JPH06511342A

JPH06511342A - ツインコンタクトチップカードとカード読み取り装置との通信方法

Info

Publication number: JPH06511342A
Application number: JP5512982A
Authority: JP
Inventors: コヴァルスキー，ジャセック; スロード，ジャン
Original assignee: ジェムプリュス　カード　アンテルナショナル
Priority date: 1992-01-30
Filing date: 1993-01-26
Publication date: 1994-12-15
Anticipated expiration: 2016-03-12
Also published as: US5534686A; DE69321489D1; EP0788636A1; ES2123637T3; EP0788636B1; JP3145405B2; FR2686997A1; DE69321489T2; WO1993015477A1; FR2686997B1

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】ツインコンタクトチップカードとカード読み取り装置との通信方法本発明は、メモリカードまたはマイクロプロセッサカードのようなチップカード（ＩＣカード）に関するものである。

これらのカードの用途は次第に拡大しており、その成功の主たる要因は、低コストで製造可能ということにある。例えば、小さい金額を扱う商取引（例えばプリペイドテレホンカード、プリペイドパーキングカードなど）に応用するには、カードの製造コストが、カードによって供給されるサービスの商業的価値と比較して低いことが非常に重要である。

チップカードを製造するには、集積回路チップ、数個のコンタクトを備えたコネクタ、さらにチップとコネクタ間の接続ワイヤを、プラスチック製のキャリヤ（すなわちカード）に据えつける。チップカードのコネクタは、マイクロモジュールのコネクタで構成されている。

マイクロモジュールの製造においては、チップそのものよりも、チップをマイクロモジュールに組み込む作業にずっと多くのコストがかかり、その比率は４：１にも達する。

従って、カード全体のコストを下げるには、チップの回路がより複雑なものになったとしても、チップをマイクロモジュールに組み込む作業を最適化するのが有利である。

考えられる方法のうち、コネクタのコンタクトの数、つまり接続ワイヤ（いわゆるワイヤーボンディング法によって結合されている）の数を減らすというものがある。この数は組み立てコストに直接影響してくる。現在のところ、ＩＳＯ規格７８１６によれば、カードは最大８個のコンタクトを有する。そのうち５個か６個のコンタクトしか実際に使用されていないこともしばしばである。

もし、コンタクトを２個のみにすることができれば、コストは大幅に軽減されよう。さらに、コンタクトの数を減らすことは、チップをだめにする可能性のある静電放電の危険性を減らすことを意味する。さらに、チップの表面積も減少しくその大部分は、コネクタを備えた接続ワイヤを受けとるコンタクトバンドを配置するためだけに使用されている）、それによって、チップにかかるコストが軽減される。最後に、使用するコンタクトが２個のみであれば、現在使用されているチップカードの最も一般的な形態となっているクレジットカード（約５ｃｍＸｇ印で厚さｌ　ｍｍの平らなカードである）以外の形態での、チップカードの応用を考えることができる。例えば、チップコイン（コインに類似の形態を有する）またはキップキー（鍵に類似の形態を有する）が考えられる。これらの形態では、カードを、読み取り装置内で正確に配置する必要性を最大限少なくするために、コンタクトの数が２個であることが、特に有利である。

しかしながら、コンタクトが２個のみであるようなカードを提案するのは当然容易なことではない。なぜならば、第１に、カードに給電しなければならず、第２に、カードとそれが挿入される読み取り装置の間の２方向の通信を可能にしなければならないからである。例えば、現在フランスで使用されているテレホンカードは、■ＣＣ１ＶＳＳ、ＶＰＰ、、ＣＬＫ、Ｉｌｏ、Ｒ３Ｔ、ＦＵＳＥと称される７個の有用なコンタクトと、加えて１個の使用されないコンタク）　（ＰＲＯＧ）を有する。これらのコンタクトはそれぞれ、ＶＣＣ：　５ボルトのプラスの電源電圧ＶＳＳ：　接地Ｖ　Ｐ　Ｐ、　：　プログラミング電圧（約２１Ｖ）ＣＬＫ：　クロック ■１０：　カードのメモリ内での読み取り用のデータ出力ＦＵＳ、Ｅ：全体的な作動および再初期化のためのコンタクトに対応し、さらにＲ３Ｔ：　このコンタクトは、動作が、インクリメンテ−ジョン動作であるか（Ｒ３Ｔ＝０）またはプログラミング動作であるか（ＲＳ　Ｔ、＝　１　）を、クロック信号ＣＬＫの前縁で定義する。・わずか２個のコンタクトで同じ機能を得るのは容易でないことが容易に理解されよう。

しかしながら、２個のコンタクトのみで働くカードを提案する試みがなされてきた。なされた提案は、主に、接地コンタクトＶＳＳと電源コンタクトＶＣＣ使用し、それと共にコンタクトＶＣＣに存在する電圧の振幅変調を行うことに基づいている。

供給電圧が常時存在して、カードの給電する。この電圧の変調は、カードと読み取り装置間で交換される情報要素を表す。しかしながら、これらの方法は十分なものではない。集積回路を用いた標準的な技術において、振幅の検出を習得するのは容易ではない。さらに、すでに使用されているカード読み取り装置との互換性を持たせるのは不可能で、現在の読み取り装置がツインコンタクトカードを受けられるようにするには、それらを全て変更しなければならない。それら読み取り装置は、供給電圧を変調させる回路を備えておらず、その結果、この技術にょって作動するこれらのカード用の動作ソフトウェアを考案することは不可能である。

