专利名称：与多个非接触性数据载体进行通信的方法及其中使用的非接触性数据载体的制作方法
技术领域：
本发明涉及非接触性数据载体，例如智能卡。非接触性智能卡是便携式数据载体，它包括一个集成电路并且能够建立一个与一个阅读器进行通信的非接触性或者无线通信对话。
在非接触性智能卡应用中，一个需要被解决的问题是多个智能卡向一单个同一阅读器发送回的信息可能会发生碰撞，在智能卡中，阅读器产生磁场来对这些智能卡进行供电并且向它们提供定时信息。接收这个功率信息的智能卡可能开始对该阅读器作出响应，因为这些智能卡在向阅读器发送信息时很可能不知道其它智能卡的存在，这将引起数据碰撞，由此该阅读器将从这些智能卡接收错误的信息。
例如，当一个人的钱包或者手提皮箱在该阅读器前面挥动时，就有可能发生这种情形。如果该钱包包含多个非接触性智能卡，然后所有这些智能卡均可能进行工作，并且开始与阅读器进行通信以完成所期望的交易。
本发明的一个目的是提供一个与多个非接触性数据载体进行通信的方法，在这个方法中可以克服上述缺点或者至少是减轻上述缺点。
根据本发明的一第一方面，提供了一个与多个权利要求1中所说明的非接触性数据载体进行通信的方法。
根据本发明的第二方面，提供了用于与如权利要求2所说明的一个基站进行通信的一个非接触性数据载体。
下面，仅通过一些示例，并且参考附图来描述与多个非接触性数据载体进行通信的一个方法和其中所使用的一个非接触性数据载体。
图1显示了采用了根据本发明的特征的一个非接触性智能卡；
图2显示了图示说明在加电期间对智能卡进行同步的一个方法的一个时序图；图3显示了图示说明在图1的方法中，以没有碰撞的方式进行“轮叫”的一个时序图；图4显示了图示说明在图1的方法中，以可发生碰撞的方式进行“轮叫”的一个时序图。
一个新的与多个非接触性数据载体，例如智能卡进行通信的方法能够允许在一单个阅读器的范围内操作多个智能卡，并且通过使用一个新的防碰撞协议来避免数据发生碰撞。如下面所述，该协议的基础是需要特定的软件和/或者硬件特征。
首先参考图1，一个非接触性智能卡数据载体2由一个传统尺寸大小的塑料卡4组成，该塑料卡4的内部包括一个集成电路微控制器6。一个天线8提供该卡的微控制器6与一个卡阅读器8之间的一个接口。微控制器MCU6有如下的特征·IC的结构被安排成从由该阅读器所产生的一个交流磁场中恢复其电源供应，并且还恢复MCU的时钟信息。
·MCU有一个串行通信接口(SCI)硬件或者类似的发送与接收硬件。该SCI能够接收和发送一个给定大小(取决于硬件结构，这个大小可以由软件来设置，或者是一个固定值)的信息。在优选实施方式中，该信息包是9比特长，并且第9个比特用于区分两个不同类型的消息。在正常操作中，当接收了有关消息时，SCI会设置一个接收标识，并且执行一个相应的中断例程。在接收时，该SCI能够判断出特定类型的消息。在这个优选实施方式中，这个消息类型由从该阅读器发送的信息包的第9比特的值“1”的出现来表示。通过这个能力，该SCI可以被设置成一个“唤醒”模式，在该唤醒模式中，接收数据标识和相应的中断例程被禁止，直到接收到“唤醒消息”，在接收到该“唤醒”消息时，该SCI将唤醒该MCU。
·MCU能够停留在一个等待状态，并且其时钟处于一个已知的状态。在这个状态中，MCU不执行指令。但是，SCI是处于可工作的状态，并且能够接收发送给它的数据。当MCU被SCI唤醒时，MCU能够退出该等待模式并且执行SCI中断例程。
