JP4824195B2

JP4824195B2 - Non-contact type IC card reader / writer and control method thereof

Info

Publication number: JP4824195B2
Application number: JP2001149835A
Authority: JP
Inventors: 英樹河村
Original assignee: Nippon Signal Co Ltd
Current assignee: Nippon Signal Co Ltd
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2021-05-18
Also published as: JP2002342725A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非接触型ＩＣカード用リーダライタ及びその制御方法に関し、さらに詳しくは、１種類のリーダライタで、変復調方式の異なるＩＣカードを読み書きするリーダライタ及びその制御方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣカードと呼ばれる新しい情報記録媒体が、市場に広く出回っている。ＩＣカードは、クレジットカード、銀行カード、ポイントカード等のカード状あるいはシート状の形状を備え、カード内にＩＣ（Integrated Circuit）が組み込まれているものを総称した名称である。ＩＣカードは大きく分けて接触型、非接触型の２種類に分けられる。接触型とは、カード表面に端子が設けられており、その端子とリーダライタ側の端子とを接触させつつ、該端子を通じて信号のやり取りを行うものである。現在、使い捨てタイプのＩＣカードはヨーロッパ等の国々ではテレホンカードとして広く流通している。また、情報の書き換え可能なタイプを、マネーカードとして使用する実験が各国で行われており、金融関係で使用されるカードとして注目されている。
また、非接触型ＩＣカードは、鉄道の乗降時に使用される定期券として、現在の磁気カード方式に代わり採用することが検討されている。さらに、官公庁では、省資源ならびに環境問題に鑑み、ペーパーレス化を推進する意味と、省力化を実現する一環として、ＩＴ(Information Technology)化が強力に推し進められており、特に、福祉や公共施設の利用、各種証明書交付など、国、地方自治体の幅広い行政サービスに効率的に使えるカードとして、ＩＣカード化の動きが出てきている。
特に、前記した非接触ＩＣカードは、データのやり取りを電波で行うため、改札口通過の際に、一々定期券を取り出す必要がなく、定期入れや鞄等の中からでも情報交換できるため、利便性が大きく向上するものと期待され、従来の記録媒体に代わるものとして注目されている。また、特に荷物、部品を移動しながら非接触で管理できるので、物流方面や交通課金システムへの応用も期待されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記の非接触ＩＣカードにあっては、ＩＣカードそのものの開発と相まって、非接触ＩＣカードに情報を記録したり、情報の読み取りを行うリーダライタとそれを制御するソフトウェアの開発が一体で進められなければならない。そのとき、各社が独自の規格によって開発をおこなうと、各カード、リーダライタ間に互換性がなくなり、システム全体の進歩、発展を阻害する恐れが出てくる。そこで、このような不具合を防止するため、国際的な規格化が望まれている。現在、リーダライタとＩＣカードとのインタフェースおよび制御は、ＩＳＯ７８１６の規格に基づいて行われており、また、非接触ＩＣカードで使用される電波の周波数と変調方式は、ＩＳＯ１４４４３により規定されている。しかしながら、民間、特に交通系で使用されようとしている非接触ＩＣカードの規格は、ＩＳＯ１４４４３タイプＣであり、官公庁で使用される規格は、ＩＳＯ１４４４３タイプＢが予定され、その変復調方式が異なるものである。そのため、システムを利用する使用者は、自己が有する特定種類のＩＣカードに合致した専用のリーダライタ以外を利用することが出来ず、利便性に欠けるといった問題が発生する。
本発明は、かかる課題に鑑み、変調方式が異なるＩＣカードを、同じリーダライタに通しても、その変調方式を判別し、それに合致した読み書きが可能なリーダライタ及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、請求項１の発明は、ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタにおいて、複数の異なる変調方式をもつポーリング送信手段と、該ポーリング送信手段から少なくとも１つを選択するポーリング選択手段と、該ポーリング選択手段により選択されたポーリング送信手段から送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出手段と、を備え、該応答信号検出手段は、前記コマンドに対する応答信号の２値化された信号の立ち上がりと立下りを検出して、その間の時間幅を計測する時間幅計測手段と、該時間幅計測手段の計測結果に基づいてクロック数を計数して、該計数結果とテーブルに記憶している参照値とを比較して特定の変調方式を決定する方式決定手段と、を有し、該方式決定手段の決定結果により前記ＩＣカードが応答したポーリング信号の変調方式との合致性を判断することを特徴とする。
非接触型ＩＣカードの無電池型は、リーダライタにこのカードを近接させたときに非接触状態でリーダライタからの搬送波を内部のループアンテナで受信し、それを整流して自らの電力として駆動するタイプである。従って、あくまでも最初のアクセスは、リーダライタ側であり（これをリーダライタｔａｌｋｆｉｒｓｔ／カードｌｉｓｔｅｎと呼ぶ）、その後、リーダライタからの固有の呼び出しコードを認識して初めて返信するものである。ここで、１種類の変復調方式であれば、決められた変復調方式でポーリング送信を行えばよいが、複数の異なる変復調方式を持った非接触型ＩＣカードが存在する場合は、その種類に対応した変復調方式を用意する必要がある。そして、順次ポーリング信号送信時に送信して、そのレスポンスの有無により変復調方式を認識する方法が考えられる。そこで、方式によりレスポンスの信号幅が異なるのを利用して、ＩＣカードからのレスポンスを２値化して、その信号の立下りエッジ・立ち上がりエッジ間の時間をソフトウェアにより計測、処理してデータに復元する。
かかる発明によれば、リーダライタ側にソフトウェアにより時間幅計測手段と方式決定手段を用意して、その結果から変調方式を決定するので、同一のハードウェアで複数の変調方式を検出することができる。また、制御がソフトウェアにより行うので、汎用性が高い。
【０００７】