本発明は、クロックコンタクトＣＬＫとデータ入／出力コンタク）Ｉｌｏを用いて、必要な場合には、その動作に必要な電力をカードに送達することを含む、標準的なチップカードによって通常行われるほとんど全ての動作を実行するという新規な方法に基づくものである。従って、これら２個のコンタクトのみを備えたチップカードが実現可能であることが示され、従来技術において提案されたツインコンタクトを用いた方法では不可能であった、既存の読み取り装置との互換性を可能にする通信プロトコルが見出せることが示されよう。

第１の局面によれば、本発明は従って、このカードとそれが挿入される読み取り装置との間の情報要素の交換を可能にするタイプのチップカードを提案するもので、このカードは、この情報交換に使用されるコンタクトを２個以上備え、上記カードはさらに、２つのコンタクトに接続された入力と、カードの残りの部分にその給電に必要な整流された電圧を供給する出力を有する整流回路を備えている。

従って、整流器は、２つのコンタクトに交番する電圧レベルに基づいて、カードへの供給電圧を作りだすために使用されるものである。これは全波整流器であるのが好ましい。交流電圧からの直流電圧供給の分野における標準的なアセンブリに従って、４個のダイオードよりなるブリッジによって構成されていてもよい。

従って、情報交換に使用される信号のエネルギーは、信号がしばしば異なる論理状態にあり、従って異なる電位にあろうことを利用して、カードに直流電圧を供給するために、予期せぬ方法で使用される。

最大限の電力を回復しようとする場合には、当然、全波整流器が好ましい。その場合回復は、実際、コンタクト間に存在する電圧の方向と無関係となる。２個のコンタクトは、読み取り装置より、情報要素の交換中常時変化する論理レベルを受取り、２個のコンタクトが過剰に長期間同じ電位に留まる可能性は非常に少ないことが理解されなければならない。従って、情報要素（データまたは命令）を伝達する手続きによって、カードは常時給電されることになる。

したがって、好ましくは、２個のコンタクトを有し、その間に整流器を配置したチップカードを作ることが可能である。

本発明のもう一つの局面によれば、上記に説明したように、ツインコンタクトカードを作るための特に有利な選択は、第１のコンタクトとして、読み取り装置から、交換を同期化するための論理信号を受信するために構成されたクロックコンタクトを用い、第２のコンタクトとしては、交換される情報要素（データまたは命令）を決定する論理信号を受信および送信するための入／出力コンタクトを用いるというものである。

その結果、本発明の第２の局面によるならば、２個のコンタクトを有するチップカードが提案されるもので、このカードは、第１のコンタクトがクロックコンタクトであって、そのクロックの前縁と後縁がカードによってなされるべき各動作の瞬間を決定し、第２のコンタクトがデータ要素の入／出力コンタクトであって、その論理レベルが、第１に、読み取り装置の制御下にカードによって実行されるべき命令を表し、第２に、カードから読み取り装置に向けられた情報を表していることを特徴とするものである。

接地コンタクトと電源コンタクトの代わりに上記２個のコンタクトを選択することによって、どのようにして、特に既存のカード読み取り装置との互換性が得られるようになるかを見ることにしよう。その主たる理由は、公知の読み取り装置は、その主なタスクが、クロック信号（ＣＬＫ）と入／出力信号（Ｉｌｏ）、そしてその他の信号を規定することであって、供給電圧を規定することではない、ソフトウェアプログラムの制御下で働くように構成されているということである。従って、これら読み取り装置は、使用を続けることが可能で、変更されなければならないのはソフトウェアのみである。これは、そのコンタクトが、接地コンタクトと振幅を変調される電源コンタクトであるようなツインコンタクトカードでは不可能である。

コンタクトが、２方向の通信だけでなく、カードに必要な電力を送達するためにも使用されることが望まれる場合には、当然、上記に述べた全波整流器を使用することができる。

最後に、第３の局面によるならば、本発明は、ツインコンタクトカードを用いて、現在使用されている６個または８個のコンタクトを有するカードと、大体同じような情報交換能力を持つことを可能にする、独自の通信プロトコルに関するものである。

この第３の局面によれば、本発明は、読み取り装置によって制御されるクロックコンタクトＣＬＫとデータ入／出力コンタクト（１０を用いた、チップカードとカード読み取り装置との間の通信の方法を提案するもので、該方法は（ａ）カードのメモリセルへの情報ビットの書き込みを、このビットの状態を読み取る動作の直後に行い、（ｂ）読み取られたビットが書き込まれるべきビットと反対の論理である時のみ、コンタク）ＣＬＫとＩｌｏを介して、読み取り装置より書き込み命令が与えられ、この書き込み命令は、書き込まれるべきビットの値とは無関係の形で与えられ、（ｃ）読み取り装置から書き込み命令が受信された時に、読み取られたビットの値によって、カードがプログラミングまたは消去動作を実行することを特徴とする。

その結果、カードのメモリセルに情報要素が書き込まれなければならない時は、読み取り装置は、可能な２つの異なる命令より選択された命令を送らずに、単一の書き込み命令を送る。