现在还参考图2，图3和图4，上述特征在一个协议中被用于按照如下方式对被该阅读器激活的所有智能卡进行同步·任何进入该阅读器的磁场中的智能卡均被激活，这允许智能卡的MCU能够对IC集成电路进行初始化。
·当完成初始化时，该IC打开SCI的“唤醒”模式特征，然后通过执行等待指令进入该“唤醒”模式中。当处于这个等待模式时，SCI能够继续进行工作并且能够接收由阅读器(或者其它非接触性智能卡)发送来的信息。
·如果处于该等待模式的智能卡的IC在所接收的数据流的第9比特位置上接收了一个逻辑“1”，然后MCU就被唤醒，该MCU开始进行工作并且执行SCI中断例程。但是，如果所接收的数据流在第9比特位置上不包含一个逻辑“1”，然后SCI就丢弃所接收的数据并且MCU继续停留在该等待模式中。这样，MCU不会建立一个到该阅读器的数据链路，除非它被该特殊的启动消息从其等待状态中唤醒。
阅读器能够发送至少两个不同类型的启动消息主要的启动消息是“冷”启动消息，或者“热”启动消息。
当该阅读器正在搜寻可能进入其磁场中的任何卡时，就激发该“冷”启动消息。如果发送了冷启动消息，所有处于等待状态的MCU将对这个消息作出响应并且开始向该阅读器登录它们的身份。该“冷”启动消息允许所有处于等待状态的卡使用一个同步的方式退出等待模式。
在发送一个热启动消息的情形中，该阅读器已经有一个登录的卡的列表，并且它已经决定与前面登录的一个不同的卡进行对话。
通过所接收的引起启动的数据流中的信息比特的值(即，在第9比特(启动)前的8个比特)来区分“冷”启动消息和“热”启动消息。热启动消息和冷启动消息甚至还可能有更大的差异，例如用与一单个卡进行的对话请求或者对所有卡进行的广播请求来执行热启动，恢复一个中断的对话，请求所有卡进行反馈等等。
·当该阅读器已经完成了与登录卡的对话以后，该阅读器继续使用一个循环的方式发送一个冷启动消息。那些已经完成了与该阅读器的对话的卡将避免对来自该阅读器的冷启动消息作出响应。那些刚进行加电的新卡或者那些在前一循环中没有进行对话的卡现在可以作出回答，所以又开始一个循环。
这个协议可以保证任何进入该阅读器的场中的非接触性智能卡不会与该阅读器进行对话，除非该卡在处于等待模式中时已经从该阅读器接收到唤醒命令。在这个时刻，任何被唤醒的MCU同步到从该阅读器所接收的该启动消息。这个消息用作对所有一直在等待这样一个消息的卡的一个同步信号。
一旦所有一直在等待模式中等待的MCU被该相同的接收消息所唤醒，就使用一个轮询的协议来区分被唤醒的智能卡的身份。在一个“轮叫”的对话中，使用一个随机的对话时隙的自分配，就可以实现轮询，在这个过程中，MCU在“轮叫”以前由每一个MCU所产生的一个随机数所决定的一个时隙中发送其身份标识。为了进行工作，这个协议依赖于这些随机数的统计分布。如果该协议被安排成在“轮叫”期间有16个时隙可用，MCU就必须选择1和16之间的一个随机数，等等。
该阅读器登录作出响应的、被唤醒卡的输入身份，然后一个接一个地与每一个作出响应的卡进行对话，而其它卡则返回到等待状态，并且准备好返回到一个热启动状态，由此来等待其被再次唤醒的顺序。
这个单个的对话是按如下的方式来进行的。首先，在进行再证实的再呼叫中，该阅读器再发送已经进行登录的一个智能卡的身份。那个识别出其身份号码的卡发送回一个确认消息。
如果出现了再证实，就与该智能卡进行一个完整的交易。如果没有出现该再证实，其可能的原因是一个卡已经停止工作，或者一个卡已经离开了该申请队列，或者是在相同的时隙内两个或者多个不同的卡向阅读器发送回的身份消息发生了碰撞。在这个期间，其它已经对“轮叫”作出响应的卡在等待模式中进行等待。
