专利名称：Ic卡、ic卡系统及数据处理装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在使用可装卸式IC卡时，能实现单端信号和差分信号共存的IC卡、IC卡系统以及数据处理装置。
背景技术：
作为数据处理装置和IC卡间的接口，可以有采用单端信号的结构和采用小振幅差分信号的结构。单端信号是诸如TTL电平(例如3.3V)，差分信号是诸如±200MV电平的信号。对于单端信号来说，与差分信号相比，只需要所需信号传输线根数的一半，由此为了不增加信号线，多使用单端信号。另一方面，若使用差分信号，则信号电平既低又好，由此可减少功率消耗，同时，也正因为是差分信号，它具备不受噪音影响的优点。
假如已有的IC卡的接口为单端信号时，若想在IC卡上装上利用差分信号的接口，考虑到已有IC卡和数据处理装置的互换性，可以有利用单端信号传送和利用差分信号传送这两种方式。通常情况下，由于单端信号和差分信号的电平有很大的差异，因此，单端信号的接口和差分信号的接口通常使用不同的信号线。
但是，在IC卡等有限的空间中不易增加信号线数，因此，可以采用只用差分信号传输用的信号线的单侧来发送和接收单端信号的结构。采用只用差分信号线的单侧来发送和接收单端信号的结构时，会出现由单端信号发射机和接收机中的寄生电容所引起的差分信号线路的不平衡状态。而且，用单端信号进行高速通信时，为防止由信号上冲或下冲引起的误动作，设置与信号线串联的泄放电阻，即使是差分信号，也有必要设置与信号线并联的终端电阻。正因如此，会产生在构成使用这两种方式信号的接口时，部件数量增加的问题。
由此，本发明的目的是提供保持差分信号线路的平衡状态，并可以抑制部件数量增加的数据处理装置、IC卡以及IC卡系统。
发明公开为解决以上问题，权利要求1的发明是一种IC卡，它是数据处理装置中的可装卸式IC卡，其中，可以选择利用差分信号的第一传输方法或利用单端信号的第二传输方法中的一种，作为它与数据处理装置间的信号传输方法；并且利用第一传输方法和第二传输方法，共用设置在它与数据处理装置间的信号线的一部分。
权利要求4的发明是一种IC卡系统，它是由数据处理装置和由数据处理装置中的可装卸式IC卡共同构成的IC卡系统，其中，可以选择利用差分信号的第一传输方法和利用单端信号的第二传输方法中的一种，作为数据处理装置及IC卡间的信号传送方法；并且利用第一传输方法和第二传输方法，共用设置在它与数据处理装置间的信号线的一部分。
权利要求6的发明是数据处理装置，它是使用可装卸式IC卡的数据处理装置，其中，可以选择利用差分信号的第一传输方法和利用单端信号的第二传输方法中的一种，作为它与IC卡间的信号传输方法；并且利用第一传输方法和第二传输方法，共用设置在它与IC卡间的信号线的一部分。
根据本发明，由于共用差分信号和单端信号的信号线，所以可以防止增加信号线；而且，通过共用差分信号的终端电阻和单端信号的泄放电阻，可以减少部件数量。
图1是适用于本发明的实施例的数据处理装置、IC卡的方框构成图。
图2是数据处理装置和IC卡间的传输数据的时序图。
图3是数据处理装置和IC卡间传输数据的时序图。
图4是表示适用于本发明的IC卡的形状的一个例子的透视图。
图5是从图4的H方向看IC卡的视图。
图6是从图4的I方向看IC卡的视图。
图7是表示本发明的适用于单向通信接口的一个实施例的构成的接线图。
图8是表示本发明的适用于双向通信接口的另一实施例的构成的接线图。
图9是表示本发明的适用于双向通信接口的又一个实施例的构成的接线图。
图10是表示检测IC卡接口方式的方法中的一例的流程图。
图11是表示检测IC卡接口方式的方法中的另一例的流程图。
