JP2560427B2 - Ｉｃカード - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は外部機器である送受信機に挿着されて当該送
受信機との間で情報の授受を行うICカードに関する。

＜従来の技術＞ 小型演算装置やメモリ等を内蔵したICカードは、コン
ピュータ等の送受信装置との間で情報の授受を行うこと
により利用に供せられる。

第11図及び第12図に基づいて従来のICカードの作動を
説明する。

まず、ICカードの動作シーケンスを示す第12図におい
て、ICカードが送受信機に挿着されてICカード内の超小
型演算装置（MPU）が送受信機からのコマンドを受信す
ると、このコマンドをチェックしてコマンド処理を実行
し、その結果を送受信機へ出力する。なお、この動作に
おいて、送受信機からの通信にエラーがある場合若しく
はコマンドにエラーがある場合には送受信機へエラーメ
ッセイジが出力される。

そしてICカードのMPUの動作は第12図に示すようなサ
イクルに従って行われる。すなわち、ICカードが送受信
機に挿着されてICカードのMPUに送受信機から電源電圧V
ccとクロック信号CLKがそれぞれ供給され、更に送受信
機からリセット信号▲▼がMPUに入力されると、M
PUは初期化等のリセットルーチン（AO）を行い、送受信
機へ送信可能を知らせるアンサー信号ANSWER TO RESE
Tを送信する（A1）。そして、MPUは送受信機からのコマ
ンド信号（コマンドと共にデータも含むシリアル信号SI
O）の入力を待ち（A2）、コマンド信号が入力された場
合には（A3）コマンド処理を実行して（A4）その結果を
送受信機へ出力する（A5）。このような一連の動作が終
了すると、MPUは送受信機から次のコマンド信号が入力
されるのを待ち（A2）、コマンド信号が入力されたとき
には（A3）上記と同様な処理を繰り返す。

＜発明が解決しようとする課題＞ ここで、ICカードを挿着する送受信機を持ち運び自在
なものとすれば、ICカードシステムとして用途が拡大す
ることから、送受信機に電源電池を内蔵してハンディー
化することが強く望まれている。

このようなシステムを実現するためには、送受信機に
内蔵される電源電池の寿命を延ばす必要があり、送受信
機からICカードへ供給される電力の消費を極力抑える必
要がある。この方策として電池の容量を大きくすること
が考えられるが、電池の設置スペース的な制約や送受信
機の軽量化の必要性等から、電池容量増大には限界があ
る。また、ICカードに内蔵するデバイスを低消費電力型
のCMOS等に変更する方策も考えられるが、デバイス類の
新たな設計が強いられる等、ICカードの開発コストの面
で大きな問題がある。

本発明は上記従来の事情に鑑みなされたもので、上記
不具合を伴うことなくICカードの低消費電力化を合理的
に達成することを目的とする。

〈課題を解決するため手段〉 低消費電力化を達成する本発明のICカードは、情報処
理モードと低消費電力モードとを有する小型演算装置を
備えたICカードにおいて、ハードリセット時に外部から
入力されるリセット信号により上記小型演算装置が起動
された後、小型演算装置を情報所理モードから低消費電
力モードに遷移させる低消費電力モード遷移手段と、低
消費電力モード時に外部から入力されるリセット信号に
より小型演算装置を低消費電力モードから情報処理モー
ドへ遷移させる情報処理モード遷移手段と、情報処理を
実行した後に小型演算装置を再び低消費電力モードに遷
移させる低消費電力モード復帰手段とを備え、かつ、上
記低消費電力モードでは上記第２の制御信号の識別が可
能であることを特徴とする。

〈作用〉 本発明のICカードに内蔵された小型演算装置（CPU、M
PU）は低消費電力モード遷移手段により低消費電力モー
ドに遷移する。そして、低消費電力モードにある小型演
算装置は情報処理モード遷移手段によって低消費電力モ
ードから情報処理モードへ遷移して外部からのコマンド
に基づいた情報処理を実行する。これら低消費電力モー
ドと情報処理モードとの間の遷移は直接若しくは間接的
に外部からの制御信号に起因してなされる。

従って、送受信機からのコマンド信号が入力されるの
を待つ間等のようにICカードの小型演算装置が活性化し
ている必要が無いときには、この小型演算装置を低消費
電力モードに遷移させ、この間の電力消費を低減する。
その結果、外部電源である外部の送受信機でも電力消費
を大幅に低減することができる。