読み取り装置のソフトウェアプログラムは、書き込まれるべきビットの状態が直前に読み取られたビットの状態と違っている時にのみ、書き込み命令を送る。そしてカードが、この場合も直前に読み取られたビットの状態に応じて、受は取った書き込み命令を翻訳処理し、これをプログラミング命令か消去命令かに変換する。この特徴によって、場合によっては読み取りおよび書き込み命令以外の命令を含む、完全な通信プロトコルが設定され、このプロトコルはさらに、上記２つのコンタクトＣＬＫとＩｌｏのみによって達成される。さらに、この特徴には、書き込み命令が、消去およびプログラミングのための唯一の命令であるにもかかわらず、メモリセルのあらゆる過剰プログラミングまたは過剰消去を防ぐという利点がある。セルがすでにプログラムされている（または消去されている）ときに、プログラミング（または消去）命令が出されると、過剰プログラミング（または過剰消去）が起こる。従来の技術では、読み取り装置が２つの異なる命令を出せるようなプロトコルによってこの過剰プログラミングを防止していた。

ビットの状態の読み取りは以下のプロトコルに従い、各種段階が所定の順序で実行されて行われるのが好ましい。つまり、ＣＬＫが第１のレベルにある時に、コンタク）Ｉｌｏが読み取り装置によって第１の状態に設定され、ＣＬ　Ｋのレベルのｍｌの変更がなされ、読み取り装置により、コンタク）Ｉｌｏの電位が復旧され、カードによって、コンタクトが、伝達すべき情報要素に対応した状態に設定され、ＣＬＫのレベルがその第１のレベルへと第２の変更がなされる前に、コンタクト１１０の論理状態が読み取り装置によって読み取られる。

好ましくは、読み取り後、ＣＬ　Ｋのレベルの第２の変更の前に、読み取り装置はコンタクト１１０を第２の状態に設定する。

書き込みは以Ｆのブ＋＋１−、ＴＪルに従って行われるのが好ましい。

読み取り動作の後、ＣＬ　Ｋがその第ルベルにある時に、読み取り装置からコンタクト１１０に短いパルスが与えられ、この二Ｊンタクトを第１の状態とし、さらに第２の状態に戻し、この短いパルスの後、コンタクｌ−ｌ１０が第２の状態に設定されたままである時に、そしてＣＬ　Ｋが第１の状態のままであるという条件の下に、書き込みが行われる。

読み取りまたは書き込みされるセルの位置をインクリメントＪる手段を備えたメモリを有するチップカードの場合は、インクリメンテ−ジョン命令が、読み取り命令の最初の部分（つまり、Ｉｌｏが第１の状態に設定された後のＣＬＫの第２のレベルはの移行）によっ−Ｃ構成されることとするのが好ましい。

例えば秘密コードを用いることによって、通信における不正な試みに対しである程度のセキュリティーを備えた、ある種のメモリーカードでは、読み取り装置からカードに、さらに２つの命令が与えられるようにすることもできる。これらは、カードのメモリビットを、読み取り装置が示す値と比較するための命令である。上記の命令に加えて、これらの命令を、この場合も２つのコンタクトＣＬＫとＩｌｏによって実行できることが、以下に明らかとなろう。その他の命令も、本発明の対象であるツインコンタクト通信プロトコルに従って実行することができる。これらの命令は、例えば、インクリメンテ−ジョンカウンタのりセット命令および低パワー待機命令である。

以下添付した図を参照して行う詳細な説明により、本発明のその他の特徴および利点が明らかとなろう。図中二図１は８個の規格化されたコンタクトを有する従来のチップカードのコンタクトを示し、図２は２個の：Ｊコンタクトみを有する本発明のチップカードを示し、図３は２個のコンタクトを有し、それぞれのコンタクトが部材の片面づつに配置されているチップカードを示し、図４は本発明によるチップカードの一部の電気回路図を示し、図５は図４の回路図のもう１つの構成を示し、図６は本発明の実施を可能にするチップカード回路の、全体的な回路図を示し、さらに図７から図１１はカードと読み取り装置間の通信プロトコルを示し、より特定するならば、図７はカードに内包される情報ビットの読み取りに関するものであり、図８は書き込みに関するものであり、図９はカードのアドレスカウンタのリセットに関するものであり、図１０は秘密コードの確認のための比較命令に関するものであり、図１１はシステムを低消費の待機状態に置くことに関するものである。

図１は、表面と高さを同じくする８個のコンタクトを備えたクレジットカードの形態をとるカードのような、標準チップカードｌＯを示している。この８個のコンタクトは、上記に述べた、以下：　ＶＣＣｌＶＳＳ、ＶＰＰ、Ｒ３Ｔ、Ｉｌｏ、ＣＬＫ、ＦｔＪｓＥ、ＰＲＯＧと定義されるものである。コンタクトＲＳ　′ Ｉ”、Ｆ　ＬＪ　Ｓ　ＥおよびＰＲＯＧの定義は、採用する規格によって変化するもので、この規格は国ごとに異なる。しかしながら、電源コンタクトＶＣＣ，ＶＳＳ、ＶＰＩ）、データ入／出力コンタクトＩ１０およびクロックコンタク）ＣＬＫは、現在実際に使用されている規格化されたプロトコルにおいて同一に規定される。

図２は、本発明の好ましい具体例によるカード１２を示す。その特徴は、供給と情報要素の交換の両方に使用可能なコンタクトを２個のみ有するという点である。これらのコンタクトはデータ入／出力コンタクトＩ１０とクロックコンタクトＣＬＫである。［データ入／出力コンタクト」という言葉は、第１に、カードが読み取り装置に挿入された時に、カード読み取り装置によって！テえられる、情報要素（データまたは命令）を表す、電圧論理レベルを受取り、第２に、読み取り装置に向けられた、カードからの情報要素を与えるように構成されたコンタクトを意味するものと理解される。［クロックコンタクト」という言葉は、読み取り装置からの交流電圧論理レベルを受け取って命令が実行される瞬間を規定するように構成されたコンタクトを意味するものと理解される。所定の時点での、クロックコンタクトの状態または遷移とコンタク）Ｉｌｏの状態または遷移の組み合わせが、カードの様々な動作を規定することになろう。

