JP2010098600A

JP2010098600A - 非接触通信装置

Info

Publication number: JP2010098600A
Application number: JP2008268899A
Authority: JP
Inventors: Toshinori Fukazawa; 敏則深澤
Original assignee: Panasonic Corp
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 2008-10-17
Filing date: 2008-10-17
Publication date: 2010-04-30
Also published as: WO2010044177A1; US20110205133A1; BRPI0919680A2

Abstract

【課題】電池電圧の低下やリセットなどにより制御手段が動作できないときでも非接触通信を行うことができる非接触通信装置を提供する。
【解決手段】共振周波数調整データと通信条件データを記憶している記憶素子１５と、共振周波数調整データと通信条件データを一時的に保持可能な設定レジスタ２とを有し、ＣＰＵ１７は、ＣＰＵリセット信号によりリセットされる前に記憶素子１５から共振周波数調整データと通信条件データを設定レジスタ２にダウンロードしておいて、ＣＰＵ１７がＣＰＵリセット信号によりリセットされた場合、その状態で設定レジスタ２にダウンロードしておいた共振周波数調整用データを用いてアンテナ回路の共振周波数を調整する。これにより、電池電圧の低下やリセットなどによりＣＰＵが動作できないときでも非接触通信を行うことができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話に用いて好適な非接触通信装置に関する。

近年、携帯電話に搭載される非接触通信機能を用いて電車を利用するニーズが拡大している。非接触通信方式として、例えば特許文献１で開示されたものがある。

図３は、非接触通信が可能な携帯電話に搭載された従来の非接触通信装置の概略構成を示すブロック図である。同図に示す非接触通信装置９は、アンテナ回路１０と、共振周波数調整回路１１と、無線回路１２と、非接触通信回路１３と、記憶素子１４及び１５と、リセット回路１６と、ＣＰＵ１７とを備える。アンテナ回路１０は、１つのコイルＬと、複数のコンデンサＣ１〜Ｃｎと、複数のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎとから構成される。スイッチＳＷ１〜ＳＷｎはコンデンサＣ２〜Ｃｎと直列に介挿されている。すなわち、１つのスイッチＳＷに対して１つのコンデンサＣが直列に接続された構成となっている。スイッチＳＷ１〜ＳＷｎのそれぞれをオン／オフすることでコイルＬ及びコンデンサＣ１とともに共振周波数の異なる並列共振回路を構成できる。

アンテナ回路１０の共振周波数ｆ０は、次式により求めることができる。
ｆ０＝１／｛２π√Ｌ×（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３＋…Ｃｎ）｝

アンテナ回路１０の共振周波数の調整は、共振周波数調整回路１１によって行われる。共振周波数調整回路１１は、記憶素子１４に保持されている共振周波数調整データに基づいてアンテナ回路１０のスイッチＳＷ１〜ＳＷｎをオン／オフすることでアンテナ回路１０の共振周波数を設定する。無線回路１２は、アンテナ回路１０で受信した無線信号から受信データを復調し、復調した受信データを非接触通信回路１３に入力し、また非接触通信回路１３から入力される送信データで搬送波を変調することで無線信号を生成してアンテナ回路１０から送信する。非接触通信回路１３は、ＣＰＵ１７によって設定される通信条件設定Ａと通信条件設定Ｂに従う通信を行う。記憶素子１４は、前述したように共振周波数調整データを保持する。なお、この記憶素子１４には、一般的にＥＥＰＲＯＭが用いられる。

記憶素子１５は、ＣＰＵ制御ソフトウェア（通信条件データを含む）を保持する。ＣＰＵ１７は、記憶素子１５に保持されたＣＰＵ制御ソフトウェアに従って動作し、非接触通信回路１３に対して通信条件データに基づく通信条件設定Ａの設定及び通信条件設定Ｂの設定を行う。リセット回路１６は、電池電圧を監視し、電池電圧が所定値以下に低下したときにＣＰＵ１７及び記憶素子１４に対してリセットをかける。

