1的工作过程。

2、读写控制器2

图1左半部份为读写控制器2的组成结构。从图中可见，读写控制器2中的工作电源是由电源电路24将外部输入的电源进行处理后得到的。

图3所示为读写控制器2的工作流程。

与前面总体描述相对应，读写控制器2在启动状态40中，器处理电路26首先读出存贮在器存贮电路20中的设备配置参数，在完成各部分的初始化配置后，读写控制器2进入接入检测状态41(即开始以无线CSMA/CD方式进行信道的检测与选择)。

在接入检测状态41中，器处理电路26将控制器发射电路28发送接入检测指令。之后，读写控制器2进入接入标志接收状态42。

在接入标志接收状态42中，器处理电路26对器接收电路27的输出取样一次，随即进入接入判决状态43。

在接入判决状态43中，如果器接收电路27的输出表明没有收到无源无线IC卡1发出的接入标志，读写控制器2随后进入时延检测状态52中。

在时延检测状态52中，如果***规定的最大随机时延已到，读写控制器2将返回接入检测状态41，重新开始下一个检测周期。如果最大随机时延未到，读写控制器2将重新回到接入标志接收状态42中，进行下一次的取样。

如果在接入判决状态43中，器接收电路的输出表明已收到了接入标志，读写控制器2将进入接入确认状态44，由器处理电路26控制器发射电路28向无源无线IC卡1发送接入应答标志，随后进入信道训练状态45。

在信道训练状态45中，读写控制器2中的器处理电路26首先产生一组随机数据，经过加密和信道编码后，通过器发射电路28发送给无源无线IC卡1，稍后接收由无源无线IC卡1发回的数据，并将收到的数据进行信道译码和解密，随后读写控制器2进入判决发送状态46。

在判决发送状态46中，读写控制器2中的器处理电路26将解密后的数据与在信道训练状态45中发送的数据相比较，并作出如下判决：

如果数据相一致，表明信道训练成功；

如果数据不一致，则表明信道训练不成功；

根据判决结果，器处理电路26将控制器发射电路28向无源无线IC卡1发送一个相应的训练判决标志。随后***进入判决跳转状态47。

在判决跳转状态47中，如果信道训练不成功，读写控制器2进入汇报状态49，将此结果通过通信接口25传送给与之相连的设备。如果信道训练成功，读写控制器2将进入通信及处理状态48。

在通信及处理状态48中，读写控制器2根据由通信接口25传来的操作指令，与无源无线IC卡1之间进行一系列的无线数据通信和数据处理，其中：

在进行无线数据通信过程中，器处理电路26对要发送的数据进行加密运算和信道编码，对收到的数据进行相应有信道解码和解密运算。

而数据处理则包括对由通信接口25传送来的操作指令的解释与执行和对器存贮电路20的读写操作。

操作指令执行完毕，读写控制器2进入汇报状态49中，将操作结果传送给与通信接口25相连的设备。

此后，读写控制器2进入接收指令状态50。在接收指令状态50中，读写控制器2从通信接口25中获得操作指令，进入循环判断状态51。

在循环判断状态51中，如果在接收指令状态中50中收到的指令是让读写控制器2继续操作，读写控制器2将返回通信及处理状态48，执行下一操作。如果在接收指令状态中50中收到的指令是让读写控制器2退出操作，读写控制器2将返回启动状态40中，重新开始下一个工作过程。

3、无源无线IC卡1

图1右半部份为无源无线IC卡1的组成结构。从图可见，无源无线IC卡1中的工作电源是由电源转换电路6将接收电路4输出的信号进行处理后得到的。

图4所示为无源无线IC卡1的工作流程。

与总体描述和读写控制器2的描述相对应，当无源无线IC卡1靠近读写控制器2时，通过无源无线IC卡1中的卡接收电路4将读写控制器2辐射的电磁波转换成交流信号。

此交流信号的大部份能量经电源转换电路6处理成直流电压，作为无源无线IC卡1中其他电路的工作电源；

同时，卡接收电路4输出的交流信号中的一小部分能量送给卡数据提取电路5，由卡数据提取电路5识别出交流信号中的特征参数并转换成相应的数字电平，输出到卡处理电路9，供卡处理电路9进行数据处理。