カードのコンタクトが２個のみであれば、カードは、図３に示すチップコイン型として公知のような、つまりチップが、例えばコインの大きさのディスク型モジュール１４に埋め込まれた、特に単純な形態をとることができる。コンタクトＣＬＫは一方の面上に備えられて、コンタク）Ｉｌｏはもう一方の面に備えられている。クレジットカードの形態のカードと比べて、カードを読み取り装置内に配置する際の問題が、大幅に単純化される。

クレジットカードの標準形態を維持しているカードの場合（図２）は、残る２つのコンタクト、ＩｌｏおよびＣＬＫの位置が、８個のコンタクトを有するカードの対応するコンタクトＩ１０およびＣＬＫと、正確に同じくなるようになされているのが好ましい。このようにして、このカードは、既存の読み取り装置の動作ソフトウェアを変更するだけで、既存の読み取り装置に使用することができる。

カードが、読み取り装置から電力を受けとりながら、２個のコンタクトのみで作動可能となるには、本発明に従えば、図４および５に示すような構成とするのが好ましい。

これらの構成では、情報交換コンタクトである２個のコンタク）ＩｌｏおよびＣＬＫが、カードに必要な電力も与えることができる。

図４は、本発明において、上記のことがいかにして可能になされているかを示している。つまり、読み取り装置とカードの間の情報要素交換に使用される２個のコンタクトの間に、整流回路が接続されている。ここで、もちろん、これらはコンタクトＣＬＫとＩｌｏであるが、ＣＬＫとＩ１０以外のコンタクトによって情報要素が交換されるような、その他の状況も考えられ、その場合、整流器は、これら２個のコンタクトの間に接続されて、カードの電子回路に電力を供給する。

図４では、情報交換コンタクトバッドＣＬＫ　（クロックコンタクト）および■ １０（データ入／出力コンタクト）を備えた、カードに内包される集積回路チップを示すために、参照番号２゜が用いられている。チップのこれらコンタクトパッドには、カードの外面のコンタクトと同じ参照番号が与えられている。なぜなら、チップのコンタクトパッドは外面のコンタクトに直接接続されているからである。これらのコンタクトは、コンタクトにクロック信号ｃｌｋを与えて、さらにデータ要素ｉ　／　ｏを与える、または受け取るカード読み取り装置ＬＣＴに接続されている。信号は、高い論理レベルと低い論理レベルが交互になったもので、例えば５ボルトと０ボルトが交互になったものである。

カードの電子回路は、共通の参照番号Ｂを与えられたブロックにより、包括的に描かれている。このブロックは、コンタクトＣＬＫとＩｌｏに直接接続されて、データ要素、命令およびり０７り信号を、読み取り装置から受け取り、読み取り装置にデータ要素を与える。

さらに、ブロックＢは直流の供給電圧ＶＣＣＩＮＴとＶＳＳＩＮＴを受け取る。

前者の電圧は２つのうち、よりポジティブであると思われる。

これら供給電圧は、コンタク）ＣＬＫとＩｌｏに存在する交互の論理信号が直接供給される整流器ＲＤＲの出力において得られる。整流器ＲＤＲは、全波整流器であるのが好ましく、例えば、図４に示すように接続された、４個のダイオードよりなる簡単なブリッジであるのが好ましい。コンデンサＣは、電圧の変化を滑らかにするために、ＶＣＣＩＮＴとＶＳＳＩＮＴの間に、該ブリッジの出力に並列に接続されていてもよい。このコンデンサは、しかしながら、ある場合には、単に、ブロックＢ内に必ず存在する寄生静電容儀の値によって構成されていてもよい。これは、信号ｃｌｋとｉ　／　ｏが、高い周波数で変化する時はど、よりあてはまる。

信号ｃｌｋとｉ　／　ｏが反対の論理レベルにある時、例えば１つが５ボルトでもう１つがＯボルトである時には、整流器ＲＤＲが作動中で、ＶＣＣＩＮＴをほぼ５ボルトに設定し、ＶＳｓＩＮＴをほぼＯボルトに設定する（整流器のダイオードにおける電圧低下を考えないならば）。ｃｌｋとｉ　／　ｏが両方とも５ボルトの時は、整流器は作動していないが、ＶＣＣＩＮＴを５ボルトに保つ傾向にある。電位ＶＳＳＩＮＴはフローティング状態であるが、コンデンサＣによってほぼグラウンドに保たれている。ｃｌｋとｉ　／　ｏが両方とも０の時は、その反対となる。

つまり、ＶＳＳＩＮＴが０ポルトに保たれて、ＶＣＣＩＮＴが７０−ティング状態となる。

この回路は、ｃｌｋとｏ／ｉが同一である期間が長すぎない場合にのみ、適正に作動する。コンデンサＣの静電容量値が増えれば、上記の期間を延長することが可能となる。

図５もまた、この場合は機械の不調の危険を減らすために使用される改良を示している。カードの電子回路は２個のブロックＢ１と８２に分割され、そのうちブロックＢ１は、恒久的な給電の存在を必要としない要素（つまり内部パルス発生用の回路および種々の論理回路）のみを備えるという特徴を有する。