实施本发明的最佳形态以下，参照
本发明的一个实施例。首先，说明适用于本发明的IC卡(存储装置)的一个例子。
图1表示由数据处理装置21和IC卡26组成的系统的构成。数据处理装置21包括数据处理部分22和寄存器23、主机侧串行接口电路24、主机侧控制器25。而且，IC卡26是具有卡状外形的存储媒体，可以作为连接在数据处理装置21上的外部存储装置使用。IC卡26包括存储器27、寄存器28、卡侧串行接口电路29、卡侧控制器30。
数据处理装置21的数据处理部分22，读出存储在IC卡26中的数据并处理各种数据，而且处理完各种数据后转换成写入IC卡26的数据。也就是说，该数据处理部分22，可以成为诸如使用IC卡26的电脑操作、数字音频信号的记录重放装置、摄像装置等视听器材的数据处理电路。
寄存器23是数据处理部分22和主机侧串行接口24间的缓冲器，也就是说，数据处理部分22向主机侧串行接口电路24提供数据时，数据处理装置21将数据暂时存储在该寄存器23中，之后再提供给主机侧串行接口电路24。同样，主机侧串行接口电路24向数据处理部分22提供数据时，数据处理装置21将数据暂时存储在该寄存器23中，之后再提供给数据处理部分22。
主机侧串行接口电路24，将由数据处理部分22通过寄存器23提供的数据，及由主机侧控制器25提供的命令转换成串行信号后向IC卡26提供。而且，主机侧串行接口电路24，将由IC卡26提供的串行信号数据以及命令转换成并行信号，向数据处理部分22及主机侧控制器25提供。
另外，主机侧串行接口电路24，将各种数据以及命令的同步信号(CLK)等向IC卡26提供。同时主机侧串行接口电路24取得由IC卡提供的、表示该IC卡26的操作状态的状态(STATUS)信号。
主机侧控制器25对数据处理部分22的数据处理操作、主机侧串行接口电路24中各种数据的传输操作进行控制。而且，主机侧控制器25通过寄存器28向IC卡26提供控制IC卡26的命令。
另一方面，IC卡26的存储器27，由诸如闪速存储器等组成，存储由数据处理部分22提供的数据。
寄存器28是存储器27与卡侧串行接口电路29间的缓冲器。也就是说，存储器27在记录从数据处理装置21获得数据时，将数据暂时存储在该寄存器23中，之后再向存储器27提供写入的数据。同样，数据处理装置21从存储器27读出数据时，将数据暂时存储在该寄存器23中，之后再向卡侧串行接口电路29提供读出的数据。换句话说，该寄存器28是具有相当于闪速存储器里所谓页面缓冲器功能的电路。
卡侧串行接口电路29，依照卡侧控制器30的控制，将由存储器27提供的并行信号数据以及由卡侧控制器30提供的命令转换成串行信号后提供给数据处理装置21。而且，卡侧串行接口电路29，将由数据处理装置21提供的串行信号数据以及命令转换成并行信号后提供给存储器27以及卡侧控制器30。
另外，卡侧串行接口电路29，从数据处理装置21获取各种数据以及命令的同步信号(CLK)等。而且，卡侧串行接口电路29向数据处理装置21提供状态信号。
卡侧控制器30，根据由数据处理装置21提供的命令等，对存储器27的数据存储操作、读出操作以及消除操作等进行控制。而且，卡侧控制器30，对卡侧串行接口电路29中各种数据的传输操作进行控制。另外，主机侧控制器25控制向IC卡26提供IC卡26的状态信号。
如上的数据处理装置21以及IC卡26之间数据的传输，均通过设置在主机侧串行接口电路24和卡侧串行接口电路29之间的传输线路进行。
数据处理装置21的主机侧串行接口电路24与IC卡26的卡侧串行接口电路29之间，设置了CLK线路31、控制线路32、DT线路33这三根信号线路。
