專利名稱：用于識(shí)別的ic芯片及其數(shù)據(jù)讀寫方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于無線識(shí)別的IC芯片，該IC芯片用來識(shí)別各種各樣的物體、人等，本發(fā)明還涉及對(duì)該IC芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的方法。
本申請(qǐng)基于日本專利申請(qǐng)2003-319280，這里通過引用將其內(nèi)容并入本發(fā)明。
背景技術(shù)：
目前已經(jīng)開發(fā)出了許多種IC卡和IC標(biāo)簽，它們被廣泛地用來識(shí)別各種各樣的物體、人等。IC卡和IC標(biāo)簽可以是接觸式或者非接觸式的，但是由于方便使用，含有無線識(shí)別IC芯片的非接觸式類型的應(yīng)用更加廣泛。除了在IC卡和IC標(biāo)簽中使用無線IC芯片，它還可以直接被嵌入到不同類型的物體當(dāng)中，包括紙鈔以及類似的物體，用來識(shí)別它們。
傳統(tǒng)的用于識(shí)別的無線IC芯片通過外部的載波(例如參見未審查的日本專利文獻(xiàn)No.10-145443)提供電源能量。這意味著，當(dāng)片上天線接收到外部讀寫器的載波時(shí)，IC芯片整流這些載波，產(chǎn)生內(nèi)部電源，從而可以讀出加載在載波上的數(shù)據(jù)，可以通過無線發(fā)送需要的數(shù)據(jù)。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，從外部來的載波不僅用于為IC芯片產(chǎn)生內(nèi)部電源，而且還作為承載數(shù)據(jù)的載波。這存在一個(gè)問題，為了能準(zhǔn)確地解調(diào)出所加載的數(shù)據(jù)，載波頻率必須保持不變，這會(huì)限制應(yīng)用的范圍。即，因?yàn)榘惭b在IC芯片上的片上天線的特性會(huì)受到組成IC芯片的組件的特性的影響，固定載波頻率就必須使片上天線的特性適應(yīng)于每一個(gè)組件。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是通過使用只承載時(shí)鐘脈沖的載波來解決現(xiàn)有技術(shù)中的這些問題，提供一種基本上沒有載波頻率限制的，具有廣泛的應(yīng)用范圍的，用于識(shí)別的IC芯片，以及對(duì)該IC芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫的方法。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一個(gè)方面包括電源部分，該部分使用從外部來的載波產(chǎn)生內(nèi)部電壓；時(shí)鐘產(chǎn)生部分，該部分根據(jù)載波上承載的時(shí)鐘脈沖生成內(nèi)部時(shí)鐘；存儲(chǔ)部分；輸出部分，該部分根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取存儲(chǔ)部分中的數(shù)據(jù)，并負(fù)載調(diào)制該載波。
還可以提供寫部分，該部分根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取從外部來的由光信號(hào)上承載的數(shù)據(jù)，并把讀取的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)部分中；寫部分探測(cè)數(shù)據(jù)溢出，并相應(yīng)地阻塞數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)部分。
時(shí)鐘產(chǎn)生部分可以識(shí)別由載波承載的時(shí)鐘脈沖，以及用于連接外部天線的凸點(diǎn)可以與連接到輸出部分的片上天線相連接。
本發(fā)明的第二個(gè)方面包括如下步驟根據(jù)外部來的由載波承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘；根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取存儲(chǔ)部分中的數(shù)據(jù)；以及負(fù)載調(diào)制載波。
本發(fā)明的第三個(gè)方面包括如下步驟根據(jù)外部來的由載波承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘；串行地存儲(chǔ)從外部來的承載在光信號(hào)中的數(shù)據(jù)，并將存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)部分，而且，阻塞數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)部分。
根據(jù)第一方面的結(jié)構(gòu)，電源部分通過使用從外部來載波產(chǎn)生內(nèi)部電壓，時(shí)鐘產(chǎn)生部分根據(jù)載波上承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘。輸出部分根據(jù)時(shí)鐘產(chǎn)生部分產(chǎn)生的內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分中的數(shù)據(jù)，并且負(fù)載調(diào)制載波。相應(yīng)地，發(fā)出載波的外部讀取器可以通過載波從存儲(chǔ)部分讀取數(shù)據(jù)。此時(shí)，用于識(shí)別的IC芯片和讀取器都不依賴于載波頻率。換句話講，載波僅僅是用于承載時(shí)鐘脈沖、為內(nèi)部電壓提供能量的無線電波，基本上對(duì)其頻率沒有限制。