ブロックＢ２は、直流の給電なしでは行うことのできない回路（例えばデコーダ、カウンタ、状態フリップフロップ回路）を主に集めたものである。これらのブロックは、図５では、完全に分離されたものとして示されているが、それらの間に接続があってもよいことは明らかである。

ブロックＢ１には、整流器ブリッジＲＤＲの出力における直流電圧ＶＣＣＩＮＴおよびＶＳＳＩＮＴが、直接供給されている。ブロックＢ２には、ブロックＢｌより得られる直流電圧ＶＣＣＩＮＴＩとＶＳＳＩＮＴＩが供給されており、整流器とブロックＢ２との間の連結を遮断するように制御される絶縁手段がある。これらの手段は、例えば、ＶＣＣＩＮＴとＶＣＣＩＮＴｌの接続を切るためのトランジスタＴ１と、ＶＳＳＩＮＴとＶＳＳＩＮＴＩとの間の接続を切るトランジスタＴ２とを含んでいてもよい。これらのトランジスタは、給電を開始させるための信号ＡＣＴＶＣＣによって作動される。信号ＡＣＴＶＣＣは、信号ｃｌｋとｉ　／　ｏより、カードの回路によって作成されるもので、これらの信号の相対的な状態に応じて、トランジスタをオンまたはオフにする。例えば、ｃｌｋとｉ　／　ｏが別の電圧レベルにある場合は、それをオンにし、反対の場合には、オフにする。コンデンサＣはＶＣＣＩＮＴとＶＳＳＩＮＴＩの間に置かれる。従って、信号ｃｌｋとｉ　／　ｏが、電位ＶＣＣＩＮＴまたはＶＳＳｒＮＴが７０−ティング状態電位になるようなものである時、ブロックＢ１の動作を停止させる、つまりカードによる電力消費を制限することができる。従って、ｃｌｋとｉ　／　ｏが同じ状態でいられる期間を長くすることができる。

以下、クロックコンタクトＣＬＫとデータ入／出力コンタクトＩ１０のみを用いて、８個のコンタクトを有する標準のメモリカードに必要な主たる動作を行うことを可能にする、カードと読み取り装置の間の通信方法を、詳細に説明する。

説明を簡単にするために、図６に、本発明の実施を可能にするメモリーカードの全体線図を示す。この線図には、図４および５の整流器ＲＤＲは示されていない。

カードは、好ましくは不揮発性ＥＥＰＲＯＭであるメモＩＪ　ＭＥＭを有する。

このメモリは、カウンタＣＰＴによって引き続いてアドレスされることの可能な、２進数の情報セルを備えている。カウンタはインクリメンテ−ジョン命令ＩＮＣによってインクリメントされ、再初期化命令ＲＥＳＥＴによって、初期の位置に再初期化される。カウンタの定められた位置によって衛定されたメモリーセルは、読み取り命令ＲＤによって制御される読み取り回路ＡＬによって読み取られ、それは、信号ＰＲＧによって作動されるプログラミング回路ＣＰＧにより、論理状態０（従来の定義に従って）にプログラムされるか、あるいは信号ＥＦＦによって作動される消去回路ＣＥＦによって消去される（論理状態ｌに置かれる）ことができる。

もし、カードのメモリセルに情報要素を書き込む動作に、５ボルトより高いブロクラミングまたは消去電圧ｖｐｐが必要ならば（例えば一般に１５ボルト）、この電圧は、チップ内部の電圧引上げ回路ＥＬＶによって発生されよう。この種の回路は、標準的なものである。

共通の命令デコーダＤＥＣ１が、コンタク）ＣＬＫからのクロック信号と、カード読み取り装置によってコンタクトパッド上に送信されるデータ信号を受け取り、これらの信号に基づいて、カウンタインクリメンテ−ジョン命令（ＩＮＣ）、リセッティング命令（ＲＥＳＥＴ）および読み取り命令（ＲＤ）、および以下に説明するその他の命令ＣＯＭＰＯ１ＣＯＭＰＩを作成する。さらに、デコーダは、書き込み命令ＷＲを作成する。

カード読み取り装置は、コンタクトＣＬＫ上のクロック信号とコンタク１１１０上の信号を用いて、直接、１における消去命令とは異なる、０におけるプログラミング命令を作成することはできず、唯一の包括的な命令、つまり書き込み命令（ＷＲ）を作成する。

カードは、追加のデコーダＤＥＣ２を有し、これが信号ＷＲの受信中、即座に読み取られるビットの状態に応じて、命令ＰＲＧまたは命令ＥＦＦを作成する。読み取り装置はといえば、同様に直前に（同じ位置で）読み取られたビットの状態に応じて、信号ＷＲを送信するか、あるいは送信しない。

従って動作は以下のようになる。つまり、もし、読み取り装置の動作プログラムが、セルが（例えば）０にプログラムされねばならないと決定したならば、その場合、セルが読み取られ、（内部命令ＲＤを発生することの可能な信号ＣＬＫとＩｌｏの作成）、読み取られた情報要素が読み取り装置へと伝送される。

セルの状態がすてに０であるならば、読み取り装置は書き込み命令を送信しない。信号ＷＲは作られず、つまり、プログラミングも消去も行われない。反対に、もし、読み取られた状態が１であれば、読み取り装置が書き込み命令を送信する。同時に、デコーダＤＥＣ２が読み取られた情報（１のセル）を受取り、信号ＰＲＧを出す。読み取られた情報が０でない限りは、ＤＥＣ２によって信号ＥＦＦが与えられることはない。