次に、図４に示すタイムチャートを参照して、上記構成の非接触通信装置９の動作を説明する。図４において、（ａ）は電池電圧、（ｂ）は電池着脱状態、（ｃ）はＣＰＵリセット／リセット解除状態、（ｄ）は共振周波数調整データ保持領域の状態、（ｅ）は非接触通信装置動作領域の状態、（ｆ）はライト（書き込み）可能領域の状態、（ｇ）はリード（読み出し）可能領域の状態をそれぞれ示す。この非接触通信装置９には電池電圧に対して、ＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１とＣＰＵリセットの閾値Ｔｈ２が設定されている。これらの閾値の大小関係は、Ｔｈ１＞Ｔｈ２である。

さて、図示せぬ電池が取り外されている状態で該電池が装着されると、装着された時刻ｔ１から現在の電池電圧が非接触通信装置９に印加される。このときＡＣアダプタ（図示略）が接続されているとすると、充電が開始されて電池電圧が上昇して行く。その後、時刻ｔ２で電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えると、ＣＰＵリセットが解除されてＣＰＵ１７が動作状態となる。またＣＰＵリセットの解除とともに、記憶素子１４から共振周波数調整データの読み出しが可能となり、さらに非接触通信による書き込み及び読み出しが可能となる。ここで、非接触通信による書き込みとは、例えば改札機（図示略）にデータの書き込みを行うことである。また、非接触通信による読み出しとは、前記改札機からデータの読み出しを行うことである。

ＡＣアダプタが取り外されて電池での運用のみになり、電池での運用中に通話等で負荷が大きくなって一時的に電池電圧が低下し、ＣＰＵリセットの閾値Ｔｈ２を下回ったとすると、その時刻ｔ３でＣＰＵリセットがかかり、ＣＰＵ１７が非動作状態となる。また、ＣＰＵリセットとともに、記憶素子１４からの共振周波数調整データの読み出しが不能となる。さらに非接触通信による書き込み及び読み出しが不能となる。これらの状態は通話等の高負荷になる動作が終了して電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えるまで継続する。通話等の高負荷になる動作が終了して電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えると、その時刻ｔ４でＣＰＵ１７が動作状態となるとともに、記憶素子１４からの共振周波数調整データの読み出しが可能となる。さらに非接触通信による書き込み及び読み出しが可能となる。

その後、電池の放電により電池電圧が低下して行き、リセットの閾値Ｔｈ２を下回ると、その時刻ｔ５で上記同様にＣＰＵリセットがかかり、ＣＰＵ１７が非動作状態となる。また、ＣＰＵリセットとともに、記憶素子１４からの共振周波数調整データの読み出しが不能となる。さらに非接触通信による書き込み及び読み出しが不能となる。その後、ＡＣアダプタが接続されて再び充電が行われて、時刻ｔ６で電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えると、ＣＰＵ１７が動作状態となるとともに、記憶素子１４からの共振周波数調整データの読み出しが可能となる。さらに非接触通信装置９の動作が可能となって、非接触通信による書き込み及び読み出しが可能となる。

一方、電池が抜かれた場合は、抜かれた時刻ｔ７後、直ぐに（時刻ｔ８）電池電圧がリセットの閾値Ｔｈ２を下回り、上記同様にＣＰＵリセットがかかってＣＰＵ１７が非動作状態となり、また記憶素子１４からの共振周波数調整データの読み出しが不能となる。さらに非接触通信による書き込み及び読み出しが不能となる。

特開２００２−３２５０５１号公報

ところで、上述のような非接触通信機能が搭載された携帯電話を用いて電車を利用する場合、一時的に電池電圧が低下するなどの要因でＣＰＵにリセットが入ったとき（つまりＣＰＵの非動作状態）でも、改札を通過できる必要があるが、上述した従来の非接触通信装置では、図４の時刻ｔ３からｔ４における動作から分るように、通話等で一時的に負荷が増大して電池電圧が低下したときにＣＰＵ１７が非動作状態となり、また記憶素子１４からの共振周波数調整データの読み出しが不能となるとともに非接触通信による書き込み及び読み出しが不能となるので、改札を通過することができない。すなわち、一時的に負荷が増大して電池電圧が低下してＣＰＵが動作できない状態において非接触通信を行うことができなくなるという問題がある。