当阅读器完成了它与一个被选卡的对话以后，然后该卡在该会话的剩余时间就断电(即，在该剩余的时间内，出现了被归档的阅读器的功率)。然后，该阅读器发送一个热启动消息(在第9比特位置上包含一个逻辑“1”)，但是这次与开始的冷启动消息相比，前面8比特的数据是不同的。采用这样的方式，所有的卡将被唤醒，但是仅那些已经完成其“轮叫”的卡将保持激活，以处理随后从阅读器发送来的身份“调查”。这个过程将持续直到阅读器已经完成了与在“轮叫”期间登录的所有卡的对话。那些错过了冷启动消息的卡将继续禁止与阅读器的对话，直到阅读器发送下一个冷启动信号。
在两个或者多个卡选择相同的随机“轮叫”时隙的情形中，将产生一个数据碰撞并且阅读器所接收的身份号码将不是在该时隙进行发送的任何一个发生碰撞的卡的身份号码(全1和全0将不被认为是身份号码)。如果身份没有因为一个碰撞而产生畸变，然后阅读器就象它们被登录时那样与这些卡进行对话。如果身份由于一个碰撞而产生了畸变，阅读器将试图与一个不存在的卡进行对话，这样在再证实过程中将不会接收到一个确认。
所以，那些因为一个畸变的身份登录而没有与阅读器进行对话的卡将选择一个新的随机时隙，并且等待一个新的冷启动消息，对这个冷启动消息作出响应，它们将在一个新的“轮叫”期间进行再登录，以试图正确的登录到阅读器(即在“轮叫”期间的不同时隙)。
当阅读器完成了与在一个“轮叫”期间进行登录的所有卡的对话时，然后他将再一次发送一个冷启动消息，以请求唤醒任何没有被服务的卡，由此重复此过程。这样，能够使得任何新卡和任何在前一个“轮叫”期间发生碰撞的卡在一个新的“轮叫”的随机自选择时隙期间进行再登录。
应该理解，在一个“轮叫”的前面，冷启动消息的一个可能的子集可以向所有卡广播信息，或者请求所有卡立即反馈回消息，等等。
应该理解，该领域的技术人员可以对本发明作出许多其它的变化。
权利要求
1.一个与多个非接触性数据载体进行通信的方法，包括一个基站发送一个功率信号；一个数据载体对所发送的功率信号作出响应，进行自加电，并且进入一个等待状态；该基站向正在等待的数据载体发送一个唤醒信号；对这个唤醒信号作出响应，该正在等待的数据载体退出该等待状态并且发送身份信息；和该基站登录身份信息并且与被登录的数据载体进行对话。
2.与一个基站进行通信的一个非接触性数据载体，包括用于接收由基站所发送的一个功率信号的装置；用于对接收到的该功率信号作出响应，对数据载体进行加电，并且进入一个等待状态的装置；用于接收由该基站所发送的一个唤醒信号的装置；对接收到唤醒信号作出响应，退出该等待状态，并且发送身份信息的装置；和接收到从该基站所发送来的一个单独的证实消息作出响应后与该基站进行对话的装置。
全文摘要
一个与多个非接触性数据载体进行通信的方法,包括:一个基站发送一个功率信号;一个数据载体对所发送的功率信号作出响应,进行自加电,并且进入一个等待状态;该基站向正在等待的数据载体发送一个唤醒信号;对接收到这个唤醒信号作出响应,该正在等待的数据载体退出该等待状态并且发送身份信息;和该基站登录身份信息并且与被登录的数据载体进行对话。
文档编号G06K19/07GK1242091SQ97180955
公开日2000年1月19日 申请日期1997年11月3日 优先权日1996年11月21日
发明者阿奈尔·格塞凯, 保罗·德·查姆斯 申请人:摩托罗拉公司