專利名稱：非接觸式通信裝置、非接觸式ic卡以及移動信息終端的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于電子貨幣、運輸通關(ticket gate)之類的非接觸式通信裝置和非接觸式IC卡，特別涉及被有效地應用到比如用于IC卡的半導體裝置的技術。
背景技術：
根據國際標準IS0/IEC14443和IS0/IEC18092，具有非接觸式接口的IC卡被稱為 PICC，并執行與被稱為P⑶的讀/寫器的RF(射頻)通信。ISO代表國際標準化組織，IEC 代表國際電氣委員會(International Electrical Commission), PICC代表鄰近式感應卡 (proximity card)，PCD代表鄰近式耦合裝置。從P⑶到PICC的傳輸數據被定義為“下游數據”，從PICC到P⑶的傳輸數據被定義為“上游數據”。非接觸式通信的一般順序是Picc從PCD接收下游數據，執行內部處理， 并響應于下游數據將上游數據發送到P⑶。下游數據和上游數據的重復使得非接觸式通信成為可能。近些年，隨著應用的多樣化，PICC的內部處理時間(事務時間(transaction time))穩步增加。在PICC的內部處理中，處理時間可以隨著處理速度的增加而減少。也就是說， Picc的處理速度的增加使得能夠在PICC的發送和接收之間的周期期間實現多種處理。然而，PICC的消耗電流隨著PICC的內部處理速度的增加而增加。提供給PICC的功率是通過電磁感應從提供自PCD的載波產生的，因此允許進行非接觸式通信的通信距離隨著PICC消耗電流的增加而增加。盡管可以通過減小Picc的消耗電流來增加通信距離，但是為了減小消耗電流必須降低PICC的內部處理速度。也就是說，PICC的消耗電流和處理速度具有折衷關系，允許進行非接觸式通信的通信距離和處理速度具有折衷關系。應用到PICC的非接觸式通信裝置將從天線端子輸入的信號整流，并提供整流所得到的直流電至調節器以產生預定電平的源電壓。根據W02003/091819(專利文獻1)，如果確定流經作為調節器的電壓調節單元的直流電不小于預定電流，則執行控制以使得特定的電路(比如，協處理器)能夠工作。根據日本未審查專利公開No. 2005-191961(專利文獻2)，根據IC卡所接收的功率水平和IC卡中消耗的功率水平之間的相對幅度關系來控制 IC卡中的工作時鐘頻率。例如，如果半導體集成電路中消耗的功率水平比接收的功率水平小預定的量，則增加工作時鐘頻率。在相反的情況下，則降低工作時鐘頻率。根據日本未審查專利公開No. 2006-119693(專利文獻3)，為了監控接收的能量，參考輸入到天線端子的信號的接收電壓，并通過將接收的能量的裕量(margin)與控制規則進行比較，來計算所需處理速度以控制邏輯單元的處理速度，從而在保證非接觸式通信距離和高速處理之間相容性。

發明內容
以上專利文獻描述了用于根據接收功率狀態的檢測結果控制中央處理單元 (CPU)等的工作速度的技術。根據專利文獻1和2，可以檢測接收功率狀態的裕量，但這僅僅是相對裕量。在時鐘頻率增加而沒有比較大的裕量的情況下，認為，根據比如加速器 (accelerator)的外圍電路的工作情況，未提供足夠的功率。根據專利文獻3，為了接收功率的檢測狀態不受CPU等的工作狀態的影響，須在與包括整流器和調節器的功率生成系統不同的路徑中提供不同能量監控單元，并須增加新電路，該新電路用于通過將采樣的能量與控制規則相比較來確定CPU等的處理速度，這增加了電路尺寸及其功耗。發明人研究了根據來自天線端子的輸入而生成的直流電的剩余量(surplus)的檢測結果控制用于確定CPU和協處理器等的數據處理速度的時鐘信號的頻率，以盡可能減小電路尺寸。特別地，考慮到專利文獻3，多個檢測電路使用不同閾值來檢測流經調節器的剩余電流作為對于源電壓的直流電的剩余量。為了控制時鐘信號的頻率，從具有多個頻率的時鐘信號中選擇一個時鐘信號，所述多個頻率是通過分割13. 56MHz的通信載波頻率而獲得的。研究中發現了以下問題。第一個問題是，在由CPU、協處理器等執行發送/接收數據處理的情況下，直流電的剩余量根據在檢測操作期間工作的CPU等的工作頻率而變化。也就是說，根據CPU等的工作情況只能檢測相對的剩余量。例如，在非接觸式通信距離恒定和來自PCD的供電功率恒定的情況下，就CPU的頻率和流經調節器的剩余電流的關系而言，PICC的消耗電流隨著 CPU頻率的增加而增加，流經調節器的剩余電流量隨著CPU頻率的增加而減小，該剩余電流量是通過從來自P⑶的供電電流(IP⑶)中減去Picc的消耗電流而獲得的。因此，剩余電流的檢測信號根據工作中的CPU的頻率的設置值而變化；因此，須確定CPU的頻率所能夠增加到的頻率同時檢查工作中的CPU頻率和剩余電流的檢測信號時，這需要處理時間。如果 CPU被用于該確定，則CPU上的負荷增加。否則，需要特定的邏輯電路，這增加了電路尺寸。 特別地，在檢查工作中的CPU頻率和剩余電流的檢測信號的同時確定CPU的頻率所能夠增加到的頻率的過程中，須逐漸增加CPU頻率。隨著CPU頻率的增加，CPU等的消耗電流增加而剩余電流減小，因此，須在重復檢測剩余電流的同時逐漸改變頻率。在這個方面，如果CPU 的軟件被用于確定CPU等的頻率能夠增加到的頻率時，軟件開發成為IC卡供應商的較大負擔。第二個問題是，如果通信距離變大，則CPU頻率需要減小以確保正常工作。同樣在這種情況下，處理負荷不可避免地增加。另外，如果不減少處理時間，則不能通信的風險增加。第三個問題是，難以根據剩余電流優化CPU等的處理速度。具體地，不易于根據其它CPU數據處理情況和其它電路模塊(比如，PICC中的協處理器)的工作情況，在檢測剩余電流時估計消耗電流中的波動，從而使得在所述頻率的確定中需要比較大的裕量，這在提高數據處理效率方面是不夠的。本發明的一個目的是提供非接觸式通信裝置和IC卡，其能夠考慮到根據通信距離生成的直流電的剩余量實現時鐘信號頻率的控制，而在處理時間減少的同時不增加電路尺寸，并且可以對提高數據處理效率作出貢獻。從本申請的說明書和附圖的描述，本發明的上述及其它目的和新穎性特征將變得明顯。以下將簡要描述本申請中公開的發明的典型方面。其中包括用于檢測對于源電壓的直流電的剩余量的幅度的檢測單元，該源電壓由電壓生成單元生成，所述電壓生成單元用于從通過對從天線端子輸入的信號進行整流而獲得的所述直流電生成所述源電壓。工作在源電壓且對發送/接收信號執行數據處理的數據處理單元包括時鐘控制單元，該時鐘控制單元用于在時鐘信號頻率被設置為預定的參考頻率的狀態下根據檢測單元檢測的剩余量的幅度來確定用于數據處理的時鐘信號頻率。由于在檢測直流電的剩余量時數據處理單元消耗的功率由具體的參考頻率所確定，因此，直流電的剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。與檢測時不規定時鐘頻率的相對剩余量檢測相比較，可以在不損失精度的情況下在短時間確定數據處理單元的時鐘信號頻率，從而能夠使得執行與外部的非接觸式通信的非接觸式通信裝置中的內部數據處理時間 (事務時間)最小化。以下將簡要描述本申請中公開的發明的典型方面所獲得的效果?？梢钥紤]到根據通信距離生成的直流電的剩余量，實現時鐘信號頻率的控制，而不增加電路尺寸且減少了處理時間，并且可以有助于提高數據處理效率。


圖1為框圖，其示出了根據本發明的第一實施例的非接觸式通信裝置的示意結構。圖2為操作說明圖，其示出了非接觸式通信裝置在感生電動勢的操作功率(電力) 出現期間執行的系列處理，包括接收、發送、和內部處理。圖3為非接觸式通信裝置的狀態轉換圖。圖4為電路圖，其示出了電壓調節單元和電流檢測單元的具體實例。圖5為框圖，其示出了數據生成電路的邏輯結構。圖6為解釋圖，用于解釋根據電流檢測單元的剩余電流的檢測值而優化頻率的處
理的原理。圖7為時序圖，其示出了時鐘信號頻率的優化處理的操作時序。圖8為流程圖，其示出了圖7中的時鐘信號頻率的優化處理的順序。圖9為流程圖，其示出了用于圖8中的時鐘頻率的選擇控制的控制流程。圖10為框圖，其示出了時鐘發生器的基本結構。圖11為時序圖，其示出了在將輸入載波時鐘從分頻比2改變到分頻比4的情況下時鐘發生器的操作時序。圖12為時序圖示出了在將輸入載波時鐘從分頻比2改變到分頻比4的情況下時鐘發生器的操作時序。圖13為框圖，其示出了根據本發明第二實施例的非接觸式通信裝置的示意結構。圖14為框圖，其示出了根據第二實施例的數據生成電路的細節。圖15為時序圖，其示出了根據第二實施例的時鐘信號頻率的優化處理的操作。