寫部分串行地讀取從外部來的光信號(hào)上承載的數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分，因此可以將需要的數(shù)據(jù)寫入和存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分。此時(shí)，光信號(hào)數(shù)據(jù)與載波上承載的時(shí)鐘脈沖是同步的。這是因?yàn)闀r(shí)鐘脈沖是內(nèi)部時(shí)鐘的基礎(chǔ)，它定義了讀取光信號(hào)數(shù)據(jù)的參考時(shí)間。
寫部分探測(cè)光信號(hào)上承載的數(shù)據(jù)的溢出，并相應(yīng)地阻塞數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)部分，從而禁止任何后續(xù)另外的數(shù)據(jù)寫入，以防止存儲(chǔ)部分中的數(shù)據(jù)發(fā)生任何變化。可以通過使用硬件阻塞和關(guān)閉門電路使存儲(chǔ)部分是不可寫的，該門電路位于移位寄存器的前面，從光信號(hào)中讀取數(shù)據(jù)。另外，存儲(chǔ)部分可以使用非易失性的熔絲存儲(chǔ)器，可以通過硬件阻塞該熔絲存儲(chǔ)器，使它是不可寫的?？梢曰旌鲜褂蒙鲜鰞煞N方法。當(dāng)使用硬件來阻塞門電路時(shí)，可以使用例如可重寫的閃速存儲(chǔ)器來作為存儲(chǔ)部分的非易失性存儲(chǔ)器。
通過識(shí)別在載波上承載的時(shí)鐘脈沖，時(shí)鐘產(chǎn)生部分能夠提高噪聲抵抗能力。這是因?yàn)樵肼暡ㄐ尾粫?huì)錯(cuò)誤地被認(rèn)為是載波。例如，可以通過僅將時(shí)鐘脈沖的頻率分量濾出的窄帶濾波器識(shí)別出時(shí)鐘脈沖。
當(dāng)片上天線與用于連接外部天線的凸點(diǎn)有連接時(shí)，片上天線的特性可以很容易地通過外部天線得到改善，增加了用于識(shí)別的IC芯片的可通訊距離，因此很大程度上拓寬了其應(yīng)用的范圍。
第二個(gè)方面實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘產(chǎn)生部分、存儲(chǔ)部分以及第一方面的輸出部分的操作，第三方面實(shí)現(xiàn)了時(shí)鐘產(chǎn)生部分、存儲(chǔ)部分以及第一方面的寫部分的操作。


圖1是框圖，示出了一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
圖2是一個(gè)詳細(xì)的框圖。
圖3A和3B是示意圖，示出了一個(gè)整體結(jié)構(gòu)。
圖4是操作框圖。
具體實(shí)施例方式
下面參考附圖解釋本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。
用于識(shí)別的IC芯片10使用無線系統(tǒng)，它包括電源部分11，時(shí)鐘產(chǎn)生部分12，寫部分13，存儲(chǔ)部分14和輸出部分15(圖1)。
電源部分11和時(shí)鐘產(chǎn)生部分12的輸入端，輸出部分15的輸出端一起與片上天線A相連接。片上天線A連接到用于與外部天線Ao相連接的凸點(diǎn)B。到達(dá)片上天線A和外部天線Ao的載波S1由沒有示出的外部讀取器發(fā)出。
電源部分11的輸出提供內(nèi)部電壓V給IC芯片10的內(nèi)部部分。時(shí)鐘產(chǎn)生部分12的輸出分別給寫部分13和輸出部分15提供內(nèi)部時(shí)鐘Sc，寫部分13的輸出通過存儲(chǔ)部分14連接到輸出部分15。到達(dá)寫部分13的光信號(hào)S2由沒有示出的外部寫入器發(fā)出。
用于諧振的電容C與片上天線A并聯(lián)(圖2)，片上天線A的一端接地。順便說一下，外部天線Ao可以通過凸點(diǎn)B附加到片上天線A上，并且也并聯(lián)一個(gè)用于諧振的電容Co。然而，片上天線A和外部天線Ao的非接地端分別連接到電源部分11、時(shí)鐘產(chǎn)生部分12和輸出部分15。
在電源部分11，片上天線A和外部天線Ao的非接地端通過整流二極管D1連接在一起。平滑電容C1與二極管D1和D1的輸出端相連，輸出內(nèi)部電壓V。
在時(shí)鐘產(chǎn)生部分12，片上天線A和外部天線Ao的非接地端通過檢測(cè)二極管D2和D2連接在一起，并且連接到時(shí)鐘產(chǎn)生器12a。時(shí)鐘產(chǎn)生器12a的輸入端通過電阻R2接地，時(shí)鐘產(chǎn)生器12a的輸出端輸出內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)Sc到寫部分13的移位寄存器、溢出探測(cè)器13e和輸出部分15的寄存器15a。
寫部分13由依次串聯(lián)的光接收單元13a、放大器13b、門(gate)電路13c、移位寄存器13d和溢出探測(cè)器13e組成，該光接收單元13a從外部寫入器接收光信號(hào)S2。溢出探測(cè)器13e的輸出分別連接到存儲(chǔ)部分14的存儲(chǔ)器14a和門電路13c。光接收單元13a包括，例如，光電二極管。
