FR3066868A1 - Detection d'un dispositif nfc - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un procédé de détection, par un premier dispositif NFC (DEV1), d'un deuxième dispositif NFC, dans lequel un circuit résonant du premier dispositif NFC génère périodiquement un champ électromagnétique en modifiant la fréquence d'accord dudit circuit résonant.
Description
DETECTION D'UN DISPOSITIF NFC
Domaine
La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et, plus particulièrement, les transpondeurs électromagnétiques ou étiquettes électroniques (TAG). La présente description s'applique plus particulièrement aux dispositifs électroniques intégrant un circuit de communication en champ proche (NFC - Near Field Communication) et à la détection de la présence d'un tel dispositif dans le champ d'un autre dispositif. État de l'art antérieur
Les systèmes de communication à transpondeurs électromagnétiques sont de plus en plus fréquents, en particulier, depuis le développement des technologies de communication en champs proche (NFC - Near Field Communication).
Ces systèmes exploitent un champ électromagnétique radiofréquence par un dispositif (terminal ou lecteur) pour communiquer avec un autre dispositif (carte).
Dans les systèmes récents, un même dispositif NFC peut opérer en mode carte ou en mode lecteur (par exemple dans le cas d'une communication en champ proche entre deux téléphones mobiles). Il est alors fréquent que les dispositifs soient alimentés par batteries et que leur fonctions et circuits soient mis en veille pour ne pas consommer d'énergie entre des périodes d'utilisation. Les dispositifs doivent alors être « réveillés » quand il se trouvent à portée l'un de l'autre. Résumé
Un mode de réalisation vise à réduire tout ou partie des inconvénients des techniques connues de détection de présence d'un dispositif électronique intégrant un circuit de communication en champ proche par un autre dispositif électronique émettant un champ électromagnétique.
Un mode de réalisation vise à proposer une solution évitant les erreurs de détection.
Ainsi, un mode de réalisation prévoit un procédé de détection, par un premier dispositif NFC, d'un deuxième dispositif NFC, dans lequel un circuit résonant du premier dispositif NFC génère périodiquement un champ électromagnétique en modifiant la fréquence d'accord dudit circuit résonant.
Selon un mode de réalisation, une modification de la fréquence d'accord est effectuée d'une période à une autre.
Selon un mode de réalisation, une modification de la fréquence d'accord est effectuée à l'intérieur de chaque période.
Selon un mode de réalisation, la modification de la fréquence d'accord est effectuée en faisant varier une capacité du circuit résonant.
Selon un mode de réalisation, lorsqu'il détecte le deuxième dispositif, le premier dispositif initie une communication en champ proche avec celui-ci.
Selon un mode de réalisation, le premier dispositif est dans un mode de veille entre deux périodes.
Un mode de réalisation prévoit un dispositif de communication en champ proche, adapté à la mise en oeuvre du procédé décrit.
Brève description des dessins
Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation très schématique et sous forme de blocs d'un exemple de système à communication en champ proche du type auquel s'applique, à titre d'exemple, des modes de réalisation qui vont être décrits ; la figure 2 est un schéma-bloc illustrant partiellement un mode de réalisation de circuits d'un dispositif de communication en champ proche ; la figure 3 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé d'activation de dispositifs NFC ; et la figure 4 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un autre mode de réalisation d'un procédé d'activation de dispositifs NFC.
Description détaillée
De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures.
Par souci de clarté, seules les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, la génération des signaux radiofréquences et leur interprétation n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les techniques usuelles de génération et d'interprétation de ces signaux.
Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments.
Dans la description qui suit, lorsqu'on fait référence aux termes « approximativement », « environ » et « de l'ordre de », cela signifie à 10% près, de préférence à 5% près.
La figure 1 est une représentation très schématique et sous forme de blocs d'un exemple de système de communication en champ proche du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, des modes de réalisation qui vont être décrits.
On suppose le cas de deux dispositifs électroniques similaires, par exemple deux téléphones mobiles, mais tout ce qui va être décrit s'applique plus généralement à tout système dans lequel un transpondeur capte un champ électromagnétique rayonné par un lecteur, borne ou terminal. Pour simplifier, on fera référence à des dispositifs NFC pour designer des dispositifs électroniques intégrant des circuits de communication en champ proche.