本発明は、係る事情に鑑みてなされたものであり、電池電圧の低下やリセットなどによりＣＰＵが動作できない状態においても非接触通信を行うことができる非接触通信装置を提供することを目的とする。

本発明の非接触通信装置は、電池で駆動され、共振周波数調整用データを用いてアンテナ回路の共振周波数を調整して非接触通信を行う非接触通信装置において、共振周波数調整用データを記憶する記憶手段と、電池電圧が第１の閾値を下回ったとき発せられる第１のリセット信号によりリセットされる制御手段と、データを一時的に保持し、前記電池電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ったとき発せられる第２のリセット信号によりリセットされるレジスタ手段と、前記レジスタ手段に一時的に保持されたデータにより共振周波数が調整されるアンテナ回路と、を備え、前記制御手段が前記第１のリセット信号によりリセットされる前に前記共振周波数調整用データを前記記憶手段から前記制御手段を介して前記レジスタ手段に前記データとしてダウンロードしておき、前記制御手段が前記第１のリセット信号によりリセットされた状態で前記レジスタ手段に先にダウンロードしておいた前記共振周波数調整用データを用いて前記アンテナ回路の共振周波数を調整する。

上記構成によれば、制御手段が第１のリセット信号によりリセットされる以前にレジスタ手段に共振周波数調整用データをダウンロードしておき、制御手段が第１のリセット信号によりリセットされても、その状態でレジスタ手段にダウンロードしておいた共振周波数調整用データを用いてアンテナ回路の共振周波数を調整するので、本発明の非接触通信装置を例えば携帯電話に適用した場合で、電池電圧の低下やリセットなどにより制御手段が動作できない状態においても非接触通信を行うことができる。

また、上記構成において、前記アンテナ回路は、コイルと、複数のコンデンサと、前記コンデンサにそれぞれ接続された複数のスイッチとを有し、前記アンテナ回路の共振周波数は、前記共振周波数調整用データを用いて前記複数のスイッチをオン／オフすることにより調整する。

本発明は、電池電圧の低下やリセットなどにより制御手段が動作できない状態においても非接触通信を行うことが可能となる。

以下、本発明を実施するための好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る非接触通信装置の概略構成を示すブロック図である。なお、図１おいて前述した図３と共通する部分には同一の符号を付けてその説明を省略する。本実施の形態の非接触通信装置１は、図３に示す従来の非接触通信装置９の記憶素子１４に代えて設定レジスタ２を備える以外、従来の非接触通信装置９と同一の構成となっている。すなわち、本実施の形態の非接触通信装置１は、設定レジスタ２と、アンテナ回路１０と、共振周波数調整回路１１と、無線回路１２と、非接触通信回路１３と、記憶素子１５と、リセット回路１６と、ＣＰＵ１７とを備えて構成される。

記憶素子１５は、ＣＰＵ制御ソフト（通信条件データ）を保持するとともに、従来の非接触通信装置９の記憶素子１４が保持していたパラメータ値である共振周波数調整データを保持する。なお、本実施の形態では、主にＥＥＰＲＯＭが用いられる記憶素子１４を使用しないので、その分、コストの削減が可能である。勿論設定レジスタ２は記憶素子１４よりも安価である。

ＣＰＵ１７は、ＣＰＵリセットがかかる前に記憶素子１５に保持されているパラメータ値である共振周波数調整データとＣＰＵ制御ソフトを読み出し、自己経由で設定レジスタ２に持ってくる。記憶素子１５からのデータ読み出しタイミングとしては、例えばＣＰＵ１７が起動した時点が望ましい。電池電圧が低下してＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ２（第１の閾値）を下回った時点でＣＰＵ１７にリセットがかかるが、その前に共振周波数調整データと通信条件データを設定レジスタ２にダウンロードしておくことで、ＣＰＵ１７にリセットがかかって、動作不能になっても非接触通信が可能となる。このとき、セキュリティの関係で例えば改札機へのデータの書き込みだけは行わないようにしている。すなわち、電池電圧が低下している不安定なときにデータの書き込みを行うと、誤ったデータを書き込む虞があり、それを回避するためにデータの書き込みを禁止するようにしている。