移位寄存器13d的另一個(gè)輸出連接到存儲(chǔ)部分14的存儲(chǔ)器14a，以及存儲(chǔ)器14a的輸出連接到輸出部分15的寄存器15a。寄存器15a的輸出連接到開關(guān)元件T，例如，F(xiàn)ET的門輸入；開關(guān)元件T的陰極接地，陽極通過電阻R5和R5分別與片上天線A和外部天線Ao的一端相連。
例如，IC芯片10可以在0.5平方毫米的硅片上加工形成(圖3)。圖3B是沿著圖3A中的箭頭線X-X的截面圖。
IC芯片10是通過在硅基21上形成所需要的集成電路22，在硅基21的上表面形成絕緣層23，例如，聚酰胺，以及在絕緣層23上形成片上天線A和凸點(diǎn)B而制成。這里所描述的片上天線A是三圈環(huán)形天線，適合于在2.45GHz的頻率下工作，該頻率是載波S1的典型頻率，以及具有在在絕緣層23上形成的金屬鍍層。此外，為了有效的將光信號(hào)S2傳遞到集成電路22中的光接收單元13a，在絕緣層23的一部分有凸的光學(xué)鏡片形狀的透光部分。
IC芯片10的工作過程如下。
當(dāng)沒有數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)部分14的存儲(chǔ)器14a時(shí)，由外部的讀取器發(fā)送承載有時(shí)鐘脈沖的載波信號(hào)S1給片上天線A和/或外部天線Ao(圖4的最上面)，能夠使電源部分11通過二極管D1和D2對(duì)載波信號(hào)S1進(jìn)行整流，從而產(chǎn)生內(nèi)部電壓V(圖4)。載波信號(hào)S1的頻率可以大約從10MHz到70GHz，例如，時(shí)鐘頻率為fc＝1/Tc＝100KHz(這里Tc是時(shí)鐘脈沖的周期)的時(shí)鐘脈沖可以通過100％ASK調(diào)制被加載到載波。除了ASK調(diào)制，時(shí)鐘脈沖還可以通過FSK調(diào)制、PSK調(diào)制或者類似的調(diào)制被加載到載波。時(shí)鐘產(chǎn)生部分12的時(shí)鐘產(chǎn)生器12a通過二極管D2和D2可以探測(cè)到載波信號(hào)S1，并根據(jù)載波信號(hào)S1承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)Sc。
接著，承載有數(shù)據(jù)D的光信號(hào)S2由外部的寫入器發(fā)送到光接收單元13a。光信號(hào)S2最好是紅外線光束，并承載有頻率約為500KHz或者更高的信號(hào)，承載在光信號(hào)S2上的數(shù)據(jù)D與載波信號(hào)S1中的時(shí)鐘脈沖是同步的。數(shù)據(jù)D被存儲(chǔ)在移位寄存器13d中，是通過門電路13c，按照內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)Sc，串行地被讀進(jìn)移位寄存器13d的。這是因?yàn)橐莆患拇嫫?3d是根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)Sc來操作的。
存儲(chǔ)預(yù)定數(shù)量的數(shù)據(jù)D時(shí)，移位寄存器13d產(chǎn)生溢出信號(hào)Sf。相應(yīng)地，溢出探測(cè)器13e發(fā)送寫信號(hào)Sw給存儲(chǔ)部分14的存儲(chǔ)器14a，將移位寄存器13d中的數(shù)據(jù)D寫和存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器14a中，以及，另外，發(fā)送門信號(hào)Sg給門電路13c，關(guān)閉門電路13c，使得在關(guān)閉門電路13c后阻塞數(shù)據(jù)D的通道。也就是說，存儲(chǔ)部分14的存儲(chǔ)器14a被阻塞，以防止通過門電路13c向其寫入數(shù)據(jù)。順便提一下，存儲(chǔ)器14a是非易失性存儲(chǔ)器，即使從外部來的載波信號(hào)S1消失，從而導(dǎo)致丟失內(nèi)部電壓的情況下，它仍可以保存其內(nèi)部的數(shù)據(jù)D。
當(dāng)從外部來的載波信號(hào)S1再次到達(dá)片上天線A和外部天線Ao時(shí)，輸出部分15的寄存器15a根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)Sc串行地讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器14a中的數(shù)據(jù)D，并根據(jù)數(shù)據(jù)D打開或關(guān)閉開關(guān)元件T。開關(guān)元件T通過電阻R5和R5使片上天線A和外部天線Ao的負(fù)載阻抗發(fā)生變化，從而按照數(shù)據(jù)D負(fù)載調(diào)制載波信號(hào)S1(圖4中的最下部分)。這樣，發(fā)送載波信號(hào)S1的讀取器就可以讀取在存儲(chǔ)器14a中數(shù)據(jù)D。
在前述解釋中，只在需要的情況下使用外部的天線Ao。當(dāng)僅使用片上天線A時(shí)，載波信號(hào)S1的頻率應(yīng)當(dāng)限制在片上天線A的諧振頻率附近；這時(shí)，讀取器應(yīng)當(dāng)配置成掃描載波信號(hào)的頻率，在最優(yōu)的頻率上讀寫數(shù)據(jù)D。
