KR101506337B1 - 스마트 카드 시스템 및 그 구동 방법 - Google Patents

스마트 카드 시스템 및 그 구동 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 스마트 카드(Smart Card)에 관한 것이다. 본 발명에 따른 스마트카드 시스템은 스마트 카드; 및 상기 스마트 카드와 스마트 카드 프로토콜을 통하여 통신하는 스마트 카드 리더를 포함하되, 상기 스마트 카드는, 상기 스마트 카드 프로토콜에 따른 외부 클럭을 상기 스마트 카드 리더로부터 입력받고, 상기 외부 클럭을 제1 및 제2 분배하여 제1 및 제2 분배 클럭을 생성하고, 상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하고, 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하여 상기 스마트 카드의 동작 클럭을 생성하는 모듈러스 카운터를 포함한다.

Description

스마트 카드 시스템 및 그 구동 방법{SMART CARD SYSTEM AND DRIVING METHOD THEREOF}
본 발명은 스마트 카드(Smart Card)에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 스마트 카드의 내부 클럭 속도를 조절하여 전력 소모를 감소시키는 스마트 카드 시스템 및 그 방법에 관한 것이다.
비접촉식 스마트 카드(Smart Card)는 ISO14443 프로토콜에 따라 스마트 카드 리더(Smart Card Reader)와 통신한다. 비접촉식 스마트 카드는 스마트 카드 리더가 송신하는 명령어(Command)를 복원하여 정확한 시간에 응답을 하여야 한다.
먼 거리에서 스마트 카드와 스마트 카드 리더 간에 통신하기 위하여 저전력에서 동작하여야 한다. 스마트 카드 리더가 보내는 데이터는 무선으로 전달되기 때문에 정확한 회로의 동작이 요구된다. 즉, 스마트 카드 리더가 보낸 명령어를 받은 후 정확한 시간 후에 응답하기 위해서는 높은 주파수의 클록(13.56MHz)으로 카운팅(Counting)을 한 뒤 응답한다. 그러나, 높은 주파수의 클록(13.56MHz)은 스마트 카드의 전력 소모를 저하시키는 원인이 된다.
예를 들면, 비접촉식(Contactless) Type A 프로토콜에 따른 스마트 카드는 스마트 카드 리더로부터 데이터를 전송받으면, 일정한 시간 이후에 응답 신호(Request Signal)를 전송한다. 즉, 스마트 카드는 데이터가 '1'로 끝난 경우 (9*128 + 84)/fc (fc = 13.56MHz) 시간 이후에 응답 신호를 전송하고, 데이터가 '0'로 끝난 경우 (9*128 + 20)/fc 시간 이후에 응답 신호를 전송한다. 즉, 스마트 카드는 1236/fc 또는 1172/fc 시간 이후에 데이터를 전송하기 위하여 13.56 MHz로 동작하는 카운터(Counter)로 카운트를 한다. 이 경우 스마트 카드에는 13.56 MHz 마다 피크 전류(Peak Current)가 발생된다.
본 발명의 목적은 스마트 카드 시스템에 있어서, 스마트 카드의 전력 소모를 감소시켜 스마트 카드 리더와 통신 거리를 확장하는 장치 및 방법을 제공한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트카드 시스템은 스마트 카드; 및 상기 스마트 카드와 스마트 카드 프로토콜을 통하여 통신하는 스마트 카드 리더를 포함하되, 상기 스마트 카드는, 상기 스마트 카드 프로토콜에 따른 외부 클럭을 상기 스마트 카드 리더로부터 입력받고, 상기 외부 클럭을 제1 및 제2 분배하여 제1 및 제2 분배 클럭을 생성하고, 상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하고, 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하여 상기 스마트 카드의 동작 클럭을 생성하는 모듈러스 카운터를 포함한다.
실시 예로서, 상기 모듈러스 카운터는, 상기 외부 클럭을 제어 신호에 응답 하여 상기 제1 및 제2 분배 클럭을 생성하는 분배기; 상기 분배기로부터 생성된 상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하여 상기 제어 신호를 생성하는 A-카운터; 및 상기 제어 신호에 응답하여 상기 분배기로부터 생성된 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하여 상기 동작 클럭을 생성하는 N-카운터를 포함한다.