設定レジスタ２のリセットは、電池電圧がＣＰＵリセットの閾値Ｔｈ２より大幅に低い値の閾値Ｔｈ３（第２の閾値）を下回ったときに行われる。電池電圧が閾値Ｔｈ３を下回ると、設定レジスタ２にリセットがかかり、設定レジスタ２が保持しているデータがクリアされる。これにより、非接触通信装置１の動作が不能となって、非接触通信による書き込み及び読み出しが不能となる。これらの状態は電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えるまで継続する。

次に、図２に示すタイムチャートを参照して本実施の形態の非接触通信装置１の動作を説明する。同図において、（ａ）は電池電圧、（ｂ）は電池着脱状態、（ｃ）は設定レジスタリセット／リセット解除状態、（ｄ）はＣＰＵリセット／リセット解除状態、（ｅ）はパラメータ値ダウンロードタイミング、（ｆ）は共振周波数調整データ保持領域の状態、（ｇ）は非接触通信装置動作領域の状態、（ｈ）はライト（書き込み）可能領域の状態、（ｉ）はリード（読み出し）可能領域の状態をそれぞれ示す。本実施の形態の非接触通信装置１には電池電圧に対してＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１、ＣＰＵリセットの閾値Ｔｈ２及び設定レジスタ２をリセットする閾値Ｔｈ３がそれぞれ設定されている。これらの閾値の大小関係は、Ｔｈ１＞Ｔｈ２≫Ｔｈ３である。

さて、図示せぬ電池が取り外されている状態で該電池が装着されると、装着された時刻ｔ１から現在の電池電圧が非接触通信装置１に印加される。このときＡＣアダプタ（図示略）が接続されているとすると、充電が開始されて電池電圧が上昇して行く。その後、時刻ｔ２で電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えると、その時点ｔ２で設定レジスタ２のリセットが解除されて設定レジスタ２へのデータの書き込みが可能となる。また同時にＣＰＵリセットが解除されてＣＰＵ１７が動作状態となる。ＣＰＵ１７は、起動した時点で記憶素子１５から共振周波数調整データと通信条件データを設定レジスタ２にダウンロードする。これにより、設定レジスタ２から共振周波数調整データと通信条件データの読み出しが可能となる。また、時刻ｔ２で非接触通信によるデータの書き込み及び読み出しが可能となる。

そして、ＡＣアダプタが取り外されて電池での運用のみになり、電池での運用中に通話等で負荷が大きくなって一時的に電池電圧が低下し、ＣＰＵリセットの閾値Ｔｈ２を下回ったとすると、その時刻ｔ３でＣＰＵリセットがかかり、ＣＰＵ１７が非動作状態となる。このとき設定レジスタ２にはリセットがかからないので、非接触通信は可能である。但し、データの書き込みはセキュリティの関係上不能となる。このように、ＣＰＵ１７の起動時に記憶素子１５から共振周波数調整データと通信条件データを設定レジスタ２にダウンロードしておくので、その後にＣＰＵリセットがかかっても非接触通信を行うことができる。この状態は、通話等の高負荷がなくなって電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えるまで継続する。通話等の高負荷がなくなって電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えると、その時刻ｔ４でＣＰＵ１７が動作状態となるとともに、非接触通信によるデータの書き込みが行えるようになる。

その後、電池の放電により電池電圧が低下して行き、リセットの閾値Ｔｈ２を下回ると、その時刻ｔ５で上記同様にＣＰＵリセットがかかり、ＣＰＵ１７が非動作状態となる。また、非接触通信によるデータの書き込みが不能となる。そしてさらに電池電圧が低下して設定レジスタ２をリセットする閾値Ｔｈ３を下回ると、その時刻ｔ６で設定レジスタ２にリセットがかかり、設定レジスタ２の内容がクリアされるとともに、非接触通信が行われなくなってデータの読み出しが不能となる。