圖16為流程圖，其示出了圖15中的時鐘信號頻率的優化處理的順序。圖17為流程圖，其示出了用于圖16中的時鐘頻率的選擇控制的控制流程。圖18為框圖，其示出了非接觸式通信裝置中的數據生成電路的實例，其選擇性地使用根據第一實施例的用于時鐘頻率優化處理的結構或根據第二實施例的用于時鐘頻率優化處理的結構。圖19為解釋圖，其示出了對其應用了該非接觸式通信裝置的作為非接觸式通信設備的IC卡。圖20為解釋圖，其示出了對其應用了該非接觸式通信裝置的作為另一個非接觸式通信設備的移動信息終端。
具體實施例方式1.實施例的概述首先概括了本申請中公開的發明的示例性實施例。在示例性實施例的概括描述中的帶有括號的附圖標號僅僅是由標號標出的元件的概念中所包含的一些的圖示說明。[1]基于獨立于數據處理單元的工作頻率的直流電的剩余量的測量結果的頻率控制根據本發明的示例性實施例的非接觸式通信裝置(1，1M)具有電壓生成單元 (20)、發送/接收單元O)、數據處理單元(6，6M)、和檢測單元(5)，該電壓生成單元用于從通過對輸入自天線端子(LA，LB)的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓(VDD)，該發送/接收單元以電壓生成單元生成的源電壓操作并通過天線端子執行發送/接收操作， 該數據處理單元以電壓生成單元生成的源電壓操作并且與系統時鐘信號(SCLK)同步地從由發送/接收單元接收的信號和要由發送/接收單元發送的信號以及時鐘信號(CLK)執行數據處理，該檢測單元用于檢測對于電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度。數據處理單元具有接口電路(7)和時鐘控制單元(11，11M)，所述接口電路(7)用于傳遞來自和去往發送/接收單元的數據，所述時鐘控制單元(11，11M)用于根據在系統時鐘信號的頻率被設置為參考頻率的狀態下檢測單元檢測的剩余量的幅度來確定用于數據處理的系統時鐘信號的頻率。由于在檢測直流電的剩余量的時候數據處理單元的系統時鐘信號頻率被設置為預定的參考頻率，因此，在檢測直流電的剩余量的時候數據處理單元所消耗的功率通過具體的參考頻率而定。因而，直流電的剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。與檢測時不規定系統時鐘頻率的檢測相對剩余量的情況相比較，能夠在不損失精度的情況下在短時間內確定數據處理單元的系統時鐘信號頻率。這是因為不必在重復剩余電流的檢測的同時逐漸改變頻率。從而，能夠減少執行與外部的非接觸式通信的非接觸式通信裝置中的內部數據處理時間(事務時間)。進一步地，由于檢測單元基于電壓生成單元中生成的直流電的剩余量檢測幅度，沒有必要增加大的電路用于該檢測。[2]采用在直流電剩余量內可選的高頻率在根據項[1]的非接觸式通信裝置中，時鐘控制單元在由檢測單元檢測的剩余量的幅度所允許的范圍內選擇高頻率的系統時鐘信號。這能夠增加數據處理單元的數據處理速度。
[3]參考查找表在根據項[2]的非接觸式通信裝置中，時鐘控制單元具有查找表(LUTBL)，該查找表用于為每個檢測結果存儲與檢測單元的檢測結果相對應選擇的系統時鐘信號的頻率數據，并且利用該檢測結果通過參考來自查找表的相應頻率數據來確定系統時鐘信號頻率。這能夠簡化確定系統時鐘頻率的控制。[4]在低功耗狀態下根據來自接口電路的指令執行頻率控制在根據項[1]的非接觸式通信裝置中，根據來自接口電路(7)的指令，在由發送/ 接收電路執行的發送/接收操作期間，數據處理單元(6)采取低功耗狀態，在該低功耗狀態，系統時鐘信號被設置為低頻率。在低功耗狀態下，根據來自接口電路的指令，時鐘控制單元(11)根據檢測單元檢測的電流的剩余量的幅度增加系統時鐘信號的頻率，并解除低功耗狀態。以此，能夠響應于來自接口電路的解除低功耗狀態的指令，通過根據檢測的直流電剩余量的幅度增加系統時鐘頻率而離開低功耗狀態進入正常操作狀態。因而，能夠將數據處理單元的系統時鐘信號頻率優化，作為解除低功耗狀態的處理的一部分，從而在發送/ 接收單元執行的發送/接收操作之間的間隔內，在數據處理單元執行的數據處理開始處， 為接收的功率執行系統時鐘信號頻率的優化。[5]將低功耗狀態下的系統時鐘頻率設置為參考頻率在根據項W]的非接觸式通信裝置中，在數據處理單元的低功耗狀態下時鐘信號的頻率被設置為參考頻率。以此，能夠響應于來自接口電路的用于解除低功耗狀態的指令而容易地檢測在參考頻率下的直流電的剩余量的幅度，并且從低功耗狀態離開進入正常操作狀態。[6]根據CPU的設置執行頻率控制在根據項[1]的非接觸式通信裝置中，數據處理單元(6M)具有用于執行指令的中央處理單元(10)。響應于來自中央處理單元的指令，時鐘控制單元執行處理，該處理用于根據在將系統時鐘信號的頻率設置為參考頻率的狀態下檢測單元檢測的剩余量的幅度確定系統時鐘信號頻率。能夠通過根據中央處理單元的操作程序以任意時序檢測直流電的剩余量的幅度來優化系統時鐘信號頻率。[7]響應于接收處理結束通知設置寄存器在根據項W]的非接觸式通信裝置中，響應于來自接口電路的發送/接收處理的結束通知，中央處理單元設置時鐘控制單元中的控制數據，并且時鐘控制單元根據所設置的控制數據執行定時器操作，并在定時器操作開始時間點和隨后的超時出現時間點執行確定系統時鐘信號的頻率的處理。以此，能夠在由發送/接收單元執行的發送/接收操作之間的間隔內，在數據處理單元執行的數據處理的每次開始和設置的超時時，為接收的功率多次執行系統時鐘信號頻率的優化。[8]用于使能定時器和設置間隔的寄存器在根據項[7]的非接觸式通信裝置中，時鐘控制單元具有寄存器(13M)，在該寄存器中由中央處理單元可變地設置作為控制數據的超時間隔和用于定時器操作的使能位(位 SIG6)。能夠根據中央處理單元的操作程序任意設置超時時間和超時數量。[9]載波時鐘信號的分頻在根據項[1]的非接觸式通信裝置中，時鐘控制單元具有時鐘發生器(14)，該時鐘發生器接收通過從天線端子輸入的信號中提取載波分量而生成的載波時鐘信號，通過對輸入的載波時鐘信號分頻來生成具有不同頻率的多個系統時鐘信號，并且選擇和輸出具有時鐘選擇數據指定的頻率的系統時鐘信號；寄存器(13，13M)，其將存儲的時鐘選擇數據提供給時鐘發生器；以及數據生成電路(12，12M)，其用于根據檢測單元檢測的剩余量的幅度生成時鐘選擇數據。由中央處理單元或數據生成電路生成的時鐘選擇數據被可重寫地設置在寄存器中。能夠基于由中央處理單元或數據生成單元基于直流電的剩余量的幅度設置的時鐘選擇數據，確定被提供到數據處理單元的系統時鐘信號的頻率，從而能夠基于直流電的剩余量的幅度靈活地確定系統時鐘頻率。[10]無縫時鐘切換在根據項[9]的非接觸式通信裝置中，時鐘發生器具有計數器(41，44)和邏輯電路(43，45-48)，該計數器用于重復對載波時鐘信號的周期計數的操作直到根據時鐘選擇數據指定的分頻比的值，該邏輯電路用于與載波時鐘信號的周期同步地并且與根據時鐘選擇數據指定的分頻比的計數器的預定計數值的變化同步地，生成與分頻比相對應的系統時鐘信號。由于具有不同分頻比的系統時鐘信號的每一個與載波時鐘信號周期同步生成，因此，可以實現無縫時鐘切換。[11]電壓生成單元和檢測單元在根據項[1]的非接觸式通信裝置中，電壓生成單元具有整流器電路(3)，其用于對從天線端子輸入的信號整流；和調節器G)，其用于通過對通過整流器電路整流而得到的直流電進行調節而生成源電壓。檢測單元生成作為剩余量的幅度的信號，該信號以多個位指示流經調節器的剩余電流的幅度。能夠容易地以所要求的精度獲得剩余電流的幅度。[12]在低功率狀態下基于直流電的剩余量的測量結果頻率控制根據發明另一個實施例的非接觸式通信裝置(1)具有電壓生成單元、發送/接收單元、數據處理單元(6)、以及檢測單元。該電壓生成單元用于從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓。該發送/接收單元以電壓生成單元生成的源電壓操作并通過天線端子執行發送/接收操作。該數據處理單元以電壓生成單元生成的源電壓操作，生成由發送/接收單元接收的信號和要由發送/接收單元發送的信號以及時鐘信號(CLK)，與系統時鐘信號(SCLK)同步地執行數據處理，并且在由發送/接收單元執行的發送/接收操作期間被通過接口電路置于低功耗狀態，在該低功耗狀態下，時鐘信號被設置為低頻率。