時(shí)鐘產(chǎn)生部分12的時(shí)鐘產(chǎn)生器12a可以包括時(shí)鐘脈沖識(shí)別功能。當(dāng)加載在載波信號(hào)S1中的時(shí)鐘脈沖在一個(gè)特定的頻率fc時(shí)才產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)Sc，這樣可以增強(qiáng)噪聲抵抗能力。當(dāng)采用ASK調(diào)制把時(shí)鐘脈沖加載到載波信號(hào)S1上時(shí)，可以在10％到100％范圍內(nèi)任意設(shè)置載波信號(hào)S1的調(diào)制度，但在能得到所需要的噪聲抵抗能力的基礎(chǔ)上，盡量在此范圍內(nèi)減小調(diào)制度。這是為了減小電源部分11的平滑電容C1的電容值。
門電路13c應(yīng)當(dāng)，例如，包含熔絲，它可以被門信號(hào)Sg所熔斷，在熔絲被熔斷后，門電路13c由硬件關(guān)閉，以使不能夠再被打開。因?yàn)檫@時(shí)存儲(chǔ)器14a通過門電路13a被安全地阻塞，就可以包括可重寫的閃速存儲(chǔ)器。然而，存儲(chǔ)器14a最好應(yīng)當(dāng)使用非重寫式閃速存儲(chǔ)器、熔絲存儲(chǔ)器或者類似的存儲(chǔ)器，以保證已存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)D不被修改。
權(quán)利要求
1.一種用于識(shí)別的IC芯片，包括電源部分，用于通過使用外部來的載波產(chǎn)生內(nèi)部電壓；時(shí)鐘產(chǎn)生部分，根據(jù)載波上所承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘；存儲(chǔ)部分；以及輸出部分，根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取存儲(chǔ)器部分中的數(shù)據(jù)，以及負(fù)載調(diào)制該載波。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于識(shí)別的IC芯片，還包括一個(gè)寫部分，根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取從外部來的由光信號(hào)承載的數(shù)據(jù)，并將其存儲(chǔ)在存儲(chǔ)部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于識(shí)別的IC芯片，其中寫部分探測(cè)數(shù)據(jù)溢出并相應(yīng)地阻塞數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)部分。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于識(shí)別的IC芯片，其中時(shí)鐘產(chǎn)生部分識(shí)別出由載波承載的時(shí)鐘脈沖。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的用于識(shí)別的IC芯片，還包括凸點(diǎn)，用于連接外部天線，該凸點(diǎn)與片上天線一起連接到輸出部分。
6.一種用于在用于識(shí)別的IC芯片中讀取數(shù)據(jù)的方法，包括如下步驟根據(jù)從外部來的由載波承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘；以及根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取存儲(chǔ)部分中的數(shù)據(jù)，并負(fù)載調(diào)制該載波。
7.一種用于在用于識(shí)別的IC芯片中寫入數(shù)據(jù)的方法，包括如下步驟根據(jù)從外部來的由載波承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘；串行地存儲(chǔ)從外部來的光信號(hào)承載的數(shù)據(jù)；以及將存儲(chǔ)的的數(shù)據(jù)寫入到存儲(chǔ)部分，并且阻塞數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)部分。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于識(shí)別的IC芯片，包括電源部分，用于通過使用外部來的載波產(chǎn)生內(nèi)部電壓；時(shí)鐘產(chǎn)生部分，根據(jù)載波上所承載的時(shí)鐘脈沖產(chǎn)生內(nèi)部時(shí)鐘；存儲(chǔ)部分；以及輸出部分，根據(jù)內(nèi)部時(shí)鐘串行地讀取存儲(chǔ)器部分中的數(shù)據(jù)，以及負(fù)載調(diào)制該載波。根據(jù)本發(fā)明，取消了對(duì)載波信號(hào)的頻率限制。
文檔編號(hào)G06K19/077GK1595419SQ200410074289
公開日2005年3月16日 申請(qǐng)日期2004年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月11日
發(fā)明者杉村詩朗, 小林英樹, 谷口修平 申請(qǐng)人:Fec株式會(huì)社, 馬來西亞政府