また、請求項２の発明は、ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタの制御方法において、複数の異なる変調方式をもつポーリング送信ステップと、該ポーリング送信ステップから少なくとも１つを選択するポーリング選択ステップと、該ポーリング選択ステップにより選択されたポーリング送信ステップから送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出ステップと、を備え、該応答信号検出ステップは、前記コマンドに対する応答信号の２値化された信号の立ち上がりと立下りを検出して、その間の時間幅を計測する時間幅計測ステップと、該時間幅計測ステップの計測結果に基づいてクロック数を計数して、該計数結果とテーブルに記憶している参照値とを比較して特定の変調方式を決定する方式決定ステップと、を有し、該方式決定ステップの決定結果により前記ＩＣカードが応答したポーリング信号の変調方式との合致性を判断することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は、本発明の第１の実施形態の非接触型ＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。この非接触型ＩＣカード用リーダライタ１００の構成は、近接するとループアンテナを介して、所定の変調方式に基づく搬送電力により駆動する非接触型ＩＣカード２００と、非接触型ＩＣカード２００との間でコマンドの授受を行うループアンテナ１と、ループアンテナ１からの信号を検波して復調する復調器２と、復調された信号を２値化信号に変換する２値化回路３と、２値化された信号の立ち上がりと立下りを検出して、その間の時間を計測する時間幅計測手段４と、計測結果から変調方式を決定する方式決定手段５と、クロック信号とリーダライタ１００全体の制御を司る制御部１０と、変調方式Ａによるコマンドをポーリング送信する方式Ａポーリング回路７と、同じく方式Ｂポーリング回路８と、方式Ｃポーリング回路９と、それらの１つを制御部１０からの選択信号６により選択するデータセレクタ１２と、データセレクタ１２で選択された信号を搬送波１４により変調する変調器１３により構成されている。なお、時間幅計測手段４からデータセレクタ１２までは、ＣＰＵ(Central Processing Unit)５０の一部として構成される。
なお、制御部１０、方式Ａポーリング回路７、方式Ｂポーリング回路８、方式Ｃポーリング回路９、データセレクタ１２、変調器１３、搬送波１４が主としてポーリング送信手段を構成している。また、制御部１０、データセレクタ１２が主としてポーリング選択手段を構成している。また、制御部１０、時間幅計測手段４、方式決定手段５が主として応答信号検出手段を構成している。
【０００９】
次に、本構成によるリーダライタ１００の動作を説明する前に、対を成すＩＣカードの構成を先に説明しておく。図２は、本発明の実施形態の非接触型ＩＣカードの構成を示すブロック図である。実施形態の非接触型ＩＣカード２００の構成は、前記リーダライタ１００からの電力用搬送波によりデータの授受をするループアンテナ２０と、書き込みコマンド読み出しコマンドを生成する送受信回路２１と、ループアンテナ２０からの電力用搬送波を受け、それを整流して直流電力に変換する電力生成回路２２と、制御用ファームウェアとデータの一時記憶を司るメモリ装置２３と、制御回路２６からの送信コマンドに搬送波を乗せて変調する変調器２４と、送受信回路２１からの搬送波データから２値化データに変換する検波器２５と、ＩＣカード２００の全体の動作を制御する制御回路２６から構成されている。
【００１０】
次に、図１と図２を併せて参照してそれぞれの動作について説明する。以下、全ての実施形態では方式がＡ、Ｂ、Ｃの３種類の場合について説明する。リーダライタ１００は、図示しない電源が入れられると制御部１０のイニシャル動作後、図示しないメモリ装置に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、制御部１０は、ＩＣカード２００に供給する図示しない電力供給用信号と、選択信号６を出力して、データセレクタ１２によりＡ〜Ｃのポーリング回路７〜８のいずれか１つを選択する。選択信号６は、３種類の変調信号を選択するのであれば、２ビットの信号でよい。本実施形態の場合は、各方式のポーリング信号が一斉に出て、その中から１つを選択する回路構成であるが、入力側を選択して、選択されたポーリング回路のみが信号を出力する回路構成でも構わない。選択されたポーリング信号は変調器１３を介してループアンテナ１から送信する。その信号は、ループアンテナ１から電磁波として外部に放射される。例えば、ＩＳＯ１４４４３タイプＡでは、中心搬送周波数１３．５６ＭＨｚ±７ＫＨｚ、ＡＭ変調度１００％、変調方式ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying）、符号化方式はModified Miller、通信速度が１０６ｋｂ／ｓで行われる。次に、ＩＣカード２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、カード内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って、制御を開始する。ＩＣカード２００は前記と同じ規格に従えば、通信方式は、負荷変動方式、リーダライタとの通信関係は、リーダライタ１００からの固有の呼び出しコードを認識して初めて返信する、また、副搬送波は中心搬送波の１／１６の８４７．５ｋＨｚ、変調方式は副搬送波のＡＳＫ、符号化方式はManchester方式、通信速度は１０６ｋｂ／ｓである。
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。
このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ１で受信して、復調器２で検波復調して２値化回路３で２値化コードに変換される。そして、２値化コードは時間幅計測手段４により、その波形の立下りと立ち上がりの間の時間が計測される。具体的には、図示しない基本クロックと信号の論理積をとり、基本クロックが何回計測されるかを見ればよい。その計測結果を（クロックの数）を方式決定手段５に出力し、そこで、テーブルに記憶してある参照値と比較して方式が何かを決定する。その決定した方式を制御部１０に連絡することにより、ポーリングした方式のレスポンスか否かが判定できる。これにより、ＩＣカード２００が規格に合致したカードであると認識され、以後リーダライタ１００とＩＣカード２００の間でポーリングが行われる。
【００１１】