該檢測單元用于檢測對于電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度。在低功耗狀態下，響應于來自接口電路的指令，數據處理單元在由檢測單元檢測的剩余量的幅度允許的范圍內增加時鐘信號的頻率，并解除低功耗狀態。由于在檢測直流電的剩余量的時候，數據處理單元的系統時鐘信號頻率在低功耗狀態下被設置為預定的低頻率，因此，在檢測直流電的剩余量時數據處理單元消耗的功率通過頻率確定，并且直流電的剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。因此，如項[1]中那樣地，不需要在重復剩余電流的檢測的同時逐漸改變頻率，并且能夠在不損失精度的情況下在短時間內確定數據處理單元的系統時鐘信號頻率。進一步地，由于能夠響應于來自接口電路的用于解除低功耗狀態的指令根據檢測的直流電的剩余量的幅度增加系統時鐘信號頻率，來從低功耗狀態離開進入正常操作狀態；因此，如項W]中那樣地，能夠將數據處理單元的系統時鐘信號頻率優化，作為用于解除低功耗狀態的處理的一部分，從而在發送 /接收單元執行的發送/接收操作之間的間隔內，在數據處理單元執行的數據處理的開始處，為接收的功率執行系統時鐘信號頻率的優化。從而，能夠減少執行非接觸式通信裝置中與外部的非接觸式通信的內部數據處理時間(事務時間)。進一步地，由于檢測單元基于電壓生成單元中生成的直流電的剩余量檢測幅度，不需要增加大電路來用于該檢測。[13]根據CPU指令基于參考頻率處的直流電的剩余量的測量值的頻率控制根據本發明另一個實施例的非接觸式通信裝置(IM)具有電壓生成單元、發送/接收單元、數據處理單元(6M)、以及檢測單元。該電壓生成單元用于從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓。該發送/接收單元以電壓生成單元生成的源電壓操作，并通過天線端子執行發送/接收操作。該數據處理單元以電壓生成單元生成的源電壓操作，生成由發送/接收單元接收的信號和要由發送/接收單元發送的信號以及時鐘信號，并且與系統時鐘信號(SCLK)同步執行數據處理。該檢測單元用于檢測對于電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度。數據處理單元具有用于執行指令的中央處理單元，在數據處理期間以中央處理單元指定的時序將系統時鐘信號的頻率設置為預定的參考頻率，獲取來自檢測單元的剩余量的幅度，并在所獲取的剩余量的幅度允許的范圍內選擇高頻率或低頻率的系統時鐘信號。由于在檢測直流電的剩余量的時候，數據處理單元的系統時鐘信號頻率被設置為預定的參考頻率，因此在檢測直流電剩余量的時候數據處理單元所消耗的功率通過參考頻率而定，并且直流電的剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。因此，如項[1]中那樣地，不需要在重復檢測剩余電流的同時逐漸改變頻率，并且能夠在不損失精度的情況下在短時間內確定數據處理單元的系統時鐘信號頻率。進一步地，如[6]中那樣地，能夠根據中央處理單元的操作程序，通過以任意時序檢測直流電的剩余量的幅度，來將系統時鐘信號頻率優化。從而，能夠減少執行與外部的非接觸式通信的非接觸式通信裝置中的內部數據處理時間(事務時間)。進一步地，由于檢測單元基于電壓生成單元中生成的直流電的剩余量檢測幅度，因此不需要增加用于該檢測的大電路。[14] IC 卡根據發明另一個實施例的IC卡(60)具有板(61)、在板上形成的天線、以及具有耦合到天線的天線端子的非接觸式通信電路。該非接觸式通信電路具有電壓生成單元、發送 /接收單元、數據處理單元、以及檢測單元。該電壓生成單元用于從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓。該發送/接收單元以電壓生成單元生成的源電壓操作，并通過天線端子執行發送/接收操作。該數據處理單元以電壓生成單元生成的源電壓操作，生成由發送/接收單元接收的信號和要由發送/接收單元發送的信號以及時鐘信號，與系統時鐘信號(SCLK)同步地執行數據處理。該檢測單元用于檢測對于電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量地幅度。數據處理單元具有時鐘控制單元，該時鐘控制單元用于根據在系統時鐘信號的頻率被設置為預定地參考頻率的狀態下檢測單元檢測的剩余量地幅度來確定用于數據處理的系統時鐘信號的頻率。由于在檢測直流電的剩余量的時候，數據處理單元的系統時鐘信號頻率被設置為預定地參考頻率，因此在檢測直流電地剩余量的時候數據處理單元所消耗的功率由具體的參考頻率而定，并且直流電的剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。因此，與項[1]中那樣地，不需要在重復檢測剩余電流的同時逐漸改變頻率，并且能夠在不損失精度的情況下在短時間內確定數據處理單元的系統時鐘信號頻率。從而，能夠減少執行與外部的非接觸式通信的非接觸式通信裝置中的內部數據處理時間(事務時間)。進一步地，由于檢測單元基于電壓生成單元中生成的直流電的剩余量檢測幅度，因此不需要增加用于該檢測的大電路。[15]移動信息終端根據發明的另一個實施例的移動信息終端(80)包括外殼(81)、信息處理系統 (82)、非接觸式通信裝置(1，1M)、以及耦合到非接觸式通信裝置的天線(Li)。非接觸式通信裝置包括電壓生成單元、發送/接收單元、數據處理單元、以及檢測單元。該電壓生成單元用于從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓。該發送/ 接收單元以電壓生成單元生成的源電壓操作，并通過天線端子執行發送/接收操作。該數據處理單元以電壓生成單元生成的源電壓操作，生成由發送/接收單元接收的信號和要由發送/接收單元發送的信號以及時鐘信號，并且與系統時鐘信號(SCLK)同步地執行數據處理。該檢測單元用于檢測對于電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度。數據處理單元具有時鐘控制單元，該時鐘控制單元用于根據在系統時鐘信號的頻率被設置為預定的參考頻率的狀態下檢測單元檢測的剩余量的幅度來確定用于數據處理的系統時鐘信號的頻率。在時鐘信號頻率優化上，項[15]提供了與項[14]相同的操作效果。2.實施例的細節以下將更詳細地描述實施例。第一實施例圖1示出了根據發明第一實施例的非接觸式通信裝置1的示意結構。使用MOS集成電路制造技術將圖1所示的非接觸式通信裝置1形成在由例如單晶硅構成的單個半導體襯底之上，然而不限于此。非接觸式通信裝置1執行與比如讀/寫器(未示出)的外部裝置的RF通信。如圖2所示，非接觸式通信裝置1以通過接近外部裝置而獲得的感生電動勢的電力操作，并在提供了可操作的電力的期間執行“接收”、“發送”，和“內部處理”，所述“接收”是接收從外部裝置發送到非接觸式通信裝置1的數據，所述“發送”是將數據從非接觸式通信裝置1發送到外部裝置，所述“內部處理”比如接收數據和發送數據的數據處理。接收、發送、和內部處理被串行地執行，但并不限于此。在圖1中，非接觸式通信裝置1具有其間耦合天線Ll的第一天線耦合端子LA和第二天線耦合端子LB ；電壓生成單元20，其用于從通過對輸入自天線端子LA和LB的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓VDD;發送/接收單元(RX/TX)2，其以電壓生成單元20生成的源電壓VDD操作，并通過天線端子LA和LB執行發送/接收操作；數據處理單元6，其以電壓生成單元20生成的源電壓VDD操作，并與系統時鐘信號SCLK同步地對由發送/接收單元2接收的信號和要由發送/接收單元2發送的信號執行數據處理；以及電流檢測單元(PWR) 5，其用于檢測對于電壓生成單元20生成的源電壓VDD的直流電的剩余量地幅度，并將其提供到數據處理單元6。電壓生成單元20包括整流器電路(RECT)3、作為調節器的電壓調節單元(REG)4、 和平滑電容器Cl。整流器電路3對由設置于非接觸式通信裝置1的天線Ll所接收的交流信號整流，并且平滑電容器Cl將整流器電路3整流的電壓平滑為直流電壓。電壓調節單元 4監視直流電壓電平以調節源電壓VDD的電平，以使得源電壓不超過構成耦合到該直流電壓的電路的元件的耐受電壓。