실시 예로서, 상기 동작 클럭은,상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하는 동안 하이 상태를 유지하고, 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하는 동안 로우 상태를 유지한다.
실시 예로서, 상기 제1 분배 클럭은 상기 외부 클럭을 P배 분주하여 생성되고, 상기 제2 분배 클럭은 상기 외부 클럭을 (P+1)배 분주하여 생성된다.
실시 예로서, 상기 A, P 및 N은 자연수를 포함한다.
실시 예로서, 상기 A는 0보다 크거나 같고 (P-1)보다 작거나 같다.
실시 예로서, 상기 동작 클럭은 상기 외부 클럭보다 느리다.
실시 예로서, 상기 스마트 카드 프로토콜은 ISO14443 프로토콜 Type A와 Type B를 포함한다.
실시 예로서, 상기 외부 클럭은 상기 ISO14443 프로토콜에 따른 13.56 MHz를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따른 스마트카드 시스템 구동방법은 스마트 카드; 및 상기 스마트 카드와 스마트 카드 프로토콜을 통하여 통신하는 스마트 카드 리더를 포함하되, 상기 스마트 카드 리더로부터 상기 스마트 카드 프로토콜에 따른 외부 클럭을 입력받는 단계; 상기 외부 클럭을 P배 분주한 제1 분배 클럭을 생성하는 단 계; 상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하여 제어 신호를 생성하는 단계; 상기 제어 신호에 응답하여 상기 외부 클럭을 (P+1)배 분주한 제2 분배 클럭을 생성하는 단계; 및 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하여 상기 스마트 카드의 동작 클럭을 생성하는 단계를 포함한다.
실시 예로서, 상기 동작 클럭은 상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하는 동안 하이 상태를 유지하고, 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하는 동안 로우 상태를 유지한다.
본 발명은 스마트 카드의 전력 소모를 줄일 수 있다. 또한, 본 발명은 스마트 카드의 전력 소모를 감소시켜 스마트 카드와 스마트 카드 리더 간에 통신 거리를 확장할 수 있다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드 시스템을 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 스마트 카드 시스템(10)은 모듈러스 카운터(Modulus Counter ; 1)를 포함하는 스마트 카드(Smart Card ; 2)과 스마트 카드 리더(Smart Card Reader ; 3)를 포함한다.
본 발명의 실시예에서는 스마트 카드 프로토콜은 비접촉식 통신방식인 ISO14443 프로토콜 type A 및 B이 예시된다. 본 발명에 따른 스마트 카드(2)는 외부로부터 입력된 클럭 주파수를 낮추는 모듈러스 카운터(1)를 포함한다.
스마트 카드(2)는 ISO14443 프로토콜에 따라 스마트 카드 리더(3)와 통신한다.
스마트 카드 리더(3)는 ISO14443 프로토콜에 따른 13.56 MHz의 외부 클럭을 스마트 카드(2)에 전송한다. 스마트 카드(2)는 외부 클럭을 모듈러스 카운터(1)에 입력하여 외부 클럭보다 느린 동작 클럭을 생성한다. 스마트 카드(2)는 동작 클럭에 따라 데이터를 처리한다. 외부 클럭을 느린 동작 클럭으로 변환하는 방법은 도 2 및 도 3을 통하여 상세히 설명된다.
도 2는 도 1의 도시된 모듈러스 카운터를 도시한 블록도이고, 도 3은 도 2에 도시된 모듈러스 카운터의 동작을 도시한 타이밍도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 모듈러스 카운터(1)는 분배기(11), N-카운터(12) 및 A-카운터(13)를 포함한다.
분배기(11)는 ISO14443 프로토콜에 따른 외부 클럭(EXT_CLK)을 스마트 카드 리더(3)로부터 입력받고, 외부 클럭(EXT_CLK)을 제어 신호(CTL)에 응답하여 제1 및 제2 분배 클럭(DIV_CLK1, DIV_CLK2)을 생성한다.
제1 및 제2 분배 클럭(DIV_CLK1, DIV_CLK2)은 제어 신호(CTL)에 따라 서로 다른 주파수를 생성한다. 제1 및 제2 분배 클럭(DIV_CLK1, DIV_CLK2)은 수학식 1에 따라 동작한다. 즉, 외부 클럭(EXT_CLK)을 (P+1)배 분주하여 A번 카운트하는 동안 제1 분배 클럭(DIV_CLK1)은 하이 상태를 유지한다. 외부 클럭(EXT_CLK)을 P배 분주 하여 N-A번 카운트하는 동안 분배 클럭(DIV_CLK)은 로우 상태를 유지한다.