Deux dispositifs NFC 1 (DEV1) et 2 (DEV2) sont susceptibles de communiquer par couplage électromagnétique en champ proche. Selon les applications, pour une communication, un des dispositifs fonctionne en mode dit lecteur tandis que l'autre fonctionne en mode dit carte, ou les deux dispositifs communiquent en mode poste à poste (peer to peer - P2P) . Chaque dispositif comporte divers circuits électroniques de génération d'un signal radiofréquence émis à l'aide d'une antenne. Le champ radiofréquence généré par l'un des dispositifs est capté par l'autre dispositif qui se trouve à portée et qui comporte également une antenne.
Dans les applications plus particulièrement visées par la présente description, lorsqu'un dispositif NFC n'est pas en cours de communication, il est commuté en mode veille afin de réduire l'énergie consommée. Cela est en particulier le cas pour les dispositifs alimentés par batterie.
Lorsqu'un dispositif (par exemple le dispositif 1) émet un champ électromagnétique pour initier une communication avec un autre dispositif NFC (par exemple le dispositif 2), ce champ est capté par ce dispositif 2 dès qu'il se trouve à portée. Ce champ est détecté par les circuits du dispositif 2 qui, s'ils sont en veille, sont réactivés. Cela se traduit par une variation de la charge constituée par les circuits du dispositif 2 sur le circuit résonant de génération du champ du dispositif 1. En pratique, la variation correspondante de phase ou d'amplitude du champ émis est détectée par le dispositif 1 qui entame alors un protocole de communication NFC avec le dispositif 2. Côté dispositif 1, on détecte en pratique si l'amplitude de la tension aux bornes du circuit résonnant descend en dessous d'un seuil ou un déphasage supérieur à un seuil.
Une fois que le dispositif 1 a détecté la présence du dispositif 2 dans son champ, il entame une procédure d'établissement de communication, mettant en oeuvre des émissions de requêtes par le dispositif 1 et de réponses par le dispositif 2.
Une difficulté réside dans le fait que la variation de l'amplitude du champ ou de sa phase côté dispositif 1 dépend du couplage opéré avec le dispositif 2. Or, le facteur de couplage dépend de plusieurs paramètres parmi lesquels la distance entre les deux dispositifs et la taille de l'antenne du dispositif 2. Dans certaines situations, bien que le dispositif 2 ait été réveillé, le couplage est trop faible pour que la variation d'amplitude ou de phase soit détectée côté dispositif 1, alors même qu'une communication pourrait être établie.
Une autre situation dans laquelle le couplage est trop faible pour être détecté est le cas d'un désaccord entre les deux dispositifs. Typiquement, la fréquence d'accord de dispositifs NFC est de 13,56 MHz. Cependant, si le dispositif 2 est désaccordé, la variation qu'il introduit sur le champ à 13,56 MHz généré par le dispositif 1 est trop faible pour être détectée.
La figure 2 est un schéma-bloc illustrant partiellement un mode de réalisation de circuits d'un dispositif de communication en champ proche.
De façon simplifié, le dispositif (1 ou 2, figure 1) comporte au moins un circuit résonant 3, série ou parallèle. Dans le cas d'un circuit résonnant parallèle tel que représenté, le circuit 3 comporte une inductance L formant une antenne en parallèle avec un élément capacitif C. Les bornes de l'association en parallèle définissent des bornes 31 et 33 d'entrée-sortie du circuit résonant 3. Dans l'exemple représenté, le même circuit résonant 3 sert en émission et en réception. Dans ce cas, les bornes 31 et 33 sont reliées à des bornes d'entrée 41 et 43 d'une chaîne de réception radiofréquence et à des bornes de sortie 51 et 53 d'une chaîne d'émission radiofréquence. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte deux antennes respectivement d'émission et de réception. Chaque chaîne de transmission (émission ou réception) comporte généralement divers circuits (adaptateurs d'impédance, aiguilleurs, coupleurs, etc.) non représentés entre le circuit résonant 3 et des circuits de traitement des signaux radiofréquence, symbolisés globalement par un bloc 6. Côté réception, la chaîne de réception comporte en outre au moins un circuit 45 de détection de champ (FD) . Côté émission, la chaîne d'émission comporte au moins un amplificateur 55 (PA) .