以下の図は、本発明の通信プロトコルのさまざまな段階を示している。

読み取り（図７）は、カウンタＣＰＴを実行するためのルーチンステップと共に始まる。つまり、カード読み取り装置からＣＬＫに送信されたクロック信号が第１のレベル（１）である時に、読み取り装置はコンタクｌ−１１０を第１の状態（１）に設定する。次いで読み取り装置が、ＣＬＫを第２の論理レベル（０）に移動させる。後に続＜ＣＬＫの遷移が、インクリメンテ−ジョン命令ＩＮＣをトリガする。

以下、ＣＬＫにおけるレベルとＩｌｏにおけるレベルとを区別するために、論理レベルという言葉をＣＬＫに用い、論理状態という言葉をＩｌｏに用いる（これらは重複する意味を持つものであるが）。つまり、ＣＬＫ上での論理レベルｌが低電位に対応し、一方で、Ｉｌｏ　上の論理状態１がむしろ高いレベルであるならば、本発明の通信プロトコルの原則は変化しない。

しかしながら、以下に説明する特別の理由によって、図に示される方法が好ましい。同様に、図５を参照してふれた論理信号ＡＣＴＶＣＣの作成は、明らかに、実際の相対的な電位レベルに影響される。

ルーチンのインクリメン−ジョンの後、読み取り段階は以下のように続く。つまり、ＣＬＫが第２のレベル（０）にある時、読み取り装置は、コンタクトＩ１０を、高インピーダンスの状態に移動させる。つまり、読み取り装置はこのコンタクトにレベルを設定しない。読み取り命令ＲＤが、デコーダＤＥＣ１より送信される。セル内で読み取られた状態が、自由に０または１いずれかになることのできるラインＩ１０に伝送される。カード読み取り装置は、特定の期間の後、ＣＬＫがまだ０にある時に、読み取られたセル内に記憶されている情報を表す、コンタク）Ｉｌｏがとっている状態を検出する。

最後に、ＣＬＫが０にある時に、好ましくは、読み取り装置が、続く作業、例えば書き込みを期待して、コンタクｌ−１１０を第２の状態（状態０）とする。

図８は、通信プロトコルの書き込みに関する部分を示している。この段階は、必ず、読み取り動作に続くもので、ＣＬＫが０で、Ｉｌｏが読み取り装置によってＯに設定された時に開始される。読み取り装置が、コンタク）ＣＬＫを第１のレベル（１）とする。次いで、これが、Ｉ１０上に全波移行（１に上昇してから０に落ちる）を送信する。このようにして発生されるパルスは短い。このパルスはＣＬＫが１に留まっている間に起こり、デコーダＤＥＣ１によって、書き込み命令として翻訳される。信号ＷＲが送信される。これはデコーダＤＥＣ２によって受信され、このデコーダが、この信号を、直前の読出し動作に応じて翻訳する。

プログラミング命令、または反対に消去命令が送信される。このプロトコルは、異なった２つの書き込み命令を出すことはない。単一のコマンドＷＲの意味を規定するのはカードである。

プログラミングまたは消去は、読み取り作業よりも時間のかかる動作である。従って、信号ＰＲＧとＥＦＦは、Ｉ１０上に送信された短いパルスの検出中に発生されるが、その後セルのプログラミングまたは消去が完了するのに必要なだけ続く。そのためには、読み取り装置は、レベル１において、ＣＬＫ上に、十分に長い矩形波のパルス（数ミリ秒の範囲、つまり、読み取り動作に使用される矩形波パルスＣＬＫ＝Ｏの数十から数百倍長い）を送信する。

この点で、図４および５の原則を用いた回路においては、この長い期間中に、ＣＬ　Ｋ上の電位の実際のレベルが、Ｉ１０上のレベルと正反対となるようにするのが有利である。なぜならば、そうすれば、書き込み作業の間中、給電が継続するからである。

書き込み段階は、通常、Ｉｌｏが状態１に上昇してＣＬＫが状態０に落ちることによって終了する。これは新規のインクリメンテ−ジョンにすぎない。しかしながら、それは、以下に説明するように、リセット命令（ＲＥＳＥＴ）の実行のため、あるいはシステムを待機（ＰＷＤＷＮ）とする作業のために、Ｉｌｏが上昇する前に、ＣＬＫが落ちることによっても終了することができる。

図９に、リセット段階を示す。ＣＬＫが第２のレベル（０）へと移行した後、Ｉｌｏが第１の状態（１）に上昇し、次いでＣＬＫが第１のレベル（１）に戻る。

ＣＬＫが１である間に、■から０、続いて０から１の余波パルスが、読み取り装置によって、Ｉ１０上に送信される。この全波パルスは、デコーダＤＥＣＩによって検出され、リセット命令として翻訳される。信号ＲＥＳＥＴが送信されてカウンタＣＰＴをリセットする。

セキュリティ回路を備えたある種のメモリカードでは、ユーザによって秘密コードが導入されて、カードによって確認された時のみ、読み取り装置との通信（またはある種の読み取りまたは書き込み動作）が許可されなければならない。しかしながら、この確認は、秘密コードの値をカードから出力することなく、カード内で行われなければならない。このためには、一般に、ＣＯＭＰＯとＣＯＭＰｌと呼ばれる２うの命令が使用される。本発明のプロトコルにおいては、交換が２個のコンタクトのみによって行われているにもかかわらず、読み取り、書き込み、インクリメンテ−ジョンおよび再初期化命令に加えて、上記の命令がカードに伝送可能であることが示されよう。