由電壓調節單元4調節的源電壓VDD和地電壓VSS被作為操作電源提供到數據處理單元6、電流檢測單元5以及發送/接收單元2。電流檢測單元5確定流經電壓調節單元4的電流SIGl等于或大于預定電流，并輸出多位檢測信號SIG2。檢測信號SIG2被用于數據處理單元6的系統時鐘信號SCLK的頻率控制等。數據處理單元6典型地與系統時鐘信號SCLK同步地操作，并具有接口電路(I/ F) 7，用于傳送來自/去往發送/接收單元2的數據，比如接收數據和發送數據；用于執行程序的中央處理單元(CPU) 10 ；被用作比如CPU 10的操作區的RAM 9 ；用于存儲CPU 10執行的程序和控制數據等的ROM ；由閃存或EEPROM等構成的存儲器單元(MRY) 9 ；具有其它邏輯功能的邏輯電路(LGC)例如，定時器和DSP等；以及，時鐘控制單元11。發送/接收單元2包括接收單元和發送單元。接收單元將被疊加到與非接觸式通信裝置耦合的天線Ll所接收的交流信號上的信息信號解調為數字信息信號，該數字信息信號被提供給接口電路7。接收單元還具有通過從接收信號提取載波分量的生成載波時鐘信號CLK的功能。另一方面，發送單元接收從接口電路7輸出的數字信息信號并生成交流信號，以將其通過天線Ll輸出到外部。圖3為非接觸式通信裝置1的狀態轉換圖。如果沒有來自外部裝置的載波信號， 非接觸式通信裝置1處于“載波關閉狀態”。如果從天線Ll提供了載波信號，則電壓調節單元4將通過對載波信號整流和平滑而生成的源電壓VDD提供給數據處理單元6、發送/接收單元2、和電流檢測單元5。即使輸入了載波信號，如果源電壓VDD不夠穩定，則非接觸式通信裝置1進入“重置狀態”。如果源電壓VDD足夠穩定，則解除數據處理單元6的重置，以使得非接觸式通信裝置1轉換到“內部處理狀態”。在內部處理狀態下，CPU 10設置數據處理單元6的接收操作的內部狀態，使得非接觸式通信裝置1可以轉換到用于接收從外部裝置輸出的數據(下游數據)的“接收狀態”。在該“接收狀態”下，從外部裝置輸出的下游數據通過接口電路7臨時存儲在存儲器單元9的緩沖區。在接收結束之后，非接觸式通信裝置1再次轉換到內部處理狀態，并且CPU 10處理存儲在存儲器單元9中的下游數據，生成將被發送到外部裝置的上游數據，并將其存儲到存儲器單元9中。然后，CPU 10設置數據處理單元6的發送操作的內部狀態，使得非接觸式通信裝置1可以轉換到“發送狀態”并發送數據(上游數據)到外部裝置。在發送結束之后，非接觸式通信裝置1再次轉換到內部處理狀態，并且第一非接觸式通信結束。為了必要的非接觸通信，重復下游數據和上游數據的這些接收和發送。然而，如果與外部裝置的非接觸式通信距離變大，未提供足夠的電力， 因此無論內部狀態是何狀態，非接觸式通信裝置1都轉換到重置狀態。圖4示出了電壓調節單元4和電流檢測單元5的具體實施例。通過天線Ll接收的交流信號被施加到天線端子LA和LB之間，整流器電路3整流該交流信號并輸出電流IIN。 電流IIN對平滑電容器Cl充電，從而產生平滑的直流電壓作為源電壓VDD，其提供操作電流 ILOAD到與其耦合的電路。電壓調節單元4由電阻器Rl和R2、參考電壓源VREF、運算放大器Al、和電壓調節 MOS晶體管MREG構成，并且調節流經電壓調節MOS晶體管MREG的電流，使得源電壓VDD不超過預定電壓電平(VREFX (Rl+R2)/R2)，從而抑制源電壓VDD的電平中的不期望的上升。 具體地，當耦合到源電壓VDD的電路的操作所需的電流(IA+IB+IL0AD)小于從整流器電路 3提供的電流IIN時，電壓調節單元4執行調節從而增加流經電壓調節MOS晶體管MREG的電流IREG，因此，進行操作以便將源電壓VDD維持在預定的電壓電平。當天線端子LA和LB 之間所提供的電力增加時，從整流器電路3輸出的電流IIN增加，使得流經MOS晶體管MREG 的電流IREG增加。因此，電流IREF代表與剩余電力對應的剩余電流。從整流器電路3提供的電流IIN是電壓調節單元4的消耗電流IA、流經電壓調節MOS晶體管MREG的電流IREG、 電流檢測單元5的消耗電流IB、和對其提供了源電壓VDD的電路的消耗電流ILOAD之和。 消耗電流IA和IB為穩定的電流，電流ILOAD為根據以之操作的電路的操作狀態而變化的電流，而電流IREF為過剩電流(excess current)，該過剩電流被下拉至地電壓VSS以將源電壓VDD維持在如上所述的預定電平。電流檢測單元5由4個電流檢測單元電路P0-P3構成，并且其是用于使用提供到電壓調節MOS晶體管MREG的柵極端子的電壓來檢測流經電壓調節MOS晶體管MREG的電流的量的電路；然而不限于此。檢測單元電路P0-P3的檢測信號SIG2W]、SIG2[1]、SIG2[2]、 和SIG2[3]為4比特，并被集體稱為檢測信號SIG2。電流檢測單元電路PO將流經在柵極端子接收電壓調節MOS晶體管MREG的柵極電壓的MOS晶體管MO的電流與來自參考電流源IO的恒定電流相比較，并生成檢測信號 SIG2
。更具體地，如果流經MOS晶體管MO的電流小于參考電流10，則SIG2
=“L”(低電平)。如果流經MOS晶體管MO的電流大于參考電流10，則SIG2
=“『’(高電平)。 參考符號INV0-INV3代表反相器。由于MOS晶體管MO被電流鏡耦合到電壓調節MOS晶體管MREG的柵極端子處，因此，電流檢測單元電路PO檢測流經電壓調節MOS晶體管MREG的電流(剩余電流)IREG。具體地，在MOS晶體管MO的尺寸為電壓調節MOS晶體管MREG尺寸的1/N倍的情況下，電流檢測單元電路PO等效地將流經電壓調節MOS晶體管MREG的電流 IREG與參考電流IO的N倍相比較。因此，如果電流IREG等于或大于參考電流IO的N倍， 則檢測信號SIG2
變為“H”。電流檢測單元電路P1-P3以與電流檢測單元電路PO相同的方式配置。然而，通過改變參考電流10-13的電流值和MOS晶體管M0-M3的尺寸，能夠單獨地設置檢測信號 SIG2
-SIG2[3]的檢測電平。進一步地，通過精細地調整參考電流源10-13的電流量，能夠最優地調節電流檢測信號的檢測量。剩余電流的幅度由4-比特的檢測信號SIG2W]、 SIG2[1]、SIG2[2]、和 SIG2[3]的值檢測。圖1所示的時鐘控制單元11包括時鐘發生器14、寄存器(CREG) 13、和數據生成電路12。時鐘發生器14接收通過從輸入自天線端子LA和LB的信號中提取載波分量而生成的載波時鐘信號CLK，通過對輸入的載波時鐘信號CLK分頻來生成具有不同頻率的多個時鐘信號，選擇由時鐘選擇數據指定的頻率的時鐘信號，并將其作為系統時鐘信號SCLK輸出。例如，在載波時鐘信號CLK的頻率為13. 56MHz的情況下，可以由選擇數據指定的系統時鐘信號SCLK的頻率為(但不限于)最小565kHz,以及1. 13MHz的整數倍，直至13. 56MHz。 寄存器13存儲提供給時鐘發生器14的時鐘選擇數據和用于數據生成電路12的使能位等。 CPU 10或數據生成電路12在寄存器13中設置時鐘選擇數據。例如，根據程序描述，CPU 10 在寄存器中設置時鐘選擇數據。在轉換到低功耗狀態的時候，CPU 10執行存儲指令以設置用于設置預定的低頻率的時鐘選擇數據。在數據生成電路12生成并設置時鐘選擇數據的情況下，CPU 10設置使能位，其斷言使能信號SIG5。在使能信號SIG5被斷言的同時，數據生成電路12與信號SIG4的斷言時序同步地參考電流檢測信號SIG2，生成與所參考的值相對應的時鐘選擇數據，并使用信號SIG8將該時鐘選擇數據存儲在寄存器13中。因此，系統時鐘信號SCLK被改變為信號SIG8指定的頻率。更具體地，使用信號SIG8在寄存器中設置的時鐘設置數據SIG8A被提供給時鐘發生器 14，該時鐘發生器將系統時鐘信號SCLK的頻率改變為信號SIG8指定的頻率。圖5示出了數據生成電路12的邏輯結構。響應于通過與(AND)門的接收結束信號SIG4和使能信號SIG5的與(AND)信號，單脈沖發生器(one-pulse generator) 31生成脈沖作為時鐘調節周期信號SIG7。在信號SIG7的脈沖周期期間，接收脈沖SIG7的時鐘控制電路32參考電流檢測信號SIG2，并使用查找表LUTBL等輸出時鐘設置信號SIG8。信號SIG4為這樣的信號當圖2所示的發送處理或接收處理的結束通知數據被利用信號SIG3從發送/接收單元2通知到接口電路7時，接口電路7利用該信號通知接收結束。