无源无线IC卡1一旦获得足够的工作电压，将经上电复位状态53进入接收检测指令状态54。

在接收检测指令状态54中，一旦卡处理电路9收到由读写控制器2发来的接入检测指令，无源无线IC卡1进入随机时延状态55(开始进行无线CSMA/CD方式的信道检测和选择)。

在随机时延状态55中，无源无线IC卡1中的卡处理电路9首先产生一个随机时延。此后，无源无线IC卡1进入接入监测状态56。

在接入监测状态56中，卡处理电路9将对卡数据提取电路5的输出采样。如果此时卡数据提取电路5的输出表明已收到了读写控制器2发来的接入应答信号，则意味着无线信道已被别的卡占用，无源无线IC卡1将进入结束状态69，等待掉电。

如果卡处理电路9在采样中没有发现接入应答信号，无源无线IC卡1将进入时延检测状态57。

在时延检测状态57中，如果在随机时延状态55中产生的随机时延未到时，无源无线IC卡1将进入接入监测状态56，重复进行接入监测。

如果随机时延已到时，无源无线IC卡1将进入发接入标志状态58。

在发接入标志状态58中，卡处理电路9将控制卡发射电路3向读写控制器2发送接入标志。随后无源无线IC卡1进入收接入确认状态59。

在收接入确认状态59中，无源无线IC卡1中的卡处理电路9将作如下判决：

在规定的时间内，

如果收到了由读写控制器2发来的接入应答标志，则认为接入标志已被读写控制器2收到；

如果没有收到接入应答标志，则认为读写控制器2未收到接入标志。

此后，无源无线IC卡1进入确认判决状态60。在确认判决状态60中，卡处理电路9将作如下判决：

如果在收确认状态59中没有收到接入应答信号，无源无线IC卡1将进入结束状态69中，等待无源无线IC卡1掉电；

如果在收确认状态59中收到了接入应答信号，无源无线IC卡1将进入收训练数据状态61。

在收训练数据状态61中，无源无线IC卡1将接收由读写控制器2发来的训练数据。随后，无源无线IC卡1进入发训练数据状态62。

在发训练数据状态62中，卡处理电路9先对收到的数据进行信道译码和解密，随后根据解密后的数据中操作指令的要求进行加密和信道编码，并控制卡发射电路3发送给读写控制器2。之后，无源无线IC卡1进入收训练判决状态63。

在收训练判决状态63中，如果在规定的时间内，无源无线IC卡1没有收到训练判决信号，则认为信道训练失败。超过规定的时间以后，无源无线IC卡1进入确认判决状态64中。

如果无源无线IC卡1收到了由读写控制器2发来的训练判决信号，那么，无源无线IC卡1将进入确认判决状态64。

在确认判决状态64中，卡处理电路9将作如下判决：

如果信道训练失败(可能是没有收到训练判决信号，也可能是收到的训练判决信号表明信道训练不成功)，无源无线IC卡1将进入结束状态69，等待掉电；

如果收到的训练判决信号表明信道训练成功，无源无线IC卡1随后进入数据通信状态65。

在数据通信状态65中，无源无线IC卡1中的卡处理电路9将对读写控制器2发来的指令、密码和数据进行信道译码和解密。随后，无源无线IC卡1进入密码核对状态66。

在密码核对状态66中，无源无线IC卡1中的卡处理电路9将对经信道译码和解密后的操作指令、操作密码和数据进行识别，并根据不同的指令核对其操作密码是否正确。

如果操作密码与操作指令不相对应，无源无线IC卡1将进入结束状态69，等待掉电；

如果操作密码与操作指令相对应，无源无线IC卡1将进入处理操作状态67。

在处理操作状态67中，卡处理电路9根据读写控制器2传来的操作指令和数据，可进行如下数据处理操作：

键盘电路7的状态扫描和识别、

对卡存贮电路8的写入和读出、

将表达键盘状态或读出的数据进行加密和信道编码、

控制卡发射电路3将经过信道编码后的数据发送给读写控制器2。

在处理电路9完成数据处理操作之后，无源无线IC卡1将进入循环判决状态68。

在循环判决状态68中，无源无线IC卡1中的卡处理电路9将根据读写控制器2的指令作如下判决：

如果继续操作，无源无线IC卡1进入数据通信状态65，执行下一操作；

如果操作结束，无源无线IC卡1进入结束状态69，等待掉电。

虽然本发明的应用形式多种多样，但是应用时***连接方式和工作过程却基本相似。在一般的应用中，无源无线IC卡1通常由用户随身携带，卡中的卡存贮电路8的整个存贮区通常被分成多个小存贮区，某些小区存放卡的使用密码，某些小区存放卡的使用编号，某些小区存放卡的使用数据，而读写控制器2一般都是与主属设备30一起固定放置。