図３は、本発明の第２の実施形態の非接触型ＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。この非接触型ＩＣカード用リーダライタ３００の構成は、近接するとループアンテナを介して、所定の変調方式に基づく搬送電力により駆動する非接触型ＩＣカード２００と、非接触型ＩＣカード２００との間でコマンドの授受を行うループアンテナ１と、ループアンテナ１からの信号を検波して復調する復調器２と、復調された信号を２値化信号に変換する２値化回路３と、２値化された信号の１つを選択するデータセレクタ３０と、変調方式Ａによるデータを復元する方式Ａデータ復元回路３１と、同じく方式Ｂデータ復元回路３２と、方式Ｃデータ復元回路３３と、これらの復元回路からのデータを判断処理するデータ処理部４０と、このデータ処理部４０を含み、送受信データの生成とデータ処理を司るＣＰＵ６０と、送信データ３９を受けて変調方式Ａによるコマンドをポーリング送信する方式Ａポーリング回路３５と、同じく方式Ｂポーリング回路３６と、方式Ｃポーリング回路３７と、それらの１つを選択信号３８により選択するデータセレクタ３４と、データセレクタ３４で選択された信号を搬送波１４により変調する変調器１３により構成されている。
なお、データセレクタ３０、方式Ａデータ復元回路３１、方式Ｂデータ復元回路３２、方式Ｃデータ復元回路３３、及び方式Ａポーリング回路３５、方式Ｂポーリング回路３６、方式Ｃポーリング回路３７、データセレクタ３４は、ＰＬＤ／ＰＬＡ７０の一部として構成される。
また、ＣＰＵ６０、方式Ａポーリング回路３５、方式Ｂポーリング回路３６、方式Ｃポーリング回路３７、データセレクタ３４、変調器１３、搬送波１４が主としてポーリング送信手段を構成している。また、ＣＰＵ６０、データセレクタ３４が主としてポーリング選択手段を構成している。また、ＣＰＵ６０、データセレクタ３０、方式Ａデータ復元回路３１、方式Ｂデータ復元回路３２、方式Ｃデータ復元回路３３が主として応答信号検出手段を構成している。また、方式Ａデータ復元回路３１、方式Ｂデータ復元回路３２、方式Ｃデータ復元回路３３が主としてデータ復元手段を構成している。また、ＣＰＵ６０、データセレクタ３０がデータ選択手段を構成している。
【００１２】
次に、図３と図２を併せて参照してそれぞれの動作について説明する。リーダライタ３００は、図示しない電源が入れられるとＣＰＵ６０のイニシャル動作後、図示しないメモリ装置に記憶されたプログラムに従い動作を開始する。まず、ＣＰＵ６０は、ＩＣカード２００に供給する図示しない電力供給用信号と、選択信号３８を出力して、データセレクタ３４によりＡ〜Ｃのポーリング回路３５〜３７のいずれか１つを選択する。選択信号３８は、３種類の変調信号を選択するのであれば、２ビットの信号でよい。本実施形態の場合は、各方式のポーリング信号が一斉に出て、その中から１つを選択する回路構成であるが、入力側を選択して、選択されたポーリング回路のみが信号を出力する回路構成でも構わない。選択されたポーリング信号は変調器１３を介してループアンテナ１から送信する。その信号は、ループアンテナ１から電磁波として外部に放射される。次に、ＩＣカード２００がリーダライタ１００に近接すると、ループアンテナ２０が電力供給用信号を受信し、電力生成回路２２によりその搬送波を整流して直流電力に変換して、カード内の全ての回路に供給する。電力を供給されて制御回路２６が駆動すると、メモリ装置２３に格納されたプログラムに従って制御を開始する。
【００１３】
次に、制御回路２６は、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。
このレスポンスをリーダライタ３００がループアンテナ１で受信して、復調器２で検波復調して２値化回路３で２値化コードに変換される。そして、２値化コードはデータセレクタ３０に入力され、ＣＰＵ６０からの選択信号３８により、Ａ〜Ｃのデータ復元回路のうち１つが選択されてデータが復元されるわけだが、選択信号３８は、データセレクタ３４にも入力されており、例えば、方式Ａポーリング回路３５が選択されたならば、データセレクタ３０も同じ方式の方式Ａデータ復元回路３１が選択されるべきである。従って、データセレクタ３０と３４の論理構成は、同じ方式同士が選択されるように構成される。方式Ａデータ復元回路３１は、２値化された信号から時間幅をハードウェアにより計測してデータを復元する。ここで、さらに具体的な回路構成として説明すると、図示しない基本クロックと信号をＡＮＤゲートにより論理積して、その出力をカウンタで計数する方法が考えられる。そして、その計数結果をＣＰＵ６０のデータ処理部に送り、方式が判定される。これにより、ＩＣカード２００が規格に合致したカードであると認識され、以後リーダライタ３００とＩＣカード２００の間でポーリングが行われる。本実施形態ではＰＬＤ／ＰＬＡを使用した場合について説明したが、ユニバーサル論理回路やゲートアレイ等で構成しても良い。
【００１４】
次に、本発明の実施形態についてフローチャートを参照して詳細に説明する。
図４は、本発明の第１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。図１と併せて参照しながら説明する。まず、リーダライタ１００の電源が投入されると全ての回路のイニシャライズを行う（ステップＳ１）。次に、ＩＣカード２００に電力を供給するために電力供給信号を搬送波に乗せて送出する（ステップＳ２）。次に、データセレクタ１２で方式Ａポーリング回路７を選択して（ポーリング選択ステップ）（ステップＳ３）、方式Ａポーリング信号を送信する（ポーリング送信ステップ）（ステップＳ４）。
ここでＩＣカード２００の制御回路２６が、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果、方式Ａの自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ１で受信して、復調器２で検波復調して２値化回路３で２値化コードに変換する（応答信号検出ステップ）（ステップＳ５）。次に、ＣＰＵ内の時間幅計測手段４がその信号の時間幅を計測する（時間幅計測ステップ）（ステップＳ１３）。その結果、方式Ａかを判断する（方式決定ステップ）（ステップＳ１４）。Ａであれば方式Ａの処理を行う（ステップＳ１５）。
ステップＳ５でレスポンスがなければ、次に進み、データセレクタ１２が方式Ｂポーリング回路８を選択して（ステップＳ６）、方式Ｂポーリング信号を送信する（ステップＳ７）。以下、同様にしてＣＰＵ内の時間幅計測手段４がその信号の時間幅を計測する（ステップＳ１３）。その結果、方式Ｂかを判断する（ステップＳ１６）。Ｂであれば方式Ｂの処理を行う（ステップＳ１７）。
次に、ステップＳ８でレスポンスがなければ、次に進み、データセレクタ１２が方式Ｃポーリング回路９を選択して（ステップＳ９）、方式Ｃポーリング信号を送信する（ステップＳ１０）。以下、同様にしてＣＰＵ内の時間幅計測手段４がその信号の時間幅を計測する（ステップＳ１３）。その結果、方式Ｃかを判断する（ステップＳ１８）。Ｃであれば方式Ｃの処理を行う（ステップＳ１９）。