在發送操作或接收操作期間數據處理單元6被設置為具有最少功能的低功耗狀態(睡眠狀態)的情況下，在發送處理或接收處理結束之后，數據處理單元6需要解除低功耗狀態并對接收數據或發送數據執行數據處理。將信號SIG4斷言以解除低功耗狀態。響應于此， 數據生成電路12在寄存器13中設置用于改變系統時鐘信號SLCK的頻率的數據。在數據設置結束之后，中斷請求使得CPU 10開始數據處理，并且數據處理單元6從低功耗狀態返回到數據處理操作狀態。在從低功耗狀態返回(轉換)到數據處理狀態的時候，CPU 10訪問接口電路7以使信號SIG4無效。當數據生成電路12參考電流檢測信號SIG2并生成新的時鐘選擇數據時，系統時鐘信號SCLK的頻率被統一設置為在低功耗狀態所要選擇的預定的低頻率(預定的參考頻率)，比如，1. 13MHz。因此，在參考電流檢測信號SIG2的時候數據處理單元所消耗的功率通過該參考頻率確定，并且直流電的剩余量可以通過電流檢測信號SIG2檢測作為絕對剩余量。因此，數據生成電路12具有查找表LUTBL，該查找表預先存儲電流檢測信號SIG2的解碼值以及相應頻率的時鐘選擇數據，并且數據生成電路12據此可以唯一地確定時鐘選擇數據。不同于檢測時不指定時鐘頻率的檢測相對剩余量的情況， 不需要在重復檢測剩余電流的同時逐漸改變頻率，并且能夠在不損失精度的情況下在短時間內確定數據處理單元6的時鐘信號頻率。由于短時間確定，因此能夠減少執行與外部的非接觸式通信的非接觸式通信裝置1中的數據處理單元6的數據處理時間(事務時間)。 進一步地，由于電流檢測單元5根據電壓生成單元20中生成的直流電的剩余信號SIGl檢測幅度，因此不需要增加用于該檢測的大電路。在下文中將更詳細地描述在解除低功耗狀態的時候改變系統時鐘信號SCLK的頻率的操作。在非接觸式通信裝置1中，為了不使數據處理單元6由于接收操作期間的噪聲而誤操作，將數據處理單元6設置在待機狀態作為所述低功耗狀態。例如，響應于接收操作結束通知，將系統時鐘信號SCLK設置為重新進行數據處理所需的最低頻率(比如1. 13MHz)， 并且用于提供操作源電壓VDD到全部或部分的在待機狀態下不需要操作的邏輯電路8的路徑被關斷。為了設置待機狀態，例如CPU 10執行待機指令以寄存器13中設置用于選擇 1. 13MHz的頻率的時鐘選擇數據，并執行部分電源關閉操作。這使得在接收操作期間能夠抑制非接觸式通信裝置1的消耗電流并保持消耗電流ILOAD恒定。具體地，如果來自外部裝置的發送功率恒定，則由于在待機狀態下電流檢測單元5檢測在系統時鐘信號SCLK的恒定頻率(1. 13MHz)下的電流，因此電流檢測值可以被視為與相對于最大通信距離dm的裕量距離對應的電流值，如圖6所示。如果D表示非接觸式通信裝置的時鐘頻率為零的情況下的通信距離，“a”表示非接觸式通信裝置的每赫茲消耗電流，“f”表示系統時鐘信號SCLK的頻率， 則非接觸式通信裝置可以執行非接觸式通信的距離上限“d”可以表示為“d = -aXf+D”。 由于在通信距離和剩余電流的幅度之間存在關聯，因此能夠根據電流操作單元5的與時鐘頻率調節操作(時鐘調節周期)中的D-d相對應的檢測值確定頻率“f”。例如，假設系統時鐘信號SCLK的頻率被設置為6. 78MHz，然而不限于此。由于f = 6. 78MHz而“a”=恒量，因此D-d的值被唯一地確定。也就是說，頻率“f”可以由電流檢測單元5的與大于D-d的值對應的電流值確定。原理關系如圖6所示。利用這個原理關系，通過在接收操作結束之后立即鎖存電流檢測信號SIG2并設置與該電流檢測信號對應的系統時鐘信號SCLK的頻率，非接觸式通信裝置1可以檢測剩余電流而不受CPU頻率的影響，并且將系統時鐘信號SCLK的頻率優化。如上所述，用于確定正常數據處理狀態下的時鐘信號頻率的操作模式(內部處理狀態頻率調節模式、頻率調節模式、頻率優化模式、自動時鐘調節模式)由反映寄存器13 的設置狀態的信號SIG5確定。如果SIG5 = “H”，則選擇該操作模式，而如果SIG5 = “L”， 則不選擇該操作模式。圖7示出了時鐘信號頻率的優化處理的操作時序。圖8示出了時鐘信號頻率的優化處理的順序流程圖。圖9示出了用于時鐘頻率的選擇控制的控制流程圖。在圖7中，“睡眠(SLEEP) ”表示低功耗狀態，“激活(ACTIVE) ”表示數據處理單元 6的正常操作狀態。考慮到發送和接收期間感生電動勢的改變和下降，低功耗狀態下的數據處理單元6的系統時鐘信號SCLK的頻率被設置為1. 13MHz，然而不限于此。當接收操作結束時，即，接收結束信號SIG4的高電平被提供給數據生成電路12(時間t2)并且使能信號SIG5為“H”時，單脈沖發生器31操作以改變用于時鐘頻率調節操作的時鐘調節周期信號SIG7的脈沖(時間t2到t3)。時鐘調節周期信號SIG7的“H”周期為時鐘調節周期。因此，在圖7中，頻率被改變為6. 78MHz，低功耗狀態被解除(時間t4)，并且數據處理單元6 開始接收數據的內部處理。也就是說，在接收操作結束時，在低功耗狀態被維持下執行時鐘信號的優化，然后解除低功耗狀態。如果在接收結束之后時鐘調節信號SIG5為“L”，則時鐘調節周期信號SIG7保持無效。單脈沖發生器31不操作。在圖7中，STl表示內部處理狀態，ST2表示接收狀態，ST3表示內部處理狀態，并且示出了這些狀態與圖8中的步驟S1-S6 之間的對應關系。在圖8中，當數據處理單元6的重置被解除，裝置1轉換到內部處理狀態(STl)。 在內部處理狀態STl下，作為與時鐘優化處理相關的處理，CPU 10執行將用于接收結束之后允許時鐘調節功能的值寫入寄存器13中的使能位的操作(Si)，從而使得時鐘調節使能信號SIG5的輸出被斷言為“H” (S2)。然后，裝置1從內部處理狀態STl轉換為接收狀態ST2。作為與時鐘優化處理相關的處理，在接收數據的接收結束之后，接收結束信號SIG4被輸出(S3)，使得單脈沖發生器 31操作以輸出時鐘調節周期信號SIG7(S4)。然后，時鐘控制電路32開始時鐘頻率優化處理(SO。進一步地，經過了，具有通過時鐘控制電路32的時鐘頻率優化處理而改變的時鐘頻率的系統時鐘信號SCLK的穩定化的周期(S6)。在穩定化之后，低功耗狀態被解除，并且裝置1從接收狀態ST2轉換為內部處理狀態ST3。圖9所示的時鐘頻率優化處理S5在時鐘調節周期信號SIG7的“H”周期中執行。 在圖9中，電流檢測信號SIG2包括4位，并且從5個頻率中選擇一個頻率以用于時鐘頻率優化；然而不限于此。當時鐘調節周期信號SIG7變為“H”時，時鐘控制電路32開始操作(S10)。首先，時鐘控制電路32將來自電流檢測單元5的電流檢測信號SIG2 (SIG[3]-SIG2 W])鎖存(Sll)。 然后，時鐘控制電路32解碼鎖存的信號以確定哪個位為“H”(S12、S14、S16、S18)。根據解碼值，時鐘控制電路32選擇最優頻率并輸出時鐘設置信號SIG8以設置時鐘(S13、S15、S17、 S19、S21)。例如，如果電流檢測信號的位3(SIG2[3])為“H”，則將系統時鐘信號SCLK的頻率設置為6. 78MHz。如果電流檢測信號的位2(SIG2[2])為“H”，則系統時鐘信號SCLK的頻率被設置為4. 52MHz。如果電流檢測信號的位1 (SIG2[1])為“H”，則系統時鐘信號SCLK的頻率被設置為2. 26MHz 0如果電流檢測信號的位0(SIG2W])為“H”，則系統時鐘信號SCLK 的頻率被設置為1. 13MHz。如果系統時鐘信號SCLK的全部位為“L”，則系統時鐘信號SCLK 的頻率被設置為565kHz。也就是說，系統時鐘信號SCLK的頻率根據電流檢測信號SIG2的狀態被設置為更高或更低的頻率。然后，時鐘控制電路的操作結束(S22)。在時鐘頻率優化處理S5中，這些操作使得能夠在解除低功耗狀態之后將CPU 10 的操作時鐘頻率設置為所需的頻率，而在低功耗狀態下，CPU 10的操作時鐘頻率被維持在預定時鐘頻率。在時鐘頻率的設置操作結束之后，例如，在時鐘頻率穩定化的周期經過之后，數據接口電路7向CPU 10提出中斷請求，使得裝置1從低功耗狀態轉換為可操作狀態。圖10示出了時鐘發生器14的基本結構。圖10所示的時鐘發生器14為可以自由地設置系統時鐘SCLK的頻率而在任何時間都不輸出故障的機構。時鐘設置數據SIG8A和載波時鐘信號CLK被提供給時鐘發生器14。由數據生成電路12利用信號SIG8在寄存器中設置時鐘設置數據SIG8A，或由CPU 10在寄存器13中設置時鐘設置數據SIG8A。在圖10的結構實例中，如果時鐘設置數據SIG8A = H’ 0，則指定分頻比為2 ；如果時鐘設置數據SIG8A = H’ 1，則指定分頻比為3 ；而如果時鐘設置數據SIG8A =H' 2，則指定分頻比為4。