＜実施例＞ 本発明のICカードを実施例に基づいて具体的に説明す
る。

まず、本発明の一実施例に係るICカードの構成を第１
図に基づいて説明する。

ICカード１には超小型演算装置であるMPU2と共にメモ
リとして書き込み，読み出し可能なEEPROM3が内蔵され
ており、MPU2とEEPROM3とはマルチビットのアドレス信
号線An、データ信号線D8、制御信号線CTRLにより接続さ
れている。

尚、本実施例のMPU2としては日立製作所製のHD6301系
シリーズを用いている。

ICカード１が挿着される送受信機５は互いにデータ・
アドレスバスで接続されたインターフェース６とパーソ
ナルコンピュータ７とを有している。送受信機５はイン
ターフェース６とパーソナルコンピュータ７とを一体と
した持ち運び自在なハンディーなものであり、その電源
として電池（図示せず）が内蔵されている。

使用に際して、ICカード１はインターフェース６に挿
着され、インターフェース６の電源端子Vcc及び接地端
子GNDがMPU2とメモリ３とにそれぞれ接続されて、送受
信機５側からこれらMPU2とメモリ３とに電源電圧を供給
する。また、インターフェース６のクロック信号出力端
子CLK、リセット信号出力端子▲▼はそれぞれMPU
2に接続され、送受信機５側からMPU2にクロック信号、
リセット信号が入力される。

そして、インターフェース６の情報信号入出力端子SI
OはMPU2の出力端子Tx、入力端子Rxに接続され、送受信
機５とICカード１との間で情報の授受がなされる。ま
た、MPU2の▲▼端子はメモリ３のRDY/▲
▼端子に接続され、後述のようにメモリ３への書き込み
中はMPU2へのIRQ割り込みを禁止するようにしている。

上記構成のICカード１の作動を第２図〜第６図及び第
８図、第９図に示すフローチャートに沿って説明する。

まず、メインルーチンを表す第２図に示すように、IC
カード１が送受信機５に挿着されて送受信機５から電源
電圧Vccが供給されると共にクロック信号CLK及びリセッ
ト信号▲▼が入力されると（ステップS1）、MPU2
は第３図に示すリセットルーチン実行する（ステップS
2）。

このリセットルーチンは、リセット信号▲▼が
入力される以前に電源電圧Vccが印加されているか否か
を示すSTBY PWRビットを判別し（ステップS31）、この
結果によって後述するハードリセットルーチンまたはコ
マンド処理ルーチンへジャンプする処理を行う（ステッ
プS32、S33）。

ICカード１を送受信機５に挿着した間際においては
（ステップS2）、リセット信号▲▼が入力される
以前に電源電圧Vccが印加されていることはないのでSTB
Y PWRビットは「０」であり、ハードリセットルーチン
へジャンプして（ステップS32）、MPU2の初期化等のハ
ードリセットが実行される（ステップS3）。次いで、IC
カード１から送受信機５へコマンド信号を送信可能であ
ることを知らせるアンサー信号ANSWER TO RESETが出
力され（ステップS4）、MPU2はスタンバイモード遷移ル
ーチンを実行し（ステップS5）、本実施例における低消
費電力モードであるスタンバイモードへ遷移する。スタ
ンバイモード遷移ルーチンでは、第４図に示すように、
スタンバイモードから復帰したときの判断用にSTBY PW
Rビットを「１」とし（ステップS41）、STBY FLAGを
「０」としてMPU2をスタンバイモードへ遷移させる（ス
テップS42）。このスタンバイモードではMPU2の情報処
理回路等が停止して消費電力がきわめて小さい（通常作
動時の約1/60）状態となる。

すなわち、外部からの制御信号（送受信機からの▲
▼信号）がICカード１に入力されると、これに基づ
く一連の内部処理（ステップS2、S3、S4）の後にMPU2は
スタンバイモードへ遷移するようになっており、MPU2で
実行されるステップS5、S41、S42は外部からの制御信号
に起因してMPU2を低消費電力モードへ遷移させる低消費
電力モード遷移手段を構成している。