DT线路33中传输主数据，即由数据处理部分22进行数据处理后，再写入存储器27的数据，以及利用数据处理部分22从存储器27读出的数据。而且，在该DT线路33中，传输由数据处理装置21向IC卡26提供的作为控制命令的命令，和由IC卡26向数据处理装置21提供的命令。也就是说，在该DT线路33中，利用串行信号双向传输主数据以及命令。
另外，在DT线路33中，一端安装了接地的电阻33a。该电阻33a是所谓的下拉电阻，在未利用主机侧串行接口电路24和卡侧串行接口电路29之间的DT线路33进行信号的发送与接收时，DT线路33的信号电平呈低电平。换句话说，未利用DT线路33进行的信号的发送与接收时，DT线路33的信号电平变为根据电阻33a的电阻值等确定的定值。
另外，在此，采用所谓的下拉电阻作为电阻33a，当未利用DT线路33进行信号的发送与接收时，DT线路33的信号电平呈低电平；而采用所谓的上拉电阻作为电阻33a，在未利用DT线路33进行信号的发送与接收时，DT线路33的信号电平也可以被调成高电平。
CLK线路33，将所述利用DT线路33传输的主数据以及命令的同步信号通过数据处理装置21向IC卡26传输。
控制线路32，将控制信号由数据处理装置21向IC卡26传输。在提供该控制信号期间，例如在呈高电平期间，传输所述主数据以及命令。
在这里，在所述DT线路33中，从IC卡26向数据处理装置21提供主数据以及命令，再加上表示IC卡26的操作状态的状态信号(STATUS)。从该IC卡26得来的状态信号，在未利用DT线路33传输主数据以及命令期间，也就是说，在未提供控制信号期间，诸如低电平期间提供。
该状态信号包括表示IC卡26正在进行处理的忙(BUSY)信号。例如IC卡26在进行写入处理的情况下，在拒绝数据处理装置21的访问时，该忙信号由IC卡26向数据处理装置21提供。而且，该状态信号中还包括表示从IC卡26到数据处理装置21出现中断的中断(INTERRUPT)信号。例如，当IC卡26向数据处理装置21发出中断命令时，提供该中断信号。另外，该忙信号和中断信号只是一个例子，只要是表示IC卡26的操作状态的信号都可以作为状态信号。
图2是表示从IC卡26读出数据时的时序图。处在状态0(初始状态)以外的状态时，通过CLK线路31传输与传输的数据同步的时钟。在数据处理装置21与IC卡26之间，在未发送和接收任何数据的状态下，控制线路32呈低电平；这就是状态0(初始状态)。并且，在时刻t31，数据处理装置21使控制线路32呈高电平，变为状态1。
IC卡26通过将控制线路32切换到高电平，检出由状态0变为状态1。在状态1，通过DT线路33，由数据处理装置21向IC卡26发送读出命令，IC卡26接收读出命令。该读出命令是被称为串行接口用的TPC的协议命令。如下所述，通过协议命令，指定通信的内容和后续数据的数据长度。
在发送命令后的时刻t32处，控制线路32由高电平切换到低电平。由此，从状态1转换到状态2。在状态2时，IC卡26进行由接受的命令所指定的处理，具体地说，从存储器27中读出利用读出命令指定了地址的数据。在进行该处理时候，通过DT线路33向数据处理装置21发送忙信号(高电平)。
接着，开始发送准备就绪信号(低电平)，它表示在从存储器27中读完数据的时刻t33处，停止发送忙信号，并已经准备好从IC卡26传输数据到数据处理装置21。
数据处理装置21，根据由IC卡26接收到的准备就绪信号，得知已经准备好与读出命令相对应的处理，在时刻t34处，使控制线路32切换到高电平，也就是从状态2转换到状态3。
变为状态3以后，IC卡26将在状态2时从寄存器28中读出的数据通过DT线路33向数据处理装置21输出。在读出的数据传送完毕的时刻t35处，数据处理装置21在停止提供通过CLK线路31传送的时钟的同时，使状态线路从高电平切换成低电平。由此，从状态3转换到初初始状态(状态0)。