因此，下面先给出一个通用的实施例，然后再重点给出三个主要的应用实施例，最后简单介绍六种常见的应用实施例。

通用应用***实施例

图5所示是通用应用***的组成结构。从图中可得知：读写控制器2通过通信接口25与主属设备30的通信接口32相连，读写控制器2与无源无线IC卡1之间是通过无线信道连接的。

图6所示是通用应用***的工作流程。下面根据工作流程描述通用应用***的工作过程。

通用应用***上电后，经初始化状态70进入接入检测状态71。

在接入检测状态71中，读写控制器2将根据主属设备30从通信接口32和25传送的指令进行接入检测。随后，***进入接入判决状态72。

在接入判决状态72中，如果读写控制器2没有收到由无源无线IC卡1发出的接入标志，***将返回到接入检测状态71中，开始下一个检测周期。

如果读写控制器2收到的无源无线IC卡1发出的接入标志，***将进入信道训练状态73。

在信道训练状态73中，读写控制器2根据主属设备30传来的操作指令进行信道训练，之后***进入训练判决状态74。

在训练判决状态74中，如果信道训练不成功，***进入保护状态82，在主属设备30执行相应的保护动作(如发出报警声光提示、某些部件动作等)后，返回接入检测状态71。如果信道训练成功，***将进入读密码状态75。

在读密码状态75中，读写控制器2将根据主属设备30的操作指令读出无源无线IC卡1中的密码，并通过通信接口25传送给主属设备30。之后，***进入密码核对状态76。

在密码核对状态76中，主属设备30将对读写控制器2读出的无源无线IC卡1中的密码进行合法性核对。

如果密码不合法，***将进入保护状态82，执行相应的保护动作(如发出报警声光提示、某些部件动作等)后，返回接入检测状态71。

如果密码合法，***进入读***状态77。

在读***状态77中，读写控制器2将根据主属设备30的操作指令读出无源无线IC卡1中的***。之后，***进入***核对状态78。

在***核对状态78中，主属设备30将对读写控制器2读出的无源无线IC卡1中的***进行合法性核对。

如果***不合法，***进入保护状态82，在主属设备30执行相应的保护动作(如发出报警声光提示、某些部件动作等)后，返回接入检测状态71。

如果***合法，***将进入读数据状态79。

在读数据状态79中，读写控制器2将根据主属设备30的操作指令读出无源无线IC卡1中的数据，之后***进入数据处理状态80。

在数据处理状态80中，***将根据要求进行一系列的数据处理。处理完毕，***进入执行状态81。

在执行状态81中，主属设备30执行相应的动作(如操作成功提示、拦杆开启等)。随后，***返回接入检测状态71。

实施例1  无源无线IC卡出入控制/收费***

图7所示为本实施例的应用场景。

图8所示为本实施例的工作流程图。

下面将参照两图描述本实施例的工作过程。

***在经过初始化状态85后，进入接入检测状态86。

在接入检测状态86中，读写控制器2(内置)将根据主属设备38的操作指令通过发射天线29向操作区34发送调制有检测指令的电磁波。之后，***进入接入判决状态87。

在接入判决状态87中，如果有持卡者33携带由无源无线IC卡1制成的出入控制/收费卡36进入操作区34，出入控制/收费卡36在收到检测指令后，将发送调制有接入标志的电磁波，此电磁波被接收天线37接收后，供读写控制器2中的器接收电路28接收解调。

如果在规定的时间内读写控制器2没有收到由出入控制/收费卡36发出的接入标志，则表明没有持卡者进入操作区34，***将返回接入检测状态86。

如果在规定的时间内读写控制器2收到了出入控制/收费卡36发出的接入标志，***将进入信道训练状态88。

在信道训练状态88中，读写控制器2将根据主属设备38的操作指令进行信道训练。之后，***进入训练判决状态90。

在训练判决状态90中，如果信道训练不成功，***进入保护状态89，主属设备38执行相应的保护动作(如使阻拦杆31处于阻挡状态)。随后，***返回接入检测状态86。