ステップＳ１１でレスポンスがなければ、ステップＳ２に戻る。
【００１５】
図５は、本発明の第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。図２と併せて参照しながら説明する。まず、リーダライタ１００の電源が投入されると全ての回路のイニシャライズを行う（ステップＳ３０）。次に、ＩＣカード２００に電力を供給するために電力供給信号を搬送波に乗せて送出する（ステップＳ３１）。次に、データセレクタ３４で方式Ａポーリング回路３５を選択して（ポーリング選択ステップ）（ステップＳ３２）、方式Ａポーリング信号を送信する（ポーリング送信ステップ）（ステップＳ３３）。
ここでＩＣカード２００の制御回路２６が、まず送受信回路２１からコマンドを検波器２５で復調して２値化信号に変換し、そのコマンドを解析する。その結果、方式Ａの自分が呼び出されていることを認識すると、レスポンスを変調器２４により変調して送受信回路２１を介してループアンテナ２０から送信する。このレスポンスをリーダライタ１００がループアンテナ１で受信して、復調器２で検波復調して２値化回路３で２値化コードに変換する（応答信号検出ステップ）（ステップＳ３４）。次に、ＰＬＤ／ＰＬＡ内のデータセレクタ３０によりデータ復元回路が選択され（データ選択ステップ）（ステップＳ４１）、方式Ａであるかが判断される（ステップＳ４２）。方式Ａであれば、方式Ａデータ復元回路３１が選択されデータを復元して（データ復元ステップ）（ステップＳ４３）、方式Ａの処理を行う（ステップＳ４４）。
ステップＳ３４でレスポンスがなければ、次に進み、データセレクタ３４が方式Ｂポーリング回路３６を選択して（ステップＳ３５）、方式Ｂポーリング信号を送信する（ステップＳ３６）。以下、同様にしてＰＬＤ／ＰＬＡ内のデータセレクタ３０によりデータ復元回路が選択され（ステップＳ４１）、その結果、方式Ｂかを判断する（ステップＳ４５）。Ｂであれば方式Ｂのデータを復元して（ステップＳ４６）、方式Ｂの処理を行う（ステップＳ４７）。
次に、ステップＳ３７でレスポンスがなければ、次に進み、データセレクタ３４が方式Ｃポーリング回路３７を選択して（ステップＳ３８）、方式Ｃポーリング信号を送信する（ステップＳ３９）。以下、同様にしてＰＬＤ／ＰＬＡ内のデータセレクタ３０によりデータ復元回路が選択され（ステップＳ４１）、その結果、方式Ｃかを判断する（ステップＳ４８）。Ｃであれば、方式Ｃのデータを復元して（ステップＳ４９）、方式Ｃの処理を行う（ステップＳ５０）。
ステップＳ４０でレスポンスがなければ、ステップＳ３１に戻る。
【００１６】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、請求項１、２は、リーダライタ側にソフトウェアにより時間幅計測手段と方式決定手段を用意して、その結果から変調方式を決定するので、同一のハードウェアで複数の変調方式を検出することができる。また、制御がソフトウェアにより行うので、汎用性が高い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態のＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態の非接触型ＩＣカードの構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２の実施形態のＩＣカード用リーダライタの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【図５】本発明の第２の実施形態の動作を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
１ループアンテナ、２復調器、３２値化回路、４時間幅計測手段、５方式決定手段、６選択信号、７方式Ａポーリング回路、８方式Ｂポーリング回路、９方式Ｃポーリング回路、１０制御部、１１送信データ、１２データセレクタ、１３変調器、１４搬送波、５０ＣＰＵ、１００リーダライタ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a reader / writer for a non-contact type IC card and a control method thereof, and more particularly to a reader / writer for reading and writing an IC card having a different modulation / demodulation method by one type of reader / writer and a control method thereof.
[0002]
[Prior art]
In recent years, new information recording media called IC cards are widely available on the market. The IC card is a generic name for cards having a card-like or sheet-like shape such as a credit card, a bank card, a point card, etc., and an IC (Integrated Circuit) incorporated in the card. IC cards are roughly divided into two types, contact type and non-contact type. In the contact type, a terminal is provided on the card surface, and signals are exchanged through the terminal while the terminal is in contact with the terminal on the reader / writer side. Currently, disposable IC cards are widely distributed as telephone cards in countries such as Europe. In addition, an experiment using a rewritable type of information as a money card has been conducted in various countries, and has attracted attention as a card used in financial relations.