その後、ＡＣアダプタが接続されて再び充電が行われて、時刻ｔ７で電池電圧がＣＰＵリセット解除の閾値Ｔｈ１を超えると、設定レジスタ２のリセットが解除されて設定レジスタ２へのデータの書き込みを行えるようになる。また同時にＣＰＵリセットが解除されてＣＰＵ１７が動作状態となる。ＣＰＵ１７は記憶素子１５から共振周波数調整データと通信条件データを設定レジスタ２にダウンロードする。これにより、設定レジスタ２から共振周波数調整データと通信条件データの読み出しが可能となる。また、非接触通信による書き込み及び読み出しが可能となる。

一方、電池が抜かれた場合は、抜かれた時刻ｔ８後、直ぐに電池電圧がリセットの閾値Ｔｈ２を下回り、その時刻ｔ９で上記同様にＣＰＵリセットがかかり、ＣＰＵ１７が非動作状態となる。また、非接触通信によるデータの書き込みが不能となる。そしてさらに電池電圧が低下して設定レジスタ２をリセットする閾値Ｔｈ３を下回ると、その時刻ｔ１０で設定レジスタ２にリセットがかかり、設定レジスタ２の内容がクリアされる。また、非接触通信が行われなくなり、データの読み出しも不能となる。

以上のように本実施の形態の非接触通信装置１によれば、共振周波数調整データと通信条件データを記憶している記憶素子１５と、共振周波数調整データと通信条件データを一時的に保持可能な設定レジスタ２とを有し、ＣＰＵ１７は、ＣＰＵリセット信号によりリセットされる前に記憶素子１５から共振周波数調整データと通信条件データを設定レジスタ２にダウンロードしておいて、ＣＰＵ１７がＣＰＵリセット信号によりリセットされた場合、その状態で設定レジスタ２にダウンロードしておいた共振周波数調整用データを用いてアンテナ回路の共振周波数を調整するので、電池電圧の低下やリセットなどによりＣＰＵ１７が動作できないときでも非接触通信を行うことができる。したがって、例えば携帯電話を用いて電車を利用する場合で、改札を通過する際に、通話等で一時的に負荷が増大して電池電圧が低下しても改札を通過することができる。

本発明は、電池電圧の低下やリセットなどにより制御手段が動作できないときでも非接触通信を行うことができるといった効果を有し、非接触通信が可能な携帯電話などへの適用が可能である。

本発明の一実施の形態に係る非接触通信装置の概略構成を示すブロック図図１の非接触通信装置の動作を説明するためのタイムチャート従来の非接触通信装置の概略構成を示すブロック図図３の従来の非接触通信装置の動作を説明するためのタイムチャート

符号の説明

１非接触通信装置
２設定レジスタ
１０アンテナ回路
１１共振周波数調整回路
１２無線回路
１３非接触通信回路
１５記憶素子
１６リセット回路
１７ＣＰＵ

Claims

電池で駆動され、共振周波数調整用データを用いてアンテナ回路の共振周波数を調整して非接触通信を行う非接触通信装置において、
共振周波数調整用データを記憶する記憶手段と、
電池電圧が第１の閾値を下回ったとき発せられる第１のリセット信号によりリセットされる制御手段と、
データを一時的に保持し、前記電池電圧が前記第１の閾値より低い第２の閾値を下回ったとき発せられる第２のリセット信号によりリセットされるレジスタ手段と、
前記レジスタ手段に一時的に保持されたデータにより共振周波数が調整されるアンテナ回路と、を備え、
前記制御手段が前記第１のリセット信号によりリセットされる前に前記共振周波数調整用データを前記記憶手段から前記制御手段を介して前記レジスタ手段に前記データとしてダウンロードしておき、前記制御手段が前記第１のリセット信号によりリセットされた状態で前記レジスタ手段に先にダウンロードしておいた前記共振周波数調整用データを用いて前記アンテナ回路の共振周波数を調整する非接触通信装置。
前記アンテナ回路は、コイルと、複数のコンデンサと、前記コンデンサにそれぞれ接続された複数のスイッチとを有し、
前記アンテナ回路の共振周波数は、前記共振周波数調整用データを用いて前記複数のスイッチをオン／オフすることにより調整する請求項１に記載の非接触通信装置。