另外，当IC卡26的内部状态发生变化，且有必要进行某种中断处理时，如时刻t36所示，IC卡26在状态0处，将表示中断的中断信号通过DT线路33提供给数据处理装置。设定数据处理装置21，使得在状态0中通过DT线路33从IC卡26接收信号时，可以识别该信号为中断信号。数据处理装置21接收中断信号后，根据该中断信号进行必要的处理。
图3是对IC卡26的存储器27写入数据时的时序图。在初始状态(状态0)时，停止CLK线路3 1的输出。在时刻t41处，数据处理装置21将控制线路32从低电平切换为高电平。由此，转换到通过DT线路33传输写入命令的状态1。在状态1时，IC卡26准备获取命令。从时刻t41开始，命令通过DT线路33被传送到IC卡26，IC卡26获取该写入命令。
在写入命令的传输结束的时刻t42处，数据处理装置21将控制线路32从高电平切换到低电平。因此，从状态1转换到状态2。在状态2时，数据处理装置21通过DT线路33将写入数据传输到IC卡26，IC卡26将接收到的写入数据存储在寄存器28中。
在写入数据传输结束的时刻t43处，控制线路32从低电平切换到高电平，并由状态2转换到状态3。在状态3时，IC卡26将写入数据记录到存储器27中。在状态3时，IC卡26通过DT线路33将忙信号(高电平)传输到数据处理装置21。由于传输写入命令，且当前状态为状态3，数据处理装置21判断出从IC卡26接收的信号为状态信号。
在IC卡26中，在结束对写入数据的写入处理后，在结束的时刻t44处，停止传输忙信号，并向数据处理装置21传输准备就绪信号(低电平)。当接收到准备就绪信号时，数据处理装置21判断出已经结束与写入命令相应的写入处理，并且已经停止传输时钟信号，同时，在时刻t45处，将控制线路32从高电平切换到低电平。由此，从状态3回到状态0(初始状态)。
而且，在状态0，数据处理装置21通过DT线路33从IC卡26接收高电平信号时，数据处理装置21识别出该信号为中断信号。接着，数据处理装置21依照接收到的中断信号进行必要的处理。例如，从数据处理装置21上抽取出IC卡26时，IC卡26会产生中断信号。
即使不是所述读出操作、写入操作，在状态1中传输命令，之后在状态2中传输与命令相对应的数据。
所述的IC卡的外观如图4所示。且，从图4的H方向看IC卡41时的图用图5表示；从图4的I方向看IC卡41时的图用图6表示。该IC卡41，其平面形状略呈长方形。另外，IC卡41，在长边第一侧面42的两侧尾部，形成了安装用槽口部分44a、44b。同时，如图5所示，在与第一侧面平行的第二侧面43的两侧尾部，也形成了安装用槽口部分44c、44d。
本发明适用于所述可装卸式IC卡以及数据处理装置间的接口。图7表示本发明的一个实施例的构成。该实施例，适用于诸如图1中的控制线路32，由单端信号和差分信号的单向通信用的电路构成。图7中，1为单端信号发射机，2为单端信号接收机，3为差分信号发射机，4为差分信号接收机。另外R为差分信号的终端电阻、也可以作为防止单端信号在高速工作时上冲/下冲的泄放电阻使用。
在使用单端信号通信时，信号由单端信号发射机1通过泄放电阻R传输到单端信号接收机2上。这时，差分信号发射机3、差分信号接收机4被禁止，通信线路呈高阻抗状态。
在使用差分信号通信时，信号由差分信号发射机3通过终端电阻R传输到差分信号接收机4上。这时，单端信号发射机1、单端信号接收机2被禁止，通信线路呈高阻抗状态。