In addition, it is considered that the non-contact type IC card is adopted instead of the current magnetic card system as a commuter pass used when getting on and off the railway. In addition, in light of resource conservation and environmental issues, government agencies are strongly promoting IT (Information Technology) as a means of promoting paperlessness and as part of realizing labor savings, especially in the areas of welfare and public facilities. The use of IC cards is emerging as a card that can be used efficiently for a wide range of administrative services in national and local governments, such as use and issuance of various certificates.
In particular, the above-mentioned contactless IC card exchanges data by radio wave, so there is no need to take out a commuter pass each time when passing through the ticket gate, and information can be exchanged even from inside a regular slot or bag. It is expected that the performance will be greatly improved, and is attracting attention as an alternative to conventional recording media. In addition, since it can be managed without contact, especially when moving luggage and parts, it is also expected to be applied to logistics and traffic billing systems.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In the case of the contactless IC card, development of a reader / writer for recording information on the contactless IC card and reading information and software for controlling the information are integrated with development of the IC card itself. There must be. At that time, if each company develops according to its own standard, the compatibility between each card and reader / writer will be lost, which may hinder the progress and development of the entire system. Therefore, international standardization is desired in order to prevent such problems. At present, the interface and control between the reader / writer and the IC card are performed based on the ISO 7816 standard, and the frequency and modulation method of radio waves used in the non-contact IC card are defined by ISO 14443. However, the standard for contactless IC cards that are going to be used in the private sector, especially in the transportation system, is ISO14443 type C, and the standard used in the government office is ISO14443 type B, and the modulation / demodulation method is different. . For this reason, a user who uses the system cannot use a reader / writer other than a dedicated reader / writer that matches a specific type of IC card that the user has, and there arises a problem that the convenience is lacking.
In view of the above problems, the present invention provides a reader / writer capable of determining the modulation method even if IC cards having different modulation methods are passed through the same reader / writer, and reading and writing corresponding to the modulation method, and a control method thereof. Objective.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve this problem, the present invention provides a non-contact type in which transmission of carrier power and transmission / reception of data based on a predetermined modulation method are performed in a non-contact manner via a loop antenna of an IC card. In the IC card reader / writer, the polling transmission means having a plurality of different modulation methods, the polling selection means for selecting at least one of the polling transmission means, and the polling transmission means selected by the polling selection means are transmitted. Response signal detecting means for detecting a response signal to the command, wherein the response signal detecting means detects the rise and fall of the binarized signal of the response signal to the command , and sets a time width between them. Time width measuring means for measuring, counting the number of clocks based on the measurement result of the time width measuring means, and counting result and table A method for determining a specific modulation method by comparing with a stored reference value, and the consistency with the modulation method of the polling signal responded by the IC card according to the determination result of the method determination unit It is characterized by judging.
The battery-less type of non-contact type IC card receives the carrier wave from the reader / writer with the internal loop antenna in a non-contact state when this card is brought close to the reader / writer, and rectifies it to drive it as its own power. Type. Therefore, the first access is only on the reader / writer side (this is called the reader / writer talk first / card listen), and after that, a unique call code from the reader / writer is recognized and then returned. Here, if one type of modulation / demodulation method is used, polling transmission may be performed using a predetermined modulation / demodulation method. However, when there are non-contact type IC cards having a plurality of different modulation / demodulation methods, the type corresponds to that type. It is necessary to prepare a modulation / demodulation method. Then, a method of transmitting at the time of polling signal transmission sequentially and recognizing the modulation / demodulation method based on the presence or absence of the response can be considered. Therefore, using the difference in response signal width depending on the method, the response from the IC card is binarized, and the time between the falling edge and the rising edge of the signal is measured and processed by software to restore the data To do.
According to this invention, the time width measuring means and the method determining means are prepared on the reader / writer side by software, and the modulation method is determined from the result, so that a plurality of modulation methods can be detected by the same hardware. . Moreover, since control is performed by software, the versatility is high.
[0007]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for controlling a reader / writer for a non-contact type IC card in which transmission of carrier power and transmission / reception of data based on a predetermined modulation method are performed in a non-contact manner via a loop antenna of the IC card. A polling transmission step having a plurality of different modulation schemes; a polling selection step for selecting at least one of the polling transmission steps; and a response signal to the command transmitted from the polling transmission step selected by the polling selection step is detected. A response signal detecting step, wherein the response signal detecting step detects a rise and a fall of the binarized signal of the response signal to the command and measures a time width therebetween And counting the number of clocks based on the measurement result of the time width measuring step. A method determining step of determining a specific modulation method by comparing the result and a reference value stored in the table, and a modulation method of the polling signal to which the IC card responds according to the determination result of the method determining step It is characterized by judging the coincidence with.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings. However, the components, types, combinations, shapes, relative arrangements, and the like described in this embodiment are merely illustrative examples and not intended to limit the scope of the present invention only unless otherwise specified. .
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a reader / writer for a non-contact type IC card according to the first embodiment of the present invention. The non-contact type IC card reader / writer 100 has a configuration in which a non-contact type IC card 200 that is driven by carrier power based on a predetermined modulation method and a non-contact type IC card 200 via a loop antenna when close to each other. A loop antenna 1 for transmitting and receiving commands, a demodulator 2 for detecting and demodulating a signal from the loop antenna 1, a binarization circuit 3 for converting the demodulated signal into a binary signal, and binarization The time width measuring means 4 for detecting the rise and fall of the received signal and measuring the time between them, the method determining means 5 for determining the modulation method from the measurement result, and the control of the clock signal and the entire reader / writer 100 A control unit 10 for controlling, a method A polling circuit 7 for polling and transmitting a command by a modulation method A, a method B polling circuit 8, a method C polling circuit 9, A data selector 12 for selecting a selection signal 6 from the control unit 10 one of these is constituted by a modulator 13 which modulates the signal selected by the data selector 12 by the carrier 14. The time width measuring unit 4 to the data selector 12 are configured as a part of a CPU (Central Processing Unit) 50.