附圖標記40表示用于數據SIG8A的延遲電路，并且延遲的數據SIG9的延遲為載波時鐘信號CLK的一個周期。計數器41對載波時鐘信號CLK進行計數。如果數據SIG9 = H’ 0(分頻比為2)，則在計數值H’ 1的下一個周期中計數器41被清零，如果數據SIG9 = H’ 1 (分頻比為3)，則在計數值H’ 2的下一個周期中計數器41被清零，而如果數據SIG9 = H’ 2 (分頻比為4)，則在計數值H’ 3的下一個周期中計數器41被清零。根據所提供的延遲的數據SIG9的解碼結果和輸入基數信號SIGlO的值，設置(set)解碼器43和重置(reset)解碼器44控制輸出信號SIGll和SIG12的脈沖波形。如果數據SIG9 = H’0 (分頻比為2) 或者數據SIG9 = H，1 (分頻比為3)，則在計數值SIGlO = H，0的周期期間，信號SIGll處于高電平，而如果數據SIG9 = H’2(分頻比為4)，則在計數值SIGlO = H’ 1的周期期間，信號SIGll處于高電平。觸發器45生成與信號SIGll的下降沿同步上升并且與信號SIG12 的下降沿同步下降的信號SIG14。如果數據SIG9為偶數(分頻比為偶數)，則解碼器43輸出低電平，并且如果數據SIG9為奇數(分頻比為奇數)，則解碼器43輸出高電平。在分頻比為偶數的情況下，OR(或)門46的輸出被固定到高電平，從而AND(與)門48輸出信號 SIG14的脈沖波形作為系統時鐘信號SCLK。在分頻比為奇數的情況下，延遲電路47通過將信號SIG14延遲載波時鐘信號CLK的半周期而生成延遲的信號SIG15，并且AND門48輸出信號SIG14和SIG15的AND (與)信號作為系統時鐘信號SCLK的脈沖波形。圖11示出了在將輸入載波時鐘CLK從分頻比2改變為分頻比4的情況下時鐘發生器14的操作作時序。當輸入設置數據SIG8A時，時鐘發生器14將輸入數據延遲CLK的一個周期，并鎖存該延遲的數據，從而生成延遲的數據SIG9。在這時，計數器41重新開始計數操作，計數值被重置為初始值H’ 0。被計數器41重置的計數值根據延遲的數據SIG9的值而不同。在分頻比為4的情況下，當計數信號SIGlO為H’ 1時，設置信號(set signal) SIGll為“H”，當計數值SIGlO為H，3時，重置信號(reset signal) SIG12為“H”。在分頻比為4的情況下，奇數分頻比檢測信號SIG13由于偶數分頻比而保持“L”。從而，奇數分頻比時鐘信號SIG15也保持“L”。進一步地，根據設置信號SIGll和重置信號SIG12，從作為同步設置同步重置FF的觸發器45輸出偶數分頻比時鐘信號SIG14。在最后的階段，偶數分頻比時鐘信號SIG14和奇數分頻比時鐘信號SIG15被“與”(AND)，使得通過將載波信號CLK 4分頻而生成的系統時鐘信號SCLK可以被無縫地輸出而不導致故障。圖12示出了在將輸入的載波時鐘CLK從分頻比2改變為分頻比3的情況下時鐘發生器14的操作時序。當輸入時鐘設置數據SIG8A時，時鐘發生器14將輸入數據延遲載波時鐘信號CLK的一個周期并鎖存延遲的數據，從而生成延遲的數據SIG9。在這時，計數器 41的計數值被清除為初始值。在分頻比為3的情況下，當計數值SIGlO為H’ 0時，設置信號SIGll為“H”;并且，當計數值SIGlO為H，2時，重置信號SIG12為“H”。在分頻比為3的情況下，奇數分頻比檢測信號SIG13由于奇數分頻比而被斷言為“H”。進一步地，利用設置信號SIGll和重置信號SIG12，從作為同步設置同步重置FF的觸發器45輸出偶數分頻比時鐘信號SIG14。延遲電路47在載波時鐘CLK的下降沿鎖存該偶數分頻比時鐘信號SIG14， 并輸出奇數分頻比時鐘信號SIG15。在最后的階段，偶數分頻比時鐘信號SIG14和奇數分頻比時鐘信號SIG15被與(AND)，使得可以無縫地輸出通過將載波信號CLK 3分頻而生成的系統時鐘信號SCLK而不導致故障。根據上述第一實施例，當電流檢測單元5檢測電壓生成單元20中生成的直流電剩余量時，數據處理單元6的系統時鐘信號SCLK的頻率被在低功耗狀態下設置為預定的低頻率(參考頻率)，比如1. 13MHz ；因此，在檢測直流電的剩余量的時候數據處理單元6消耗的功率被通過參考頻率確定，并且直流電的剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。因而，不需要在重復檢測剩余電流的同時逐漸改變頻率，并且能夠在不損失精度的情況下在短時間內確定數據處理單元6的系統時鐘信號SCLK的頻率。進一步地，能夠響應于通過來自接口電路 7的信號SIG4的解除低功耗狀態的指令，通過根據檢測的直流電的剩余量的幅度，增加系統時鐘信號SCLK的頻率，來從低功耗狀態退出而進入正常操作狀態。因而，作為解除低功耗狀態的處理的一部分，能夠優化數據處理單元6的系統時鐘信號頻率，從而在發送/接收單元2執行的發送/接收操作之間的間隔內在數據處理單元6執行的數據處理的開始時， 為接收的功率執行系統時鐘信號SCLK的頻率的優化。因此，能夠減少執行與外部的非接觸式通信的非接觸式通信裝置1中的內部數據處理時間(事務時間)。進一步地，由于電流檢測單元5根據電壓生成單元20中生成的直流電的剩余量檢測幅度，因此不需要增加用于該檢測的大電路。第二實施例圖13示出了根據發明的第二實施例的非接觸式通信裝置IM的示意結構。使用MOS 集成電路制造技術，在由比如單晶硅制成的單個半導體襯底上形成圖13所示的非接觸式通信裝置1M，然而并不限于此。非接觸式通信裝置IM執行與比如讀/寫器(未示出)的外部裝置的RF通信，并且與圖1的非接觸式通信裝置1不同在于用于時鐘頻率優化的結構。 與圖11所示的非接觸式通信裝置1相同的結構不詳細描述，將在以下詳細描述其區別。在根據第一實施例的非接觸式通信裝置1中的用于時鐘頻率優化的結構中，在長內部處理的情況下，不考慮接收結束之后的CPU頻率的改變。在第二實施例中，能夠根據來自CPU 10的指令，在內部處理期間以所需時序將系統時鐘信號SCLK的頻率優化。這時，系統時鐘信號SCLK的頻率被設置為預定的低頻率(參考頻率)，比如565kHz，并且在這種狀態下，鎖存電流檢測信號SIG2。時鐘控制單元IlM可以基于此設置系統時鐘信號SCLK的頻率。根據用于時鐘頻率優化處理的指令，當CPU 10在寄存器中設置使能位直到使能信號SIG6被無效時，數據生成電路12M在使能信號SIG6被斷言之后根據邏輯結構以預定的時序重復時鐘頻率的優化處理；然而并不限于此。圖14示出了數據生成電路12M的細節。周期脈沖發生器50具有由CPU 10設置超時間隔的定時器功能。與使能信號SIG6的斷言同步地，發生器50開始定時器操作并在每次超時生成具有預定脈沖周期的時鐘調節周期信號SIG7 ；然而并不限于此。在信號SIG7 的脈沖周期期間，接收信號SIG7的時鐘控制電路32參考電流檢測信號SIG2，并使用查找表 LUTBL等輸出時鐘設置信號SIG8。通過時鐘設置信號SIG8重寫寄存器中的時鐘設置數據 SIG8A，從而切換系統時鐘信號SCLK的時鐘頻率。當使能信號SIG6被斷言時，周期脈沖發生器50首先生成用于系統時鐘信號SCLK的時鐘頻率的優化處理的時鐘調節周期信號SIG7 ； 然而并不限于此。圖15示出了系統時鐘信號頻率的優化處理的操作時序。圖16示出了系統時鐘信號頻率的優化處理的順序流程圖。圖17示出了用于系統時鐘頻率的選擇控制的控制流程圖。在圖15中，考慮到發送和接收期間感生電動勢的變化和下降，低功耗狀態下的數據處理單元6M的系統時鐘信號SCLK的頻率被設置為1. 13MHz，然而并不限于此。在接收操作期間，數據處理單元6M被設置為在低功耗狀態。在接收操作結束時，發送/接收單元 2使用信號SIG3提供發送或接收操作的結束通知數據到接口電路7。響應于發送/接收操作結束通知，數據接口電路7向CPU 10提供用于解除低功耗狀態的中斷請求；然而并不限于此。響應于該中斷請求，CPU 10首先將用于選擇565kHz頻率的頻率設置數據寫入寄存器13M，并設置使能位以將使能信號SIG6斷言(tl)。因而，在信號SIG7的第一脈沖周期期間，根據通過在此時采樣的電流檢測信號SIG2檢測的絕對剩余電流，數據生成電路12M執行頻率優化處理。在信號SIG7的周期期間，系統時鐘信號被改變為565kHz頻率作為給定頻率(預定地參考頻率)。