一方、ステップS4のアンサー信号ANSWER TO RESET
をICカード１から受信したインターフェース６はこれに
よってICカードが正常か否かを確認する（ステップS
6）。ここで、コンピュータ７からのコマンドの入力が
インターフェース６にあったときには（ステップS7）、
インターフェース６からICカード１へリセット信号▲
▼が出力される（ステップS8）。この結果、スタン
バイモードにあるMPU2は情報処理モードへ遷移し、リセ
ットルーチンを実行する（ステップS9）。このリセット
ルーチンではリセット信号が入力される以前に電源電圧
Vccが印加された状態であるのでSTBY PWRビットは
「１」となっており、第３図に示すようにコマンド処理
ルーチンヘジャンプすることとなる（ステップS33）。
このようなMPU2は送受信機５からのリセット信号▲
▼により情報処理モードへ遷移し、このステップS8は
外部からの制御信号によりMPU2を低消費電力モードから
情報処理モードへ遷移させる情報処理モード遷移手段を
構成している。

上記のように、インターフェース５からコマンドが出
力されると（ステップS10）、ICカード１はコマンド処
理ルーチンを実行する（ステップS11）。すなわち、第
５図に示すように、インターフェース６のSIOからコマ
ンド信号（コマンドと共にデータも含むバイト単位のシ
リアル信号）がICカード１に入力されると（ステップS5
1）、MPU2はこの入力通信にエラーがあるかをチェック
し（ステップS52）、更にコマンドをチェックし（ステ
ップS53、S54）、コマンドに応じた処理を実行して（ス
テップS55）その結果を送受信機５に出力する（ステッ
プS56、S12）。尚、入力通信やコマンドにエラーがある
場合にはエラー処理が実行され（ステップS57）、エラ
ーメッセージが出力される。このようにインターフェー
ス６に入力された処理結果はコンピュータ７へ出力され
る一方（ステップS14、S15）、処理結果を出力したMPU2
は第４図に示したスタンバイモード遷移ルーチンを実行
して再びスタンバイモードへ遷移する（ステップS1
3）。このスタンバイモードへの遷移は外部からの制御
信号（送受信機からのコマンド信号）がICカード１に入
力されて、これに基づく一連の内部処理（コマンド処
理）の後になされるようになっており、MPU2で実行され
るステップS13、S41、S42は外部からの制御信号に起因
してMPU2を低消費電力モードへ遷移させる低消費電力モ
ード遷移手段を構成している。

すなわち上記一連の動作によれば、第６図に示すよう
に、インターフェース６からのリセット信号▲▼
によりスタンバイモードにあるICカードのMPU2は情報処
理モードへ遷移し、また、インターフェース６からのコ
マンド信号に起因したコマンド処理を行った後に情報処
理モードにあるICカード１のMPU2はスタンバイモードへ
遷移する。従って、情報処理を行わない間は、MPU2は電
力の消費がきわめて小さい状態となるため、電力の浪費
を防止することができる。

ここで本実施例のICカードにあっては、上記コマンド
処理（ステップS55）においてメモリ３への書き込み処
理を実行する場合には、第７図〜第10図に示すように、
MPU2の低消費電力モードの内の一つであるスリープモー
ドへの遷移が行われる。すなわち、MPU2はメモリ３へ制
御信号を送信してデータ書き込みを指示すると共にアド
レス及びデータを供給する（ステップS71）。そして、
第８図に示すSLEEW MODE遷移ルーチンをを行い（ステ
ップS72）、MPU2はIRQへの割り込みを許可する状態とな
った後SLEEP命令を実行してスリープモードへ遷移する
（ステップS82）。

このようにMPU2がスリープモードに遷移し、メモリ３
の書き込み処理が実行されている状態ではメモリ３のRD
Y/▲▼が“L"レベルとなり、これがインバータ
８で反転されてMPU2のIRQに“H"レベルとして供給さ
れ、IRQへの割り込みを許可した状態に保持している。

すなわち、第10図に示すように、メモリ３の書き込み
がなされている間、MPU2は消費電力の小さいスリープモ
ードに保持される。

そして、スリープモードへの遷移命令によりMPU2がス
リープモードに遷移した状態では、MPU2はIRQ子にメモ
リ３からIRQ割り込み信号が入力されたか否かを判断し
（ステップS73）、IRQ割り込み信号が入力されたときに
は情報処理モード遷移ルーチンを実行し（ステップS7
4）、MPU2の情報処理回路が活性化された情報処理モー
ドへ遷移する。情報処理モード遷移ルーチンでは、第９
図に示すように、IRQ割り込み信号を受けてMPU2のIRQ端
子をマスクし、IRQ割り込み信号の入力による割り込み
不可能な状態とし（ステップS91）、スタックポインタS
Pに規定値を設定し（ステップS92）、第５図に示すコマ
ンド入力ルーチンのアドレスをプログラムカウンタPCに
設定する（ステップS93）。