The control unit 10, the method A polling circuit 7, the method B polling circuit 8, the method C polling circuit 9, the data selector 12, the modulator 13, and the carrier wave 14 mainly constitute polling transmission means. Further, the control unit 10 and the data selector 12 mainly constitute polling selection means. Further, the control unit 10, the time width measuring means 4, and the method determining means 5 mainly constitute response signal detecting means.
[0009]
Next, before describing the operation of the reader / writer 100 according to this configuration, the configuration of the paired IC cards will be described first. FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the non-contact type IC card according to the embodiment of the present invention. The configuration of the contactless IC card 200 according to the embodiment includes a loop antenna 20 that transmits and receives data using a power carrier wave from the reader / writer 100, a transmission / reception circuit 21 that generates a write command read command, and a loop antenna 20. A power generation circuit 22 that receives a power carrier wave, rectifies it and converts it to DC power, a memory device 23 that manages temporary storage of control firmware and data, and a carrier wave on a transmission command from the control circuit 26 to modulate And a modulator 25 for converting the carrier wave data from the transmission / reception circuit 21 into binarized data, and a control circuit 26 for controlling the entire operation of the IC card 200.
[0010]
Next, each operation will be described with reference to FIGS. 1 and 2 together. Hereinafter, in all the embodiments, three types of methods A, B, and C will be described. When a power supply (not shown) is turned on, the reader / writer 100 starts an operation according to a program stored in a memory device (not shown) after the initial operation of the control unit 10. First, the control unit 10 outputs a power supply signal (not shown) to be supplied to the IC card 200 and a selection signal 6, and the data selector 12 selects any one of the A to C polling circuits 7 to 8. . The selection signal 6 may be a 2-bit signal if three types of modulation signals are selected. In the case of this embodiment, the polling signal of each method is output all at once, and one of them is selected. However, only the selected polling circuit outputs a signal by selecting the input side. A circuit configuration may be used. The selected polling signal is transmitted from the loop antenna 1 via the modulator 13. The signal is radiated to the outside from the loop antenna 1 as an electromagnetic wave. For example, in ISO 14443 type A, the center carrier frequency is 13.56 MHz ± 7 KHz, the AM modulation degree is 100%, the modulation method is ASK (Amplitude Shift Keying), the encoding method is Modified Miller, and the communication speed is 106 kb / s. Next, when the IC card 200 comes close to the reader / writer 100, the loop antenna 20 receives the power supply signal, rectifies the carrier wave by the power generation circuit 22 and converts it to DC power, and all the circuits in the card To supply. When power is supplied and the control circuit 26 is driven, control is started in accordance with a program stored in the memory device 23. If the IC card 200 conforms to the same standard as described above, the communication method is the load variation method, and the communication relationship with the reader / writer is returned only after recognizing a unique call code from the reader / writer 100. The carrier frequency is 1/16 of 847.5 kHz, the modulation method is subcarrier ASK, the encoding method is Manchester method, and the communication speed is 106 kb / s.
Next, the control circuit 26 first demodulates the command from the transmission / reception circuit 21 by the detector 25, converts it to a binary signal, and analyzes the command. As a result, when it is recognized that it is called, the response is modulated by the modulator 24 and transmitted from the loop antenna 20 via the transmission / reception circuit 21.
The response is received by the reader / writer 100 by the loop antenna 1, detected and demodulated by the demodulator 2, and converted into a binary code by the binarization circuit 3. The binarized code is measured by the time width measuring means 4 for the time between the falling and rising edges of the waveform. Specifically, it is only necessary to take a logical product of a basic clock (not shown) and a signal and see how many times the basic clock is measured. The measurement result (the number of clocks) is output to the method determining means 5, where it is compared with the reference value stored in the table to determine what the method is. By contacting the determined method to the control unit 10, it is possible to determine whether or not the response is a polled method. As a result, the IC card 200 is recognized as a card that conforms to the standard, and polling is performed between the reader / writer 100 and the IC card 200 thereafter.
[0011]
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a reader / writer for a non-contact type IC card according to the second embodiment of the present invention. The non-contact type IC card reader / writer 300 has a configuration in which a non-contact type IC card 200 that is driven by carrier power based on a predetermined modulation method and a non-contact type IC card 200 via a loop antenna when close to each other. A loop antenna 1 for transmitting and receiving commands, a demodulator 2 for detecting and demodulating a signal from the loop antenna 1, a binarization circuit 3 for converting the demodulated signal into a binary signal, and binarization A data selector 30 for selecting one of the received signals, a method A data recovery circuit 31 for recovering data according to the modulation method A, a method B data recovery circuit 32, a method C data recovery circuit 33, and their recovery A data processing unit 40 for determining and processing data from the circuit; a CPU 60 including the data processing unit 40 for managing transmission / reception data generation and data processing; and transmission data 3 In response, a method A polling circuit 35 that polls and transmits a command based on the modulation method A, a method B polling circuit 36, a method C polling circuit 37, a data selector 34 that selects one of them by a selection signal 38, A modulator 13 that modulates the signal selected by the data selector 34 with the carrier wave 14 is formed.