命令ＣＯＭＰＯは、カードが、現在のセルの状態（秘密コードのビットを表す状態）を、値Ｏと比較しなければならないことを意味する。命令ＣＯＭＰ　１は、カードが、この状態を値ｌと比較しなければならないことを示している。

従って、秘密コードによるｆｌｉ認は、連続する以下の動作よりなるものである。つまり、読み取り装置が、数ビツトワード、０．１などに応じて、連続する命令ＣＯＭＰＯおよびＣＯＭＰｌを送信する。そのたびに、カードがセルの位置をインクリメントして（信号ＩＮＣ）、セルの状態を内部で読み取り（つまり、命令ＲＤを使わずに、またはいずれの場合もＩｌｏに読み取りの結果を与えずに）、この状態を、比較器ＣＭＰ内の命令に対応する値と比較し、この比較結果をレジスタＲＥＧに保存する。秘密コードのビットが全て読み取られた時に、導入されたコードが記憶されているコードに対応するならば、Ｌヒ較の結果は全て同一でなければならない（比較は全て正しくなければならない）。反対に、導入されたコードが記憶されているコードと異なるならば、レジスタは、「比較は誤り」という指示を内包しなければならない。レジスタＲＥＧの内容を受け取る確認回路ＶＬＤが、前者の場合には確認信号ＥＮＢを与え、後者の場合には禁止信号ＩＮＨを与える。禁止信号ＩＮＨは、書き込みまたは読み取り、あるいはまた、カードのあらゆる動作を禁止するように働く。必要な場合には、これをラインＩ１０に伝送して、カード読み取り装置に知らせることもできる。いずれの場合も、メモリに記憶されている秘密コードが、コンタクトＩ１０上に出てくることはない。

図１０は、本発明のツインコンタクトプロトコルにおける、比較命令Ｃ’ＯＭＰＯとＣＯＭＰｌの作成段階を示している。

インクリメンテ−ジョンがなされる。つまり、Ｉｌｏが１となり、次いで、ＣＬＫが０となる。

ＣＬＫが０のままである時、読み取り装置は、ＣＯＭＰＩを実行させたいならば、Ｉｌｏを１のままとする。反対に、実行すべき命令がＣＯＭＰＯであるならば、短い負のパルス（Ｉｌｏを１から０１次に０から１にする全波パルス）を送信する。

その後、Ｉｌｏはｌに留まり、Ｉｌｏが０に戻る前に、ＣＬＫが再び１に上昇する（これが読み取り動作を比較動作と区別するものである）。デコーダＤＥＣ１は、全波信号の有無を翻訳して、比較器ＣＭＰに向けた命令ＣＯＭＰＯまたはＣＯＭＰＩを作成する。これらの命令が、比較およびレジスタＲＥＧへの手続きを開始させる。

最後に、図１１は、本発明のプロトコルに与えられたさらなる可能性を示している。これは、システムを待機（消費電力が低い）の状態とするための命令である。この命令ＰＷＤＷＮは、ＣＬＫ＝０である時に、Ｉｌｏにパルス（正、次いで負の全波信号）が存在することによって検出される。続くインクリメンテ−ジョン段階が、システムを通常動作に戻すための命令であると見なされる。

以上、標準的なチップカードのプロトコルと同じ機能を行うことを可能にするツインコンタクト通信プロトコル（クロックおよびデータ入／出力による）について説明した。このプロトコルは、ツインコンタクトカード用として明らかに有利なものであるが、特別な理由によって、（その他の機能、別の供給などに関する）その他のコンタクトを加える必要がある場合には、さらに、２個以上のコンタクトを有するチップカードにも使用可能である。このプロトコルは、さらに、電力の供給がこれら２個のコンタクトによって行われなければならない場合に特に有利であるが、その他の手段（電磁伝送、給電用に確保された追加のコンタクト、電池など）によって給電を行って使用することも可能である。