如果信道训练成功，***进入读密码状态91。

在读密码状态91中，读写控制器2将根据主属设备38的操作指令读出出入控制/收费卡36中的密码。之后，***进入密码核对状态92。

在密码核对状态92中，主属设备38将对读写控制器2读出的出入控制/收费卡36中的密码进行合法性核对。

如果密码不合法，***将进入保护状态89，主属设备38执行相应的保护动作(如使阻拦杆31处于阻挡状态)。随后，***返回接入检测状态86。

如果密码合法，***进入读***状态93。

在读***状态93中，读写控制器2将根据主属设备38的操作指令读出出入控制/收费卡36中的***。之后，***进入***核对状态94。

在***核对状态94中，主属设备38对读写控制器2读出的出入控制/收费卡36中的***进行合法性核对。

如果***不合法，***进入保护状态89，主属设备38执行相应的保护动作(如使阻拦杆31处于阻挡状态)。随后，***返回接入检测状态86。

如果***合法，***将进入读金额状态95。

在读金额状态95中，读写控制器2将根据主属设备38的指令读出出入控制/收费卡36中的金额数据，之后***进入减费操作状态96。

在减费操作状态96中，主属设备38从读写控制器2读出的卡中的金额中减去一定的金额，并控制读写控制器2将减费后的金额数据写回到出入控制/收费卡36中。操作完毕，***进入执行状态97。

在执行状态97中，主属设备38使阻拦杆31处于放行状态，让持卡者33从通道35中通过。之后，***返回接入检测状态86，开始下一个工作周期。

实施例2  无源无线IC卡门禁***

图9所示为本实施例的应用场景图。

图10所示为由无源无线IC卡1制成的电子钥匙100的参考外形图。

图11所示为本实施例的工作流程图。

下面将参照三图，描述无源无线IC卡门禁***的工作过程。

***经初始化状态110进入接入检测状态111。

如图9.a和图9.c所示，在接入检测状态111中，主属设备104控制读写控制器2(内置)向操作区102发送调制有检测指令的电磁波，之后***进入接入判决状态112。

在接入判决状态112中，如果有持钥者101携带电子钥匙100进入操作区102，电子钥匙100在收到检测指令后，将向读写控制器2发送接入标志。在读写控制器2收到接入标志后，***将进入信道训练状态113。如果没有持卡者进入操作区102，***将返回接入检测状态111。

在信道训练状态113中，读写控制器2将根据主属设备104的指令进行信道训练，随后***进入训练判决状态114。

在训练判决状态114中，如果信道训练不成功，***进入保护状态124，主属设备104执行相应的保护动作(如使锁闩105处于原来的状态)。随后，***返回接入检测状态111。如果信道训练成功，***将进入读密码状态115。

在读密码状态115中，读写控制器2将根据主属设备104的指令读出电子钥匙100中的密码，之后***进入密码核对状态116。

在密码核对状态116中，主属设备104将对读写控制器2读出的电子钥匙100中的密码进行合法性核对。

如果密码不合法，***将进入保护状态124，在主属设备104执行相应的保护动作(如使锁闩105处于原来的状态)后，返回接入检测状态111。

如果密码合法，***进入读***状态117。

在读***状态117中，读写控制器2将根据主属设备104的指令读出电子钥匙100中的***，之后***进入***核对状态118。

在***核对状态118中，主属设备104将对读写控制器2读出的电子钥匙100中的***进行合法性核对。

如果***不合法，***将进入保护状态124，在主属设备104执行相应的保护动作(如使锁闩105处于原来的状态)后，返回接入检测状态111。

如果***合法，***将进入读按键状态119。

在读按键状态119中，读写控制器2将根据主属设备104的指令读出电子钥匙100中的按键状态，之后***进入按键判断状态120。

在按键判断状态120中，主属设备104将判断：

如果无键按下，***将进入保护状态124，在主属设备104执行相应的保护动作(如使锁闩105处于原来的状态)后，返回接入检测状态111；

如果有键按下，***将进入执行状态121。

在执行状态121中，主属设备104将进一步判断键值：

如果是“开”键按下，***将进入开门状态122，由主属设备104把锁闩105从闩座106中缩回(见图9.b)，允许持钥者101把门103打开，之后***返回接入检测状态111。