The data selector 30, the method A data restoration circuit 31, the method B data restoration circuit 32, the method C data restoration circuit 33, the method A polling circuit 35, the method B polling circuit 36, the method C polling circuit 37, and the data selector 34 , Configured as part of the PLD / PLA 70.
Further, the CPU 60, the system A polling circuit 35, the system B polling circuit 36, the system C polling circuit 37, the data selector 34, the modulator 13, and the carrier wave 14 mainly constitute polling transmission means. Further, the CPU 60 and the data selector 34 mainly constitute polling selection means. The CPU 60, the data selector 30, the method A data restoration circuit 31, the method B data restoration circuit 32, and the method C data restoration circuit 33 mainly constitute response signal detection means. The method A data restoration circuit 31, the method B data restoration circuit 32, and the method C data restoration circuit 33 mainly constitute data restoration means. Further, the CPU 60 and the data selector 30 constitute data selection means.
[0012]
Next, each operation will be described with reference to FIGS. When a power supply (not shown) is turned on, the reader / writer 300 starts an operation according to a program stored in a memory device (not shown) after the initial operation of the CPU 60. First, the CPU 60 outputs a power supply signal (not shown) supplied to the IC card 200 and a selection signal 38, and selects one of the polling circuits 35 to 37 of A to C by the data selector 34. The selection signal 38 may be a 2-bit signal if three types of modulation signals are selected. In the case of this embodiment, the polling signal of each method is output all at once, and one of them is selected. However, only the selected polling circuit outputs a signal by selecting the input side. A circuit configuration may be used. The selected polling signal is transmitted from the loop antenna 1 via the modulator 13. The signal is radiated to the outside from the loop antenna 1 as an electromagnetic wave. Next, when the IC card 200 comes close to the reader / writer 100, the loop antenna 20 receives the power supply signal, rectifies the carrier wave by the power generation circuit 22 and converts it to DC power, and all the circuits in the card To supply. When power is supplied and the control circuit 26 is driven, control is started in accordance with a program stored in the memory device 23.
[0013]
Next, the control circuit 26 first demodulates the command from the transmission / reception circuit 21 by the detector 25, converts it to a binary signal, and analyzes the command. As a result, when it is recognized that it is called, the response is modulated by the modulator 24 and transmitted from the loop antenna 20 via the transmission / reception circuit 21.
The response is received by the reader / writer 300 using the loop antenna 1, detected and demodulated by the demodulator 2, and converted into a binary code by the binarization circuit 3. The binarized code is input to the data selector 30 and one of the data restoration circuits A to C is selected by the selection signal 38 from the CPU 60 to restore the data. For example, if the method A polling circuit 35 is selected, the data selector 30 should also select the method A data restoration circuit 31 of the same method. Therefore, the logical configurations of the data selectors 30 and 34 are configured such that the same method is selected. The method A data restoration circuit 31 restores data by measuring the time width from the binarized signal by hardware. Here, as a more specific circuit configuration, a method is conceivable in which a basic clock (not shown) and a signal are logically ANDed by an AND gate and the output is counted by a counter. Then, the counting result is sent to the data processing unit of the CPU 60, and the method is determined. As a result, the IC card 200 is recognized as a card conforming to the standard, and polling is performed between the reader / writer 300 and the IC card 200 thereafter. In the present embodiment, the case where PLD / PLA is used has been described. However, a universal logic circuit, a gate array, or the like may be used.
[0014]
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to flowcharts.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the first embodiment of the present invention. This will be described with reference to FIG. First, when the reader / writer 100 is powered on, all circuits are initialized (step S1). Next, in order to supply power to the IC card 200, a power supply signal is transmitted on a carrier wave (step S2). Next, the method A polling circuit 7 is selected by the data selector 12 (polling selection step) (step S3), and the method A polling signal is transmitted (polling transmission step) (step S4).
Here, the control circuit 26 of the IC card 200 first demodulates the command from the transmission / reception circuit 21 by the detector 25 and converts it into a binary signal, and analyzes the command. As a result, when it is recognized that the method A is called, the response is modulated by the modulator 24 and transmitted from the loop antenna 20 via the transmission / reception circuit 21. The response is received by the reader / writer 100 by the loop antenna 1, detected and demodulated by the demodulator 2, and converted into a binary code by the binarization circuit 3 (response signal detection step) (step S5). Next, the time width measuring means 4 in the CPU measures the time width of the signal (time width measuring step) (step S13). As a result, it is determined whether the method is A (method determining step) (step S14). If it is A, the process of method A is performed (step S15).
If there is no response in step S5, the process proceeds to the next, and the data selector 12 selects the system B polling circuit 8 (step S6) and transmits a system B polling signal (step S7). Thereafter, similarly, the time width measuring means 4 in the CPU measures the time width of the signal (step S13). As a result, it is determined whether the method is B (step S16). If it is B, the process of method B is performed (step S17).
Next, if there is no response in step S8, the process proceeds to the next, the data selector 12 selects the method C polling circuit 9 (step S9), and transmits the method C polling signal (step S10). Thereafter, similarly, the time width measuring means 4 in the CPU measures the time width of the signal (step S13). As a result, it is determined whether the method is C (step S18). If it is C, the process of method C is performed (step S19).
If there is no response in step S11, the process returns to step S2.
[0015]
FIG. 5 is a flowchart for explaining the operation of the second embodiment of the present invention. This will be described with reference to FIG. First, when the reader / writer 100 is powered on, all circuits are initialized (step S30). Next, in order to supply power to the IC card 200, a power supply signal is transmitted on a carrier wave (step S31). Next, the method A polling circuit 35 is selected by the data selector 34 (polling selection step) (step S32), and the method A polling signal is transmitted (polling transmission step) (step S33).