由于就在頻率改變之后，功耗變得不穩定，因此頻率改變之后的內部操作狀態的穩定化周期過去之后，開始用于測量絕對剩余電流的頻率優化處理。作為優化處理的結果，系統時鐘信號SCLK的頻率在時間t2之后被改變為比如6. 78MHz。在信號 SIG7的下一個脈沖周期(t3-t4)期間，以同樣的方式，根據通過在系統時鐘信號SLCK的頻率在其開始時被設置為565kHz的最小頻率的狀態下采樣的電流檢測信號SIG2檢測的絕對剩余電流執行頻率優化處理，并且系統時鐘信號SCLK的頻率在時間t4之后被改變為比如 4. 52MHz。由于在使能信號SIG6的斷言周期期間生成信號SIG7的多個脈沖周期，因此在內部處理中頻率優化處理可以被多次執行。因此，能夠根據通過電流檢測信號SIG2檢測的絕對剩余電流，將頻率設置成高于或低于系統時鐘信號SCLK的先前頻率。也就是說，如果絕對剩余電流大，則設置較高頻率，而如果絕對剩余電流小，則設置較低頻率，從而使得能夠在該時間以最優頻率操作。在使能信號SIG6無效之后，不執行頻率優化處理。在圖15中，時間t4至時間t5期間的感生電動勢小于時間t2至時間t3期間的感生電動勢。這一差值通過從時間tl至時間t2期間采樣的電流檢測結果獲得的剩余電流值 Ida和從時間t3至時間t4期間采樣的電流檢測結果獲得的剩余電流值Idb之間的差值來檢測。這是因為，在檢測剩余電流值Ida和Idb的時候數據處理單元6M的時鐘信號頻率被統一設置為565kHz的最小頻率，從而所檢測的剩余電流值Ida和Idb可以看作為對于感生電動勢的絕對剩余值。因此，能夠根據內部處理狀態(激活)下的感生電動勢的變化，增加和減小系統時鐘信號SCLK的頻率。在圖15中，STlO表示接收狀態，STll表示內部處理狀態，并且在狀態STll下，示出了執行圖16中的步驟S30-S35的執行時序。在圖16中，接收操作的結束被通知，并且向CPU 10提出用于解除低功耗狀態的中斷請求，使得裝置1轉換到內部處理狀態STl 1。在內部處理狀態下，作為時鐘頻率優化處理，CPU 10首先在寄存器13M中設置使能位(S30)，從而將信號SIG7斷言(S31)。響應于此，周期脈沖發生器50開始時鐘調節周期信號SIG7的產生操作(S32)。當生成信號SIG7 的脈沖時(S33)，時鐘控制電路32開始時鐘頻率化處理(S34)。進一步地，經過了具有通過時鐘控制電路32的時鐘頻率優化處理而改變的時鐘頻率的系統時鐘信號SCLK的穩定化周期。穩定化之后，CPU 10以穩定后的時序與設置的頻率同步地執行數據處理。當信號SIG7 的脈沖再次改變時，重復步驟34和35。在時鐘調節周期信號SIG7的“H”周期中，執行圖17所示的時鐘頻率優化處理 S34。在圖17中，如在圖9中那樣，電流檢測信號SIG2包括4位，并且從5個頻率中選擇一個頻率用于時鐘頻率優化；然而并不限于此。圖17與圖9的不同之處在于增加了步驟40 和41。也就是說，當時鐘調節周期信號SIG7變為“H”使得時鐘控制電路32開始操作(SlO) 時，首先系統時鐘信號SCLK的頻率被改變為565kHz (S40)，并且經過具有改變的頻率的系統時鐘信號SCLK的穩定化周期(S41)。緊接在參考頻率的改變之后，可能包含先前頻率下的操作對消耗電流的影響。由于這個原因，系統時鐘信號SCLK和消耗電流的穩定化周期的經過使得能夠更精確地測量剩余電流。其它與圖9中的相同，因此其細節描述被省略。
根據上述第二實施例，當電流檢測單元5檢測電壓檢測單元20中生成的直流電的剩余量時，數據處理單元6的操作時鐘信號SLCK的頻率被設置為預定地參考頻率，比如 565kHz的最小頻率，因此在檢測直流電的剩余量的時候數據處理單元6所消耗的功率被通過該參考頻率確定，并且直流電的剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。因此，不必在重復檢測剩余電流的同時逐漸改變頻率，并且能夠在不損失精度的情況下在短時間內確定數據處理單元6的系統時鐘信號SCLK的頻率。進一步地，能夠通過根據CPU 10的操作程序，在任意時間檢測直流電的剩余量的幅度來優化時鐘信號頻率。從而能夠減少與外部執行費接觸式通信的非接觸式通信裝置IM中的內部數據處理時間(事務時間)。進一步地，由于電流檢測單元5根據電壓生成單元20中生成的直流電的剩余量檢測幅度，因此不需要增加用于該檢測的大電路。第三實施例此外還能夠配置非接觸式通信裝置以便選擇性地使用根據第一實施例的用于時鐘頻率優化處理的結構(圖1)或根據第二實施例的用于時鐘頻率優化處理的結構(圖 13)。在這種情況下，通過設置用于選擇來自周期脈沖發生器50的輸出或來自單脈沖發生器31的輸出的選擇器來配置數據生成電路90，如圖18所示。使能信號SIG6被用作用于選擇器91的選擇信號。當使能信號SIG6被斷言時，選擇器91選擇來自周期脈沖發生器50 的輸出。第四實施例圖19示出了應用了非接觸式通信裝置1的作為非接觸式通信設備的IC卡60其上。IC卡60被實現為通過比如樹脂模制成型的印刷電路板形成的非接觸式IC卡。接收來自外部裝置70的電磁波的天線61由通過印刷電路板62的布線形成的螺旋線圈構成。作為配置有單個IC芯片的半導體集成電路裝置的非接觸式通信裝置1或IM被安裝在印刷電路板62上，并且天線61的線圈被耦合到該IC芯片。天線61接收來自外部裝置71的電磁波，并將高頻交流信號輸出到天線端子。該交流信號部分地被信息信號(數據)調制。這典型地應用到作為非接觸式通信設備的所謂非接觸式IC卡，該非接觸式IC卡在卡表面上不具有用于從外部輸入和/或輸出到外部的端子。事實上，這可以被應用到具有用于輸入 /輸出的非接觸式接口和接觸式端子的雙型IC卡。根據如圖19所示的非接觸式IC卡和雙型IC卡，能夠根據外部裝置70的和IC卡 60之間的非接觸式通信距離和來自外部裝置70的功率強度，設置數據處理單元6的最優時
鐘頻率。圖20示出了應用了非接觸式通信裝置1或IM的作為另一個非接觸式通信設備的移動信息終端80。移動信息終端80(比如，蜂窩電話)包括外殼81 ；用于執行移動通信控制及其相關算法處理、顯示處理、驗證處理等的信息處理系統82 ；非接觸式通信裝置1或 1M、以及天線61。將非接觸式通信裝置1或IM合并到比如蜂窩電話的移動信息終端80中， 使得能夠與外部裝置70非接觸式通信。這可以被合并到手持個人電腦、筆記本電腦和其它移動信息終端。由于能夠根據外部裝置70和移動信息終端80之間的非接觸式通信距離和來自外部裝置70的功率強度來設置最優時鐘頻率，因此使用移動信息終端80的電池電力的非接觸式通信裝置1或IM可以防止電池的浪費并確保使用弱電池的可靠操作。盡管基于所示實施例具體描述了發明人的以上發明，然而本發明并不局限于此。無需說明的是，可以對其做各種改變和修改而不背離本發明的精神和范圍。
例如，電流檢測信號SIG2不限于4位，并且其可以包括更大數量的位或更小數量的位。在上述實例中，根據載波時鐘CLK生成系統時鐘SCLK ；然而，可以根據鎖相環PLL、 內部振蕩器、或晶體振蕩器生成的時鐘信號執行上述頻率優化。在說明書中，非接觸式通信裝置1或IM配置有單個芯片，但也可以配置有多個芯片。在說明書中，使用查找表來根據電流檢測信號確定最優頻率；然而，其全部或部分可以根據算法表達式通過CPU進行算法處理。時鐘生成數據可以被直接從數據生成電路提供給時鐘發生器。盡管圖1未示出中斷控制器，但是無需說明的是，能夠采用這樣的結構，其中根據中斷請求器通過中斷控制器向 CPU提供中斷。
權利要求
1.一種非接觸式通信裝置，包括電壓生成單元，其用于從通過對從天線端子輸入的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓；發送/接收單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作并通過所述天線端子執行發送/接收操作；數據處理單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并與時鐘信號同步地對由所述發送/接收單元接收的信號和要由所述發送/接收單元發送的信號執行數據處理；以及檢測單元，用于檢測直流電對于所述電壓生成單元生成的源電壓的剩余量的幅度，其中所述數據處理單元包括時鐘控制單元，該時鐘控制單元用于根據在時鐘信號的頻率被設置為預定的參考頻率的狀態下所述檢測單元檢測的剩余量的幅度確定用于數據處理的時鐘信號的頻率。
