[发明专利]非接触式通信装置、非接触式IC卡以及移动信息终端

说明书

相关申请的交叉引用

通过引用将2010年11月17日提交的日本专利申请No.2010-257057的公开(包括说明书、权利要求书、附图和摘要)整体引入在此。

技术领域

本发明涉及用于电子货币、运输通关(ticket gate)之类的非接触式通信装置和非接触式IC卡，特别涉及被有效地应用到比如用于IC卡的半导体装置的技术。

背景技术

根据国际标准ISO/IEC14443和ISO/IEC18092，具有非接触式接口的IC卡被称为PICC，并执行与被称为PCD的读/写器的RF(射频)通信。ISO代表国际标准化组织，IEC代表国际电气委员会(International Electrical Commission)，PICC代表邻近式感应卡(proximity card)，PCD代表邻近式耦合装置。

从PCD到PICC的传输数据被定义为“下游数据”，从PICC到PCD的传输数据被定义为“上游数据”。非接触式通信的一般顺序是PICC从PCD接收下游数据，执行内部处理，并响应于下游数据将上游数据发送到PCD。下游数据和上游数据的重复使得非接触式通信成为可能。

近些年，随着应用的多样化，PICC的内部处理时间(事务时间(transaction time))稳步增加。

在PICC的内部处理中，处理时间可以随着处理速度的增加而减少。也就是说，PICC的处理速度的增加使得能够在PICC的发送和接收之间的周期期间实现多种处理。然而，PICC的消耗电流随着PICC的内部处理速度的增加而增加。提供给PICC的功率是通过电磁感应从提供自PCD的载波产生的，因此允许进行非接触式通信的通信距离随着PICC消耗电流的增加而增加。尽管可以通过减小PICC的消耗电流来增加通信距离，但是为了减小消耗电流必须降低PICC的内部处理速度。也就是说，PICC的消耗电流和处理速度具有折衷关系，允许进行非接触式通信的通信距离和处理速度具有折衷关系。

应用到PICC的非接触式通信装置将从天线端子输入的信号整流，并提供整流所得到的直流电至调节器以产生预定电平的源电压。根据WO2003/091819(专利文献1)，如果确定流经作为调节器的电压调节单元的直流电不小于预定电流，则执行控制以使得特定的电路(比如，协处理器)能够工作。根据日本未审查专利公开No.2005-191961(专利文献2)，根据IC卡所接收的功率水平和IC卡中消耗的功率水平之间的相对幅度关系来控制IC卡中的工作时钟频率。例如，如果半导体集成电路中消耗的功率水平比接收的功率水平小预定的量，则增加工作时钟频率。在相反的情况下，则降低工作时钟频率。根据日本未审查专利公开No.2006-119693(专利文献3)，为了监控接收的能量，参考输入到天线端子的信号的接收电压，并通过将接收的能量的裕量(margin)与控制规则进行比较，来计算所需处理速度以控制逻辑单元的处理速度，从而在保证非接触式通信距离和高速处理之间相容性。

发明内容

以上专利文献描述了用于根据接收功率状态的检测结果控制中央处理单元(CPU)等的工作速度的技术。根据专利文献1和2，可以检测接收功率状态的裕量，但这仅仅是相对裕量。在时钟频率增加而没有比较大的裕量的情况下，认为，根据比如加速器(accelerator)的外围电路的工作情况，未提供足够的功率。根据专利文献3，为了接收功率的检测状态不受CPU等的工作状态的影响，须在与包括整流器和调节器的功率生成系统不同的路径中提供不同能量监控单元，并须增加新电路，该新电路用于通过将采样的能量与控制规则相比较来确定CPU等的处理速度，这增加了电路尺寸及其功耗。

发明人研究了根据来自天线端子的输入而生成的直流电的剩余量(surplus)的检测结果控制用于确定CPU和协处理器等的数据处理速度的时钟信号的频率，以尽可能减小电路尺寸。特别地，考虑到专利文献3，多个检测电路使用不同阈值来检测流经调节器的剩余电流作为对于源电压的直流电的剩余量。为了控制时钟信号的频率，从具有多个频率的时钟信号中选择一个时钟信号，所述多个频率是通过分割13.56MHz的通信载波频率而获得的。研究中发现了以下问题。