Here, the control circuit 26 of the IC card 200 first demodulates the command from the transmission / reception circuit 21 by the detector 25 and converts it into a binary signal, and analyzes the command. As a result, when it is recognized that the method A is called, the response is modulated by the modulator 24 and transmitted from the loop antenna 20 via the transmission / reception circuit 21. The response is received by the reader / writer 100 by the loop antenna 1, detected and demodulated by the demodulator 2, and converted into a binary code by the binarization circuit 3 (response signal detection step) (step S34). Next, a data restoration circuit is selected by the data selector 30 in the PLD / PLA (data selection step) (step S41), and it is determined whether the method is A or not (step S42). If the method is A, the method A data restoration circuit 31 is selected to restore the data (data restoration step) (step S43), and the method A is performed (step S44).
If there is no response in step S34, the process proceeds to the next, the data selector 34 selects the method B polling circuit 36 (step S35), and transmits the method B polling signal (step S36). Thereafter, the data restoration circuit is selected by the data selector 30 in the PLD / PLA in the same manner (step S41), and as a result, it is determined whether the method is B (step S45). If it is B, the data of method B is restored (step S46), and the processing of method B is performed (step S47).
Next, if there is no response in step S37, the process proceeds to the next, the data selector 34 selects the method C polling circuit 37 (step S38), and transmits a method C polling signal (step S39). Thereafter, in the same manner, the data restoration circuit is selected by the data selector 30 in the PLD / PLA (step S41), and as a result, it is determined whether the method is C (step S48). If it is C, method C data is restored (step S49), and method C processing is performed (step S50).
If there is no response in step S40, the process returns to step S31.
[0016]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, claims 1 and 2 prepare the time width measuring means and the method determining means by software on the reader / writer side, and the modulation method is determined from the result. Can detect a plurality of modulation schemes. Moreover, since control is performed by software, the versatility is high .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an IC card reader / writer according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a non-contact type IC card according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of an IC card reader / writer according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation of the first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a flowchart illustrating the operation of the second exemplary embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 loop antenna, 2 demodulator, 3 binarization circuit, 4 time width measuring means, 5 system determining means, 6 selection signal, 7 system A polling circuit, 8 system B polling circuit, 9 system C polling circuit, 10 control unit , 11 Transmission data, 12 data selector, 13 modulator, 14 carrier wave, 50 CPU, 100 reader / writer

Claims

ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタにおいて、
複数の異なる変調方式をもつポーリング送信手段と、該ポーリング送信手段から少なくとも１つを選択するポーリング選択手段と、該ポーリング選択手段により選択されたポーリング送信手段から送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出手段と、を備え、
該応答信号検出手段は、前記コマンドに対する応答信号の２値化された信号の立ち上がりと立下りを検出して、その間の時間幅を計測する時間幅計測手段と、該時間幅計測手段の計測結果に基づいてクロック数を計数して、該計数結果とテーブルに記憶している参照値とを比較して特定の変調方式を決定する方式決定手段と、を有し、該方式決定手段の決定結果により前記ＩＣカードが応答したポーリング信号の変調方式との合致性を判断することを特徴とする非接触型ＩＣカード用リーダライタ。In a non-contact type IC card reader / writer that performs non-contact transmission and transmission / reception of carrier power based on a predetermined modulation system via a loop antenna of an IC card,
A polling transmission means having a plurality of different modulation schemes, a polling selection means for selecting at least one of the polling transmission means, and a response signal for a command transmitted from the polling transmission means selected by the polling selection means are detected. Response signal detecting means,
The response signal detection means detects the rise and fall of the binarized signal of the response signal to the command and measures the time width between them, and the measurement result of the time width measurement means And determining the specific modulation scheme by comparing the count result with the reference value stored in the table, and the determination result of the scheme determination means The reader / writer for a non-contact type IC card, wherein the consistency with a modulation method of a polling signal to which the IC card responds is determined.

ＩＣカードのループアンテナを介して、所定の変調方式に基づく搬送電力の送信とデータの授受を非接触にて行う非接触型ＩＣカード用リーダライタの制御方法において、
複数の異なる変調方式をもつポーリング送信ステップと、該ポーリング送信ステップから少なくとも１つを選択するポーリング選択ステップと、該ポーリング選択ステップにより選択されたポーリング送信ステップから送信されたコマンドに対する応答信号を検出する応答信号検出ステップと、を備え、
該応答信号検出ステップは、前記コマンドに対する応答信号の２値化された信号の立ち上がりと立下りを検出して、その間の時間幅を計測する時間幅計測ステップと、該時間幅計測ステップの計測結果に基づいてクロック数を計数して、該計数結果とテーブルに記憶している参照値とを比較して特定の変調方式を決定する方式決定ステップと、を有し、該方式決定ステップの決定結果により前記ＩＣカードが応答したポーリング信号の変調方式との合致性を判断することを特徴とする非接触型ＩＣカード用リーダライタの制御方法。In a method for controlling a reader / writer for a non-contact type IC card that performs transmission of carrier power and transmission / reception of data based on a predetermined modulation method in a non-contact manner via a loop antenna of the IC card,
A polling transmission step having a plurality of different modulation schemes, a polling selection step for selecting at least one from the polling transmission step, and a response signal to the command transmitted from the polling transmission step selected by the polling selection step is detected. A response signal detection step,
The response signal detecting step detects a rising and falling edge of a binarized signal of the response signal to the command and measures a time width between them, and a measurement result of the time width measuring step And determining a specific modulation scheme by comparing the count result with a reference value stored in a table, and the determination result of the scheme determination step. A method of controlling a reader / writer for a non-contact type IC card, wherein the consistency with a modulation method of a polling signal to which the IC card responds is determined.