图8是表示本发明其他实施例的构成。其他实施例适用于诸如图1中的DT线路33，由单端信号和差分信号的双向通信用电路构成。图8中5、8为单端信号发射机，6、7为单端信号接收机，9、12为差分信号发射机，10、11为差分信号接收机。R1、R2为差分信号的终端电阻，也可以将2个并联作为单端信号的泄放电阻R1//R2使用。
使用单端信号进行单向通信时，从单端信号发射机5通过泄放电阻R1//R2将信号提供给单端信号接收机6。在进行其他方向的通信时，从单端信号发射机8通过泄放电阻R1//R2向单端信号接收机7提供信号。这时，差分信号发射机9、12，以及差分信号接收机10、11被禁止，通信线路呈高阻抗状态。
使用差分信号进行单向通信时，从差分信号发射机9通过终端电阻R1向差分信号接收机10提供信号。在进行其他方向的通信时，从差分信号发射机12通过终端电阻R2向差分信号接收机11提供信号。这时，单端信号发射机5、8，以及单端信号接收机6、7被禁止，通信线路呈高阻抗状态。
图9表示适用于本发明的双向通信用电路构成的其它实施例的构成。图9中13、16为单端信号发射机，14、15为单端信号接收机。17、20为差分信号发射机，18、19为差分信号接收机。R3、R4为差分信号的终端电阻，也可以将2个并联作为单端信号的泄放电阻R3//R4使用。
使用单端信号进行单向通信时，从单端信号发射机13通过泄放电阻R3//R4将信号提供给单端信号接收机14。在进行其他方向的通信时，从单端信号发射机16通过泄放电阻R3//R4向单端信号接收机15提供信号。这时，差分信号发射机17、20，以及差分信号接收机18、19被禁止，通信线路呈高阻抗状态。
使用差分信号进行单向通信时，从差分信号发射机17通过终端电阻R3向差分信号接收机18提供信号。在进行其他方向的通信时，从差分信号发射机20通过终端电阻R4向差分信号接收机19提供信号。这时，单端信号发射机13、16，以及单端信号接收机14、15被禁止，通信线路呈高阻抗状态。
如上所述，适用于本发明的IC卡，可以与利用差分信号的第一传输方法和利用单端信号的第二传输方法这两种方法相对应。而且，已有的IC卡，在一边的接口上只装上诸如利用单端信号的接口；利用单端信号的接口被称为传统接口。另一方面，利用差分信号的接口被称为新接口。图10以及图11，表示可以与传统接口及新接口相适应的新型数据处理装置(使用IC卡的器材)在检出插入的IC卡的接口时所作的处理的一个例子以及其他例子。
图10中，在设置在IC卡内控制器中的强电介质存储器等非易失存储器中设定接口模式的值。接口模式具有记录接口模式的代码，例如1比特的标记。打开数据处理装置的电源时开始处理，在步骤S1处，利用传统接口工作。这是由于若是传统接口，无论IC卡是新旧哪种类型，都可以安全地进行通信。
在步骤S2，数据处理装置通过读出写在IC卡的引导区域里的属性数据，在步骤S3，判定被插入的IC卡是否为新接口。如果它与传统接口相对应，则在步骤S4，利用传统接口工作。这里的操作包含有复位操作。在步骤S5，抽出或再次插入IC卡时，回到步骤S1(利用传统接口工作)。
在步骤S3，判定它与新接口相对应时，在步骤6，在IC卡的控制器里的非易失存储器中设定新接口的值。根据步骤S7的复位命令，在步骤S8中，将操作从传统接口切换到新接口。新接口操作里含有复位操作。在步骤S9，在非易失存储器中设定传统接口。接着，步骤S5中，抽出或再次插入IC卡时，回到步骤S1(传统接口的工作)。步骤S8以及S9是利用新接口工作的部分。
图11是表示进行IC卡接口的检出处理的其他例子的流程图。打开数据处理装置的电源时开始处理。步骤S11时，利用传统接口工作。在步骤S12，数据处理装置通过读出写在IC卡的引导区域里的属性数据，在步骤S13，判定被插入的IC卡是否为新接口，如果它与传统接口相对应，则在步骤S14中，利用传统接口工作。这里的操作包含复位操作。在步骤S15时，抽出或再次插入IC卡时，回到步骤S11(利用传统接口工作)。