ステップS5によりMPU2が情報処理モードに遷移した状
態では、MPU2はインターフェース６のSIOから入力され
たコマンド信号に基づく処理を実行する（第５図）。

尚、上記実施例では外部からの制御信号に起因してMP
U2が内部処理を実行した後に低消費電力モード（スタン
バイモード）に遷移する例を示したが、外部からの制御
信号をMPU2に直接入力させるように構成してこの制御信
号により直接MPU2を低消費電力モードに遷移させるよう
にしてもよい。

また、低消費電力モードとして、上記実施例のHD6301
系の半導体装置ではスタンバイモード、スリープモード
を用いたが、この他にノーオペレーションモード等、小
型演算装置を構成する半導体装置の種類に応じて種々設
定することができる。また、制御信号としてHD6301系の
半導体装置ではリセット信号、IRQ信号等のようにレベ
ル移行によってプログラムカウンタの特定アドレスへの
分岐を実現する信号を用いるが、この制御信号も小型演
算装置を構成する半導体装置の種類に応じて種々設定す
ることができる。

また、半導体装置としてCMOSを用いればより一層消費
電力低減を図ることができる。

＜効果＞ 本発明によれば、外部（送受信機）からの制御信号の
指示に基づいて、ICカードの小型演算装置は情報処理モ
ードまたは低消費電力モードに遷移した状態となるた
め、送受信機からのコマンド信号を待つ間等のように小
型演算装置を活性化しておく必要にないときにはICカー
ドを低消費電力モードに遷移させて電力消費を大幅に低
減することができる。そして、このような低消費電力化
はICカードのデバイスの変更を伴わずに低コストにて達
成することができる。このようにICカードの電力消費を
大幅に低減できる結果、送受信機に電源電池を内蔵し
て、送受信機を持ち運び自在なものとすることができ、
ICカードシステムの用途を拡大することができる。

また、本発明の適用は送受信機に電源電池を内蔵させ
た形式のものに限定されるものではなく、ICカードに電
源電池を内蔵させた場合にも適用することができ、この
場合には低消費電力化によってICカードの寿命を長くす
ることができるという効果がある。更にまた、ICカード
に電源電池を内蔵することなく且つ送受信機の電源とし
て電池を用いない形式のものにも本発明を適用すること
ができ、この場合には、消費電力の低減によってICカー
ドに内蔵されている半導体装置の発熱を低減することが
でき、ICカードの耐久性を向上することができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係るICカードシステムの構
成図、第２図は本発明の一実施例に係るICカードの作動
を示すメインルーチンのフローチャート、第３図はその
リセットルーチンを示すフロチャート、第４図はそのス
タンバイモードへの遷移ルーチンを示すフローチャー
ト、第５図はそのコマンド処理ルーチンを示すフローチ
ャート、第６図はICカードの動作を説明するタイムチャ
ート、第７図はメモリ書き込み等のICカードの動作を示
すフローチャート、第８図はスリープモード遷移ルーチ
ンを示すフローチャート、第９図は情報処理モードへの
遷移ルーチンを示すフローチャート、第10図はメモリ書
き込み時における動作を説明するタイムチャート、第11
図は従来のICカードの動作の説明図、第12図はそのMPU
の動作を説明するタイムチャートである。 １はICカード、 ２は小型演算装置（MPU）、 ３はメモリ、 ５は送受信機、 ６はインターフェース、 ７はコンピュータである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭54−104272（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−285521（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−90278（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】情報処理モードと低消費電力とを有する小
   型演算装置を備えたICカードにおいて、 ハードリセット時に外部から入力されるリセット信号に
   より上記小型演算装置が起動された後、小型演算装置を
   情報処理モードから低消費電力モードに遷移させる低消
   費電力モード遷移手段と、低消費電力モード時に外部か
   ら入力されるリセット信号により小型演算装置を低消費
   電力モードから情報処理モードへ遷移させる情報処理モ
   ード遷移手段と、情報処理を実行した後に小型演算装置
   を再び低消費電力モードに遷移させる低消費電力モード
   復帰手段とを備え、かつ、上記低消費電力モードでは上
   記第２の制御信号の識別が可能であることを特徴とする
   ICカード。