P는 분주수, N은 토탈 카운트 횟수이다. P,N 및 A는 자연수이고, A는 0보다 크거나 같고, (P-1)보다 작거나 같다.
분주비 = (P+1)A + P(N-A)
분주비 = PA + A + PN - PA
분주비 = PN + A (0 ≤ A ≤ (P-1))
분주비는 동작 클럭(FDT_CLK)의 하이 상태와 로우 상태의 비를 의미한다. 즉, 본 발명은 ISO14443에 따른 외부 클럭 13.56 MHz로 동작하는 카운트와 비교하여 느린 클럭(예를 들면, 13.56MHz의 9분주 또는 10분주된 클럭)으로 동일하게 카운트하는 모듈러스 카운트를 제안한다.
예를 들면, 제어 신호(CTL)가 로우 상태(Low state)인 동안, 분배기(11)는 외부 클럭(EXT_CLK)을 10배 분주한다. 즉, 제1 분배 클럭(DIV_CLK1)은 외부 클럭(EXT_CLK)의 주파수보다 10배 느리다. 제어 신호(CTL)가 하이 상태(High state)가 되면, 분배기(11)는 외부 클럭(EXT_CLK)을 9배 분주한다. 즉, 제2 분배 클럭(DIV_CLK2)은 외부 클럭(EXT_CLK)의 주파수보다 9배 느리다. 즉, 분배기(11)는 제어 신호(CTL)의 응답에 따라 제1 및 제2 분배 클럭(DIV_CLK1, DIV_CLK2)을 생성한다.
A-카운터(13)는 분배기(11)로부터 생성된 제1 분배 클럭(DIV_CLK1)을 A번 카운트하여 제어 신호(CTL)를 생성한다. A-카운터(13)는 생성된 제어 신호(CTL)을 분 배기(11)에 전송한다. N-카운터(12)는 제어 신호(CTL)에 응답하여 분배기(11)로부터 생성된 제2 분배 클럭(DIV_CLK2)을 N-A번 카운트하여 동작 클럭(FDT_CLK)을 생성한다.
수학식 1에 있어서, P는 9로, N은 6으로, 그리고 A은 4로 가정한다. 이 경우의 모듈러스 카운터(1)의 타이밍도는 도 3에 도시된다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 동작 클럭(FDT_CLK)의 한 주기는 t1부터 t6까지 또는 t7부터 t12까지이다. 즉, t7 내지 t12 동안 스마트 카드(2)의 동작은 t1 내지 t6 동안 스마트 카드(2)의 동작과 동일하다. 따라서, 중복되는 설명은 생략한다.
t1 내지 t4 동안 외부 클럭(EXT_CLK)은 10번 토글(Toggle)된다. 제1 분배 클럭(DIV_CLK1)은 외부 클럭(EXT_CLK)이 10번 토글되는 동안 한 번 토글된다.
t1 내지 t4 동안 A-카운터(13)는 제어 신호(CTL)를 로우 상태로 유지한다.
t1 내지 t4 동안 A-카운터(13)는 분배기(11)로부터 생성된 제1 분배 클럭(DIV_CLK1)을 4번 카운트한다. A-카운터(13)는 t5가 시작되는 때 제어 신호(CTL)를 하이 상태로 활성화시킨다. N-카운터(12)는 제어 신호(CTL)가 로우 상태인 동안(t1-t4) 분배기(11)로부터 생성된 제1 분배 클럭(DIV_CLK1)을 4번 카운트하여 동작 클럭(FDT_CLK)을 하이 상태로 유지한다.
t5 내지 t6 동안 외부 클럭(EXT_CLK)은 9번 토글(Toggle)된다. 제2 분배 클럭(DIV_CLK2)은 외부 클럭(EXT_CLK)이 9번 토글되는 동안 한 번 토글된다.
t5 내지 t6 동안 A-카운터(13)는 제어 신호(CTL)를 하이 상태로 유지한다.
t5 내지 t6 동안 A-카운터(13)는 분배기(11)로부터 생성된 제2 분배 클 럭(DIV_CLK2)을 2번 카운트한다. N-카운터(12)는 제어 신호(CTL)가 하이 상태인 동안(t5-t6) 분배기(11)로부터 생성된 제2 분배 클럭(DIV_CLK2)을 2번 카운트하여 동작 클럭(FDT_CLK)을 하이 상태로 유지한다. 따라서, 동작클럭(FDT_CLK)는 t1 내지 t4 동안 하이 상태를 유지하고, t5 내지 t6 동안 로우 상태를 유지한다.