2.根據權利要求1的非接觸式通信裝置，其中所述時鐘控制單元在所述檢測單元檢測的剩余量的幅度所允許的范圍內選擇高頻率的時鐘信號。
3.根據權利要求2的非接觸式通信裝置，其中所述時鐘控制單元包括查找表，所述查找表用于為每一個檢測結果存儲與所述檢測單元的檢測結果對應選擇的時鐘信號的頻率數據，并且所述時鐘控制單元利用該檢測結果通過參考來自所述查找表的相應頻率數據來確定時鐘信號頻率。
4.根據權利要求1的非接觸式通信裝置，其中所述數據處理單元包括用于傳遞去往和來自所述發送/接收單元的數據的接口電路，并且在所述發送/接收單元執行發送/接收操作期間處于低功耗狀態，在該低功耗狀態下，時鐘信號被設置為低頻率，并且其中在所述低功耗狀態下，根據來自接口電路的指令，所述時鐘控制單元根據所述檢測單元檢測的剩余量的幅度增加時鐘信號的頻率并且解除所述低功耗狀態。
5.根據權利要求4的非接觸式通信裝置，其中在所述數據處理單元的低功耗狀態下， 時鐘信號的頻率被設置為所述參考頻率。
6.根據權利要求1的非接觸式通信裝置，其中所述數據處理單元包括用于執行指令的中央處理單元，并且其中響應于來自所述中央處理單元的指令，所述時鐘控制單元執行用于根據在時鐘信號的頻率被設置為所述參考頻率的狀態下所述檢測單元檢測的剩余量的幅度確定時鐘信號的頻率的處理。
7.根據權利要求6的非接觸式通信裝置，其中響應于來自所述接口電路的發送/接收處理的結束通知，所述中央處理單元設置所述時鐘控制單元中的控制數據，以及其中所述時鐘控制單元根據設置的控制數據執行定時器操作，并且在定時器操作開始時間點和隨后的超時出現時間點執行用于確定時鐘信號的頻率的處理。
8.根據權利要求7的非接觸式通信裝置，其中所述時鐘控制單元包括定時器控制寄存器，在該定時器控制寄存器中，作為控制數據的超時間隔和用于定時器操作的使能位由所述中央處理單元可變地設置。
9.根據權利要求1的非接觸式通信裝置， 其中所述時鐘控制單元包括時鐘發生器，其通過接收通過從輸入自所述天線端子的信號中提取載波分量而生成的載波時鐘信號，通過對輸入的載波時鐘信號分頻而生成具有不同頻率的多個時鐘信號，并且選擇和輸出時鐘選擇數據所指定的頻率的時鐘信號；時鐘選擇數據寄存器，其將存儲的時鐘選擇數據提供給所述時鐘發生器；以及數據生成電路，其用于根據所述檢測單元檢測的剩余量的幅度生成時鐘選擇數據，以及其中所述時鐘選擇數據寄存器可重寫地設置所述中央處理單元或所述數據生成單元生成的時鐘選擇數據。
10.根據權利要求9的非接觸式通信裝置， 其中所述時鐘發生器包括計數器，其用于重復對載波時鐘信號的周期計數的操作直到根據所述時鐘選擇數據指定的分頻比的值；以及邏輯電路，其用于與所述載波時鐘信號的周期同步地并且與根據所述時鐘選擇數據指定的分頻比的所述計數器的預定計數值的變化同步地生成與所述分頻比對應的時鐘信號。
11.根據權利要求1的非接觸式通信裝置， 其中所述電壓生成單元包括整流器電路，其用于對從所述天線端子輸入的信號整流；以及調節器，其用于通過對通過所述整流器電路的整流而獲得的直流電進行調節而生成所述源電壓，并且其中所述檢測單元生成作為剩余量的幅度的信號，該信號以多個位指示流經所述調節器的剩余電流的幅度。
12.一種非接觸式通信裝置，包括電壓生成單元，其用于從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓；發送/接收單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并通過所述天線端子執行發送/接收操作；數據處理單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，與時鐘信號同步地對由所述發送/接收單元接收的信號和要由所述發送/接收單元發送的信號執行數據處理，并且在所述發送/接收單元執行的發送/接收操作期間被通過接口電路置于低功耗狀態，在該低功耗狀態下，時鐘信號被設置為低頻率；以及檢測單元，用于檢測對于所述電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度， 其中在低功耗狀態下，響應于來自所述接口電路的指令，所述數據處理單元在所述檢測單元檢測的剩余量的幅度所允許的范圍內增加時鐘信號的頻率，并且解除低功耗狀態。
13.一種非接觸式通信裝置，包括電壓生成單元，其用于從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓；發送/接收單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并通過天線端子執行發送/接收操作；數據處理單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并與時鐘信號同步地對由所述發送/接收單元接收的信號和要由所述發送/接收單元發送的信號執行數據處理；以及檢測單元，其用于檢測對于所述電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度，其中所述數據處理單元包括用于執行指令的中央處理單元，所述數據處理單元在數據處理期間以所述中央處理單元指定的時序將時鐘信號的頻率設置為預定的參考頻率，從所述檢測單元獲取剩余量的幅度，并且在所獲取的剩余量的幅度所允許的范圍內選擇高頻率的時鐘信號。
14.一種非接觸式IC卡，包括: 板；形成在所述板上的天線；以及非接觸式通信電路，其具有耦合到所述天線的天線端子， 該非接觸式通信電路包括電壓生成單元，其用于從通過對輸入自所述天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓；發送/接收單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并通過所述天線端子執行發送/接收操作；數據處理單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并與時鐘信號同步地對由所述發送/接收單元接收的信號和要由所述發送/接收單元發送的信號執行數據處理；以及檢測單元，其用于檢測對于所述電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度，其中所述數據處理單元包括時鐘控制單元，該時鐘控制單元用于根據在時鐘信號的頻率被設置為預定的參考頻率的狀態下所述檢測單元檢測的剩余量的幅度確定用于數據處理的時鐘信號的頻率。
15.一種移動信息終端，包括 夕卜殼；信息處理系統； 非接觸式通信裝置；以及天線，其耦合到非接觸式通信裝置， 其中所述非接觸式通信裝置包括電壓生成單元，其用于從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成預定的源電壓；發送/接收單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并通過天線端子執行發送/接收操作；數據處理單元，其以所述電壓生成單元生成的源電壓操作，并與時鐘信號同步地對由所述發送/接收單元接收的信號和要所述發送/接收單元發送的信號執行數據處理；以及檢測單元，其用于檢測對于所述電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度，并且其中所述數據處理單元包括時鐘控制單元，所述時鐘控制單元用于根據在時鐘信號的頻率被設置為預定的參考頻率的狀態下所述檢測單元檢測的剩余量的幅度確定用于數據處理的時鐘信號的頻率。
全文摘要
本發明涉及非接觸式通信裝置、非接觸式IC卡以及移動信息終端。本發明包括用于檢測對于電壓生成單元生成的源電壓的直流電的剩余量的幅度的檢測單元，該電壓生成單元從通過對輸入自天線端子的信號整流而獲得的直流電生成源電壓。以源電壓操作且對發送/接收信號執行數據處理的數據處理單元包括時鐘控制單元，其用于根據在時鐘信號的頻率被設置為預定的參考頻率的狀態下檢測單元檢測的剩余量的幅度確定用于數據處理的時鐘信號的頻率。由于在檢測直流電的剩余量時數據處理單元消耗的功率通過具體的參考頻率而確定，因此直流電剩余量可以被檢測作為絕對剩余量。
文檔編號G06K7/00GK102467648SQ20111036002
公開日2012年5月23日 申請日期2011年11月15日 優先權日2010年11月17日
發明者豐島誠, 丹野洋祐, 渡邊一希, 進藤誠, 鳥山顯宏 申請人:瑞薩電子株式會社