補正書の翻訳文提出書（特許法第１８４条の８）平成６″″８月１８１

Claims

【特許請求の範囲】

１．カードとそれが挿入される読み取り装置（ＬＣＴ）との間の情報要素の交換を可能にするタイプのチップカードであって、上記カードは、この情報交換に使用される少なくとも２個のコンタクト（ＣＬＫ、Ｉ／Ｏ）を備え、さらに、２つのコンタクトに接続された入力を有する整流回路（ＲＤＲ）を備えており、上記歴流回路は、カードの残りの部分にその電源に必要な整流された電圧（ＶＣＣＩＮＴ、ＶＳＳＩＮＴ）を供給する出力を有していることを特徴とするチップカード。
２．整流器が、全波整流器であることを特徴とする請求項１に記載のチップカード。
３．整流器が、ダイオードブリッジと、平滑コンデンサを備えていることを特徴とする請求項２に記載のチップカード。
４．カードの電子回路が、整流器からくる電圧によって直接給電されている第１の部分（Ｂ１）と、制御可能な絶縁手段（Ｔ１、Ｔ２）を介して、整流器により給電されている第２の部分を備え、上記絶縁手段が、２個のコンタクトの電圧レベルが同一である時に整流器と第２の部分との接続をさえぎり、異なっている時にそれを回復するようなものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のチップカード。
５．カード読み取り装置との連結用に、２個のコンタクトのみを有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のチップカード。
６．第１のコンタクトがクロックコンタクト（ＣＬＫ）であって、そのクロックの前縁と後縁が、カードによってなされるべき各動作の瞬間を決定し、第２のコンタクトがデータ入／出力コンタクト（Ｉ／Ｏ）であって、その論理レベルが、第１に、読み取り装置の制御下にカードによって実行されるべき命令を表し、第２に、カードから読み取り装置に向けられた情報要素を表していることを特徴とする請求項５に記載のチップカード。
７．カードとそれが挿入される読み取り装置（ＬＣＴ）との間の情報要素の交換を可能にするタイプのチップカードであって、上記カードは、情報要素の交換を行うためのコンタクトを２個のみ備え（ＣＬＫ、Ｉ／Ｏ）、場合によっては、読み取り装置によってカードヘの給電がなされており、上記カードは、第１のコンタクトがクロックコンタクト（ＣＬＫ）であって、そのクロックの前縁と後縁が、カードによってなされるべき各動作の瞬間を決定し、第２のコンタクトがデータ入／出力コンタクト（Ｉ／Ｏ）であって、その論理レベルが、第１に、読み取り装置の制御下にカードによって実行されるべき命令を表し、第２に、カードから読み取り装置に向けられた情報要素を表していることを特徴とするチップカード。
８．読み取り装置によってコンタクト（ＣＬＫ）と（Ｉ／Ｏ）に強制される信号に応じて、内部制御信号を設定する第１のデコーダ（ＤＥＣ１）を備え、その内の１つが、メモリセルに書き込みを行うための書き込み信号（ＷＲ）であり、さらに、書き込み命令（ＷＲ）を受信し、さらに書き込み命令の直前にセル内で読み取られたビット情報を表す信号を受信するための第２のデコーダ｛ＤＥＣ２）を備え、上記第２のデコーダ（ＤＥＣ２）は、書き込み信号（ＷＲ）の受信において、セル内で読み取られた状態が、消去されているか、あるいはプログラムされているかのいずれであるかによって、セルのプログラミングまたは消去を行う信号（ＰＲＯＧ）または（ＥＦＦ）を作成しることを特徴とする請求項７に記載のチップカード。
９．読み取り装置によって制御されるクロックコンタクトＣＬＫとデータ入／出力コンタクトＩ／Ｏを用いた、チップカードとカード読み取り装置間の通信方法において、（ａ）カードのメモリセルヘの情報ビットの書き込みを、このビットの状態の読み取り動作の直後に行い、（ｂ）読み取られたビットが書き込まれるべきビットと反対の論理である時のみ、コンタクトＣＬＫとＩ／Ｏを介して、読み取り装置より書き込み命令が与えられ、上記書き込み命令は、書き込まれるべきビットの値とは無関係の形で与えられ、（ｃ）読み取り装置から書き込み命令が受信された時に、読み取られたビットの値に応じて、カードがプログラミングまたは消去動作を実行することを特徴とする通信方法。
１０．ビットの状態の読み取りが以下、コンタクトＣＬＫが第１のレベルにある時に、コンタクトＩ／Ｏが読み取り装置によって第１の状態に設定され、ＣＬＫのレベルの第１の変更がなされ、読み取り装置により、コンタクトＩ／Ｏの電位が復旧され、カードによって、コンタクトが、伝達すべき情報要素に対応した状態に設定され、ＣＬＫのレベルがその第１のレベルヘと第２の変更がなされる前に、コンタクトＩ／Ｏの論理状態が読み取り装置によって読み取られるというプロトコルに従って、各種段階が所定の順序で実行されて行われることを特徴とする請求項９に記載の方法。
１１．読み取り後、ＣＬＫのレベルの第２の変更の前に、読み取り装置がコンタクトＩ／Ｏを第２の状態に設定することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
１２．読み取りが以下、読み取り動作の後、ＣＬＫがその第１レベルにある時に、読み取り装置からコンタクトＩ／Ｏに短いパルスが与えられ、このコンタクトを第１の状態とし、さらに第２の状態に戻し、この短いパルスの後、コンタクトＩ／Ｏが第２の状態に設定されたままである時に、そしてＣＬＫが第１の状態のままであるという条件の下に、書き込みが行われるというプロトコルに従って行われるとを特徴とする請求項１０および１１のいずれか一項に記載の方法。
１３．読み取りまたは書き込みされるセルの位置をインクリメントする動作が、読み取り動作の最初の部分、つまり、Ｉ／Ｏが第１の状態に設定された後、ＣＬＫが第２のレベルに移行している間に実行されることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか一項に記載の方法。
１４．メモリセルの状態と所定ビットとの内部比較動作が、カードによって、この状態をコンタクトに印加することなく実行可能な請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の方法であって、比較命令を与えるために読み取り装置によって送信される信号が、コンタクトＩ／Ｏの第２の状態から第１の状態へと移行させ、その後ＣＬＫを第１のレベルから第２のレベルヘと移行させ、その後実行されるべき比較命令によって、コンタクトＩ／Ｏ上に全波遷移が存在するか、あるいは存在せず、その後、ＣＬＫを第１のレベルに移行させ、その後、最後に、Ｉ／Ｏを第２のレベルに移行させることを含むことを特徴とする方法。
１５．メモリセル位置のカウンタ（ＣＰＴ）の再初期化段階を有し、この段階が、カード読み取り装置によって送信される以下、ＣＬＫを第１のレベルから第２のレベルに移行させ、その後コンタクトＩ／Ｏを第２の状態から第１の状態へと移行させ、その後ＣＬＫを第１のレベルヘと移行させ、その後、最後に、コンタクトＩ／Ｏ上の状態を全波遷移させるという一連の信号によって作動されることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか一項に記載の方法。