즉, 본 발명은 13.56 MHz보다 느린 클럭을 이용하여 1236/fc 또는 1172/fc (fc = 13.56 MHz) 시간을 카운팅하는 모듈러스 카운트를 제공한다. 따라서, 본 발명은 스마트 카드의 전력 소모를 감소시켜 스마트 카드와 스마트 카드 리더 간에 유효한 통신 거리를 확장하는 효과가 있다.
이상에서와 같이 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 스마트 카드 시스템을 도시한 블록도.
도 2는 도 1의 도시된 모듈러스 카운터를 도시한 블록도.
도 3은 도 2에 도시된 모듈러스 카운터의 동작을 도시한 타이밍도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호 설명 *
1 : 모듈러스 카운터 2 : 스마트 카드
3 : 스마트 카드 리더 10 : 스마트 카드 시스템
11 : 분배기 12 : N-카운터
13 : A-카운터

Claims (11)

  1. 스마트 카드; 및
    상기 스마트 카드와 스마트 카드 프로토콜을 통하여 통신하는 스마트 카드 리더를 포함하되,
    상기 스마트 카드는,
    상기 스마트 카드 프로토콜에 기반하여, 외부 클럭을 상기 스마트 카드 리더로부터 입력받고,
    상기 외부 클럭을 제1 분배하여 제1 분배 클럭으로 생성하며, 상기 외부 클럭을 제2 분배하여 제2 분배 클럭으로 생성하되,
    상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하고, 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하여 상기 스마트 카드의 동작 클럭을 생성하는 모듈러스 카운터를 포함하되,
    상기 모듈러스 카운터는,
    상기 외부 클럭을 제어 신호에 응답하여 상기 제1 및 제2 분배 클럭을 생성하는 분배기;
    상기 분배기로부터 생성된 상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하여 상기 제어 신호를 생성하는 A-카운터; 및
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 분배기로부터 생성된 상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하여 상기 동작 클럭을 생성하는 N-카운터를 포함하는 스마트카드 시스템.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 클럭은,
    상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하는 동안 하이 상태를 유지하고,
    상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하는 동안 로우 상태를 유지하는 스마트카드 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 분배 클럭은 상기 외부 클럭을 P배 분주하여 생성되고,
    상기 제2 분배 클럭은 상기 외부 클럭을 (P+1)배 분주하여 생성되는 스마트카드 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 A, P 및 N은 자연수를 포함하는 스마트카드 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 A는 0보다 크거나 같고 (P-1)보다 작거나 같은 스마트카드 시스템.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 동작 클럭은 상기 외부 클럭보다 느린 스마트카드 시스템.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스마트 카드 프로토콜은 ISO14443 프로토콜 Type A와 Type B를 포함하는 스마트카드 시스템.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 외부 클럭은 상기 ISO14443 프로토콜에 따른 13.56 MHz를 포함하는 스마트카드 시스템.
  10. 스마트 카드; 및
    상기 스마트 카드와 스마트 카드 프로토콜을 통하여 통신하는 스마트 카드 리더를 포함하되,
    상기 스마트 카드 리더로부터 상기 스마트 카드 프로토콜에 기반한 외부 클럭을 입력받는 단계;
    상기 외부 클럭을 P배 분주한 제1 분배 클럭을 생성하는 단계;
    상기 제1 분배 클럭을 A번 카운트하여 제어 신호를 생성하는 단계;
    상기 제어 신호에 응답하여 상기 외부 클럭을 (P+1)배 분주한 제2 분배 클럭을 생성하는 단계; 및
    상기 제2 분배 클럭을 N-A번 카운트하여 상기 스마트 카드의 동작 클럭을 생성하는 단계를 포함하는 스마트카드 시스템 구동방법.
  11. 삭제
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