如果是“关”键按下，***将进入关门状态123，由主属设备104把锁闩105***闩座106中，使门103关闭(见图9.d)，之后***返回接入检测状态111。

实施例3 电子钱包

图12所示为电子钱包的使用场景。

图13所示为电子钱包使用时***的工作流程。

本实施例是无源无线IC卡1作为电子钱包131在一般商业零售中的应用描述，在对电子钱包131操作之前，需扣除的金额可从主属设备132的操作键盘133输入，并从显示器134中显示出来。

***经初始化状态140进入接入检测状态141。

在接入检测状态141中，主属设备132将控制读写控制器2(内置)向感应区130发送调制有检测指令的电磁波，之后***进入接入判决状态142。

在接入判决状态142中，如果没有电子钱包131进入感应区130，***将返回接入检测状态141。

如果有电子钱包131进入感应区130，电子钱包131在收到检测指令后，向读写控制器2发送接入标志，在读写控制器2收到接入标志后***进入信道训练状态143。

在信道训练状态143中，读写控制器2将根据主属设备132的指令进行信道训练。之后，***进入训练判决状态144。

在训练判决状态144中，如果信道训练不成功，***将进入保护状态152，在主属设备132执行相应的保护动作(如发出报警声光)后，返回接入检测状态141。

如果信道训练成功，***将进入读密码状态145。

在读密码状态145中，读写控制器2将根据主属设备132的指令读出电子钱包131中的密码。之后，***进入密码核对状态146。

在密码核对状态146中，主属设备132将对读写控制器2读出的电子钱包131中的密码进行合法性核对。如果密码不合法，***将进入保护状态152，在主属设备132执行相应的保护动作(如发出报警声光)后，返回接入检测状态141。

如果密码合法，***进入读***状态147。

在读***状态147中，读写控制器2将根据主属设备132的指令读出电子钱包131中的***。之后***进入***核对状态148。

在***核对状态148中，主属设备132将对读写控制器2读出的电子钱包131中的***进行合法性核对。如果***不合法，***将进入保护状态152，执行相应的保护动作(如发出报警声光)后，返回接入检测状态141。如果***合法，***将进入读金额状态149。

在读金额状态149中，读写控制器2将根据主属设备132的指令读出电子钱包131中的金额数据，之后***进入减费操作状态150。

在减费操作状态150中，***从读出的卡中的金额中减去一定的金额，并控制读写控制器2将减费后的金额数据写回到电子钱包131中。之后，***返回接入检测状态141。

实施例4  电子身份证

图14所示为本实施例无源无线IC卡1作为电子身份证160使用时的参考外形图。***组成结构和工作流程如图5和图6，在此不再重复。下面只对实际应用数据作简要描述。

在电子身份证160中，不仅可存贮如图14所示的签发单位、签发日期、有效期、编号、姓名、性别、民族、出生年月、住址等信息，还可存贮指纹、使用密码、电话号码、所属单位等信息。

实施例5  电子车票

图15所示为本实施例无源无线IC卡1作为电子车票161使用时的参考外形图。***组成结构和工作流程如图5和图6，在此不再重复。下面只对实际应用数据作简要描述。

在电子车票161中，不仅可存贮如图15所示的签发单位、签发日期、有效期、车票编号、***、姓名、性别、身份、单位、优先级等信息，更重要的是卡中还存贮了作为车票使用时的金额、操作密码等信息。

实施例6  电子驾驶执照

图16所示为本实施例无源无线IC卡1作为电子驾驶执照162使用时的参考外形图。***组成结构和工作流程如图5和图6，在此不再重复。下面只对实际应用数据作简要描述。

在电子驾照162中，不仅可以存贮如图16所示的签发单位、牌照号码、车型、发动机号、***、车主姓名、性别、身份、住址、优先级等信息，还可存贮如车主的单位、电话号码、血型、违章罚款金额及日期等信息。

实施例7  电子工作证

图17所示为本实施例无源无线IC卡1作为电子工作证163使用时的参考外形图。***组成结构和工作流程如图5和图6，在此不再重复。下面只对实际应用数据作简要描述。

在电子工作证163中，不仅可以存贮如图17所示的签发单位、有效期、证编号、所在单位、卡编号、姓名、性别、职务、民族、年龄、籍贯等信息，还可以存贮如单位详细地址、电话号码、家庭住址等信息。