步骤S13中，判定它与新接口相对应时，在步骤S16，从数据处理装置向IC卡传输复位命令。根据该复位命令，写在非易失存储器里的值会从传统接口转换到新接口。因此，操作切换到新接口(步骤S17)。在步骤15中，抽出或再次插入IC卡时，回到步骤S11(利用传统接口工作)。
本发明，并不局限于所述本发明的一个实施例，在不违背本发明要旨的范围内，可以有各种变形和应用。
根据本发明，由于共用差分信号和单端信号的信号线，可以防止信号线的增加；而且，由于共用差分信号的终端电阻和单端信号的泄放电阻，可以减少部件的数量。
另外，利用单端信号进行通信时，差分信号发射机、接收机被禁止，通信线路呈高阻抗状态；利用差分信号进行通信时，单端信号发射机、接收机被禁止，通信线路呈高阻抗状态，从而，传输线路短时，可以保持差分信号的平衡状态；传输线路长且为保持平衡状态而必须附加相当于伪发射机/接收机的容量时，也可以减小其大小。
权利要求
1.一种IC卡，它是数据处理装置中的可装卸式IC卡，其特征在于可以选择利用差分信号的第一传输方法以及利用单端信号的第二传输方法中的一种，作为它与数据处理装置间的信号传输方法；利用所述第一传输方法和第二传输方法，可以共用设置在它与数据处理装置间的信号线的一部分。
2.如权利要求1所述的IC卡，其特征在于存储有可选择所述第一以及第二传输方法的属性信息。
3.如权利要求1所述的IC卡，其特征在于所述第一传输方法中的差分信号的终端电阻兼用作所述第二传输方法中为防止单端信号在高速工作时上冲或下冲而设置的泄放电阻。
4.一种IC卡系统，它是由数据处理装置和数据处理装置中的可装卸式IC卡构成的IC卡系统，其特征在于可以选择利用差分信号的第一传输方式，和利用单端信号的第二传输方法中的一种，作为它与数据处理装置及IC卡间的信号传输方法；利用所述第一传输方式和所述第二传输方法，共用设置在它与数据处理装置间的信号线的一部分。
5.如权利要求4所述的IC卡系统，其特征在于所述第一传输方法中差分信号的终端电阻兼用作所述第二传输方法中为防止单端信号在高速工作时上冲或下冲而设置的泄放电阻。
6.一种数据处理装置，它是使用可装卸式IC卡的数据处理装置，其特征在于可以选择利用差分信号的第一传输方法和利用单端信号的第二传输方式中的一种，作为它与IC卡间的信号传输方法；利用所述第一传输方法和所述第二传输方法，共用设置在它与IC卡间的信号线的一部分。
7.如权利要求6所述的数据处理装置，其特征在于当插入IC卡时，通过读出所述IC卡的属性信息，识别插入的IC卡是否能对所述第一以及第二传输方法进行选择；并利用所述第一以及第二传输方法中被识别的传输方法，实现与IC卡间的通信。
全文摘要
利用单端信号进行一个方向的通信时，从发射机5通过泄放电阻R1//R2向接收机6提供信号。在进行另一个方向的通信时，从发射机8通过泄放电阻R1//R2向接收机7提供信号。这时，差分信号发射机9、12，差分信号接收机10、11被禁止，通信线路呈高阻抗状态。在进行差分信号的一个方向的通信时，从发射机9通过终端电阻R1向收信机10提供信号。在进行另一个方向的通信时，从发射机12通过终端电阻R2向接收机11提供信号。这时，单端信号发射机5、8，单端信号接收机6、7被禁止，通信线路呈高阻抗状态。
文档编号B42D15/10GK1422401SQ01807723
公开日2003年6月4日 申请日期2001年12月11日 优先权日2000年12月12日
发明者田代淳 申请人:索尼公司