Le cas échéant, le dispositif tire son alimentation ou recharge une batterie 7 (BAT) à partir du champ électromagnétique qu'il capte. Dans ce cas, le dispositif comporte en outre un pont de redressement 8 dont des bornes d'entrées sont reliées aux bornes 31 et 33 et dont des bornes de sortie sont reliées au circuit 6 et à la batterie 7. La batterie 7 est en outre reliée au circuit 6 pour l'alimenter, notamment si le dispositif peut fonctionner en mode lecteur.
Selon les modes de réalisation décrits, on prévoit de faire varier l'accord du circuit oscillant 3 du dispositif émetteur afin de détecter la présence d'un dispositif récepteur, même si celui-ci n'est pas accordé sur la même fréquence que le circuit oscillant du dispositif émetteur.
Dans les modes de réalisation plus particulièrement visés par la présente description, le dispositif émetteur est en veille et sort de ce mode veille périodiquement pour émettre un champ pendant une durée courte devant cette période. Selon un mode de réalisation, on provoque cycliquement un désaccord d'une émission de champ à la suivante. Selon un autre mode de réalisation, on modifie l'accord à l'intérieur de chaque période d'émission de champ par le dispositif émetteur.
La variation de l'accord est de préférence une variation discrète, c'est-à-dire que le dispositif émetteur commute en tout ou rien des composants modifiant l'accord du circuit oscillant.
Selon le mode de réalisation représente en figure 2, la modification de l'accord (de la fréquence de résonance) du circuit oscillant du dispositif émetteur est effectuée, sous commande du circuit 6 (liaison 62) en intervenant sur la capacité C de ce circuit oscillant 3, par exemple, en commutant un ou plusieurs éléments capacitifs en série ou en parallèle, définissant la capacité C du circuit oscillant 3. Un avantage d'une telle réalisation est qu'elle tire profit de la présence d'une capacité commutable dans le circuit oscillant des dispositifs NFC existants. En effet, dans certains dispositifs, on ajuste la fréquence d'accord pendant la communication afin d'optimiser la portée.
Toutefois, à la différence des systèmes dans lesquels on intervient, pour optimiser la portée d'une communication, sur l'accord du ou des circuits oscillants, les modes de réalisation décrits prévoient d'intervenir sur l'accord avant toute tentative d'établissement d'une communication, pour activer de façon fiable un dispositif récepteur.
Dans les applications de dispositifs NFC à faible consommation placés en mode veille, ces dispositifs activent périodiquement (par exemple, toutes les 250 millisecondes, toutes les secondes, etc.) leurs circuits NFC pour émettre un champ pendant une durée (par exemple de quelques microsecondes) courte par rapport à la période entre deux activations, afin de détecter si un autre dispositif est à portée.
La figure 3 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé de détection de présence d'un dispositifs NFC.
On considère le cas d'un dispositif NFC (par exemple DEV1) qui émet périodiquement un champ pendant une durée relativement courte par rapport à la durée entre deux périodes P d'émission, afin de détecter la présence d'un autre dispositif NFC à portée. Entre deux périodes d'émission/détection, le dispositif DEV1 est dans un mode de veille SM.
Selon le mode de réalisation décrit, la fréquence du champ généré est différente d'une phase P à la suivante. Pour simplifier, on considère le cas d'une alternance entre deux fréquences fl et f2, mais on pourra prévoir une permutation cyclique d'un plus grand nombre de fréquences, de préférence moins de dix. A chaque période P ou P' , le dispositif DEV1 est réveillé ou activé (bloc 11, WU) pour établir une communication. Cette activation peut prendre diverses formes usuelles, par exemple, une action d'un utilisateur, un déclenchement périodique, la réception d'une communication d'un autre type (par exemple utilisant le réseau téléphonique), etc.
Le circuit oscillant 3 du dispositif DEV1 est alors accordé sur une fréquence fl ou f2 (période P, bloc 12, TUN1 -période P', bloc 12', TUN2) en alternant, d'une période d'émission à la suivante, la fréquence d'accord.
Le dispositif DEV1 émet alors un champ (bloc 13, FE) à la fréquence d'accord choisie.
En supposant qu'un deuxième dispositif (DEV2, figure 1) soit à portée et que le champ émis par le dispositif DEV1 est suffisant pour activer son détecteur de champ (bloc 45, FD) , le dispositif DEV2 est réveillé. La variation de la charge constituée par les circuits du dispositif 2 sur le circuit oscillant 3 du dispositif DEV1 est alors détectée de façon usuelle. Si le couplage est suffisant, cette variation de phase ou d'amplitude est détectée par les circuits (6, figure 2) du dispositif DEV1. Dans le cas contraire, le dispositif DEV1 se remet en veille jusqu'à la période P ou P' suivante.