实施例8  电子医疗证

图18所示为本实施例无源无线IC卡1作为电子医疗症164使用时的参考外形图。***组成结构和工作流程如图5和图6，在此不再重复。下面只对实际应用数据作简要描述。

在电子医疗证164中，不仅可存贮如图18所示的签发单位、证编号、卡编号、定向医院、过敏史、姓名、民族、血型、身份、年龄等信息，还可存贮如单位地址、电话、病历详情、重要病情及紧急处理方法等信息。

实施例9  工业数据采集/存贮卡

图19所示为本实施例无源无线IC卡1作为工业数据采集/存贮卡165使用时的参考外形图。***组成结构和工作流程如图5和图6，在此不再重复。下面只对实际应用数据作简要描述。

卡内数据格式根据应用***的不同而组织。其功能类似于现有的以磁技术为基础的软盘。

此外，还可使用卡上的按键向设备输入信息，实现对设备的控制和调整。

Claims (5)

1、一种近距离无线数据通信及数据处理***，由无源无线IC卡和读写控制器组成，无源无线IC卡与读写控制器之间无任何导电触点连接，相互间通过电磁波实现数据通信，其特征在于：

无源无线IC卡的工作电源由读写控制器辐射的电磁波提供；

无源无线IC卡中无内置电池；

所述无源无线IC卡包括：

卡接收电路，用以将收到的电磁波转换成交流电信号；

电源转换电路，用以将由接收电路输出的交流电信号的部份能量转换成直流电压，为无源无线IC卡中其他电路提供工作电源；

卡数据提取电路，用以提取出调制在由接收电路输出的交流电信号中的数据并输出到卡处理电路；

卡发射电路，用以向读写控制器发送调制有数据的电磁波；

卡存贮电路，用以在断电状态下存贮卡中的重要数据；

键盘电路，用以向卡处理电路输入不同信息；

卡处理电路，用以完成信道编码和解码、解密和加密运算、按键处理、无线通信信道的检测与选择、操作密码核对、卡内存贮数据的读写等卡数据通信及处理功能；它以微处理器为中心，由电源转换电路提供工作电源、接收由卡数据提取电路输出的数据、对卡存贮电路进行读写操作、对键盘电路的工作状态进行扫描和识别并控制卡发射电路的工作状态；

所述读写控制器包括：

器发射电路，用以辐射可调制数据的电磁波；

器接收电路，用以接收电磁波，并对收到的电磁波进行放大、解调，恢复成相应的数字电平，输出到器处理电路；

通信接口，用以和与之相连的外部设备进行数据通信；

电源电路，用以对外部输入的电源进行转换，为读写控制器中其他电路提供工作电源；

器存贮电路，用以在断电状态下存贮读写控制器中的重要数据；

器处理电路，用以完成信道编码和解码、解密和加密运算、无线通信信道检测与选择、与外部设备的数据通信、指令解释执行、器存贮电路中数据的读写等器数据通信及处理功能；它以微处理器为中心，由电源电路提供工作电源，接收由器接收电路输出的数据，对器存贮电路进行读写操作，处理通信接口的通信并控制器发射电路的工作状态。

2、根据权利要求1中所述的近距离无线数据通信及数据处理***，其特征在于：

为了保证读写控制器与无源无线IC卡之间无线数据通信的安全性和可靠性，读写控制器中的器处理电路和无源无线IC卡中的卡处理电路对要传送的数据均先后进行加密和信道编码，对接收的数据进行相应的信道解码和解密运算；

为了保证无源无线IC卡中数据处理的安全性和可靠性，无源无线IC卡中的卡处理电路在进行数据处理操作之前，将根据读写控制器传送的操作指令和操作密码进行合法性核对，只有操作指令和操作密码相对应，无源无线IC卡才执行相应的数据操作。

3、根据权利要求1中所述的近距离无线数据通信及数据处理***，其特征在于：

为了建立无线通信信道，读写控制器与无源无线IC卡之间采用无线CSMA/CD方式来完成信道的检测与选择；

在信道选择成功之后，正式数据通信之前，读写控制器与无源无线IC卡之间要进行信道训练。

4、根据权利要求1中所述的近距离无线数据通信及数据处理***，其特征在于：

为了实现断电状态下的数据存贮，无源无线IC卡中的卡存贮电路和读写控制器中的器存贮电路均采用电可擦除存贮器(EEPROM)。

5、根据权利要求1中所述的近距离无线数据通信及数据处理***，其特征在于：

读写控制器的通信接口至少支持微机串行、微机并行、串行电可擦存贮器(EEPROM)总线三种方式之一的数据通信。

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