Toutefois, à la différence des situations usuelles, le changement de fréquence d'accord d'une période P à la suivante augmente les chances que le dispositif DEV2 soit dans une situation de couplage permettant la détection.
La figure 4 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un autre mode de réalisation d'un procédé de détection de présence d'un dispositif NFC.
Par rapport au mode de réalisation de la figure 3, la variation de la capacité d'accord du circuit oscillant est effectuée à l'intérieur de chaque période P". Dans l'exemple de la figure 4, où l'on suppose en outre une commutation entre trois fréquences de résonance, chaque réveil ou activation (bloc 11, WU) du dispositif DEV1 est suivi d'une succession de trois émissions de champ (blocs 13, FE), chacune précédée par un réglage (bloc 12, TUN1 - bloc 12', TUN2 - bloc 12", TUN3).
Tant qu'aucun dispositif n'est détecté (de façon usuelle par variation de phase ou d'amplitude détectée par les circuits du dispositif DEV1), le dispositif DEV1 se remet en veille jusqu'à la période P" suivante. Dès qu'un dispositif récepteur est détecté, le processus de détection s'arrête (par exemple si la détection s'opère sur la fréquence f2, l'étape 12" (et l'étape 13 qui suit) ne sont pas effectuées, et le dispositif DEV1 initialise une communication de façon usuelle.
Le cas échéant, l'émission du champ n'est pas interrompue entre les changements de fréquence.
Les modes de réalisation des figures 3 et 4 peuvent être combinés.
Un avantage des modes de réalisation décrits est qu'ils ne requièrent aucune modification des dispositifs récepteurs. Par conséquent, un dispositif NFC équipé de la fonctionnalité décrite détectera plus facilement y compris des dispositifs NFC existants.
Un autre avantage des modes de réalisation décrits est qu'ils ne modifient pas les protocoles de communication entre les dispositifs. On insère simplement une procédure de détection avant d'initier une communication. Ainsi, les solutions décrites sont compatibles avec les systèmes usuels.
Un autre avantage est que la mise en oeuvre des modes de réalisation décrits ne requiert aucune modification matérielle des dispositifs. En effet, on utilise les fonctions matérielles existantes dans les dispositifs. Ainsi, selon un mode de réalisation, la mise en oeuvre des modes de réalisation décrits dans des dispositifs existants ne requiert qu'une mise à jour logicielle afin d'intégrer les étapes du procédé de détection des dispositifs. En variante, les modes de réalisation décrits peuvent être mis en oeuvre par une solution matérielle, par exemple par une machine d'état (en logique câblée). Cela permet généralement une exécution plus rapide et de moindre consommation.
Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, le choix de la durée d'émission du champ peut varier d'une application à une autre. En outre, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation qui ont été décrits est à la portée de l'homme du métier en utilisant les indications fonctionnelles données ci-dessus .
Claims (7)
- REVENDICATIONS1. Procédé de détection, par un premier dispositif NFC (1), d'un deuxième dispositif NFC (2), dans lequel un circuit résonant (3) du premier dispositif NFC génère périodiquement un champ électromagnétique en modifiant la fréquence d'accord dudit circuit résonant.
- 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel une modification de la fréquence d'accord est effectuée d'une période à une autre.
- 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, dans lequel une modification de la fréquence d'accord est effectuée à l'intérieur de chaque période.
- 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel la modification de la fréquence d'accord est effectuée en faisant varier une capacité du circuit résonant.
- 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, dans lequel lorsqu'il détecte le deuxième dispositif (2), le premier dispositif (1) initie une communication en champ proche avec celui-ci.
- 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel le premier dispositif est dans un mode de veille entre deux périodes.
- 7. Dispositif de communication en champ proche (1, 2), adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6.
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114499589A (zh) * | 2020-11-12 | 2022-05-13 | 意法半导体(鲁塞)公司 | 电路的激活持续时间的校准 |
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-
2017
- 2017-05-29 FR FR1754704A patent/FR3066868A1/fr active Pending
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| CN114499589B (zh) * | 2020-11-12 | 2023-08-18 | 意法半导体(鲁塞)公司 | 电路的激活持续时间的校准 |
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