Brevet FR2608293A1 — publié le 19880617

Depuis que les applications des cartes a mémoire et des objets portables munis de circuits intégrés (puces) se développent, on a standardis, entre autre, le nombre de contacts (8). Même lorsque la miniaturisation n'est pas un souci majeur, la nécessité d'utiliser huit contacts est un handicap du seul fait qu'ils doivent etre raccordés, par un système mécanique, à un lecteurencodeur. Cela suppose des connecteurs coûteux (précision de la position, fiabilité et pression des contacts) de grandes dimensions, voir impossibles à réaliser dans le cas d'un objet portable mobile par rapport à un lecteur (par exemple clé équipée d'une puce tournant dans une serrure). De nombreuses applications autorisent une programmation de la puce à l'aide de huit contacts par des systèmes qui peuvent être sophistiqués, mais obligent pour des raisons de coût, de fiabilité ou de réalisation, la lecture sur un nombre de contacts limités (2 par exemple). La présente invention apporte une solution nouvelle, porteuse de grandes possibilités de développement puisqu'elle permet de diminuer le nombre de contacts nécessaires pour faire fonctionner le circuit en mode lecture, sans altérer en rien, ses capacités et ses performances. A cette fin, l'invention a pour objet un procédé pour accéder à un circuit électronique muni de contacts, au moyen de signaux électriques cohérents, afin d'y introduire et/ou d'en extraire des données, caractérisée en ce que l'on utilise seulernent deux contacts en mode lecture, que l'on connecte l'un deux å une masse et l'autre à une source d'alimentation électrique, que l'on module la tension de cette source en amplitude selon une fréquence régulière pour constituer une horloge, que la "puce" module aussi cette tension pour produire des signaux synchronisés avec l'horloge permettant de restituer les données stockées. Selon d'autres caractéristiques de ce procédé - La tension d'alimentation est modulée en amplitude pour constituer l'horloge, - La puce remodule l'alinientation en amplitude afin de fournir les données à l'extérieur, - La puce détecte la tension modulée afin de récupérer l'horloge, - On filtre l'alimentation modulée en amplitude pour alimenter le circuit en continu suivant ses caractéristiques. L'invention a également pour objet un circuit électronique, notamment circuit intégré, pour la mise en oeuvre du procédé ci-dessus, caractérisé en ce qu'il ne comprend que deux contacts utilisés en mode lecture, l'un étant relié à une masse et l'autre à une alimentation électrique associée, à au molns, un modulateur de tension. Selon d'autres caractéristiques de ce circuit: - La sortie données module en amplitude la tension d'alimentation, - Un détecteur de seuil détecte les variations de l'alimentation électrique afin de récupérer un signal d'horloge, - Un régulateur filtre l'alimentation modulée en amplitude pour alimenter le circuit en continu suivant ses caractéristiques. L'invention sera mieux comprise par la description détaillée i ci-après faite en référence aux dessins annexés. Bien entendu, la description et les dessins ne sont donnés qu'à titre d'exemple indicatif et non limitatif. La figure 1 est un schéma d'un circuit intégré banal, montrant les contacts qui lui sont nécessaires pour fonctionner. La figure 2 est un schéma d'un circuit conforme à l'invention utilisant un circuit intégré banal, comme celui de la figure 1, et un interface. La figure 3 est un schéma d'un circuit conforme à l'invention utilisant un circuit intégré banal, comme celui de la figure 1, et un Interface plus sophistiqué que celui de la figure 2 et permettant une tension d'alimentation environ deux fois plus basse. Les éléments correspondant à ceux de la figure 2 portent les mêmes références mais précédées du chiffre I pour etre dans l'ordre des centaines. Les éléments spécifiques portent des références dans l'ordre de la deuxième centaine. Les figures 4, 5, 6, 7 comportent 4 graphiques illustrant la double modulation d'une tension d'alimentation conformérnent à l'invention (la figure 4 est en relation avec le montage de la figure 2, et la figure 5 est en relation avec le montage de la figure 3), en fonction de la tension présente en sortie de l'alimentation (figure 7 > et des données générées par la puce (figure 6). En se rapportant à la figure 1, on voit un circuit intégré 1, ou puce", de type banal, tel qu'on en trouve dans le commerce. On ne détaillera pas les parties élémentaires de ce circuit puisqu'il est de type connu par l'homme de métier et que l'on n'a besoin de se référer ici à un tel circuit que pour ses contacts extérieurs. Ce circuit nécessite huit contacts, généralement matérialisés par des pattes ou par des plots permettant la connexion Dans le cas des applications d'un tel circuit à une carte portable nommée souvent "carte à mémoire", ces contacts se présentent sous forme de 8 plots métalliques. Ces huits contacts sont (Les désignations commerciales et les fonctions des contacts sont données à titre indicatif. Elles changent en fonction du constructeur et du type de circuit) un contact 2 désigné par le sigle "ST", auquel on raccorde un générateur constituant une horloge, un contact 3 désigné par l'expression "IN/OUT" et que l'on utilise pour l'introduction de données dans le circuit ("mode écriture") et pour extraire des données que le circuit contient ("mode lecture"), deux contacts 4 et 5 désignés par "A" et par "B", utilisés pour commander la remise à zéro des adresses avant une lecture ou une écriture et pour programmer la puce en mode lecture ou mode écriture, un contact 6 désigné par "C" et utilisé pour la destruction d'un fusible interne (afin d'éviter une nouvelle écriture dans la zone de personnalisation), un contact 7 désigné par le sigle VPP", auquel doit être raccordé soit une source d'alimentation de 21 Volts pour la programmation du circuit, soit une source d'alimentation de 5 Volts en mode lecture, un contact 8 désigné par le sigle "VCC", auquel doit être raccordée une source d'alimentation continue de 5 Volts, un contact 9 désigné par le sigle "VSS" et qui doit être relié à une masse. Conformément à l'invention, on peut accéder à un circuit de ce type en mode lecture au moyen de deux contacts seulement. Pour cela, on peut, soit concevoir un circuit > soit utiliser un circuit du commerce que l'on combine à un interface. Sur les figures 2 et 3, on voit les schémas des circuits spécialement conçus conformément à l'invention. 1 - FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT FIGURE 2 En se rapportant à la figure ?, on voit un ensemble 10 comprenant deux contacts 1 1 et 12 raccordés l'un à une masse 13 par une liaison 24 et l'autre par une liaison 15 à un système comportant un détecteur 21 une alimentation modulable 14 et un circuit de gestion et de modulation en amplitude 18. L'alimentation 14 est également raccordée à la masse 13 par une liaison 16 et par une liaison 17, à un système de gestion 18 comportant en outre, le système permettant de moduler l'alimentation en amplitude. La liaison 15 est munie d'une résistance 19 branchée à la sortie de l'alimentation et est raccordée par une liaison 20 à un détecteur de seuil 21, bouclé par une liaison 22 au système de gestion 18. L'ensemble 10 contient un circuit intégré 40 par exemple du type "EEPROM" ou "EPROM" qui présente 8 contacts : 42 pour la fonction horloge (ST), 43 pour la fonction entrées-sorties (IN/OUT), 44 et 45 pour la remise à zéro des adresses et la programmation en mode lecture ou en mode écriture (A et B), 46 pour la fonction fusible (C), 47 pour la fonction tension de programmation (VPP), 46 pour la fonction alimentation (VCC), 49 pour la fonction masse (VSS) Au-delà du contact 11, dans l'ensemble 10, se trouve une liaison 50 qui aboutit à un régulateur de tension de 5 Volts 51 et connecté par une liaison 52 au contact 48 du circuit intégré 40. Une dérivation 53 est raccordée au contact 48 et comporte une diode 54 orientée pour permettre le passage du courant du régulateur 51 vers le contact de programmation 47 et pour s'opposer au passage du courant dans le sens inverse lorsque le contact de programmation 47 relié au plot extérieur 26 est porté à 21 V en mode programmation Une branche 60 comportant une résistance 61 relle la liaison 52 et une ligne 62 joignant le contact 42 et le collecteur d'un transistor 63 dont la base est raccordée par une liaison 64 à la liaison 50 avec interposition d'une résistance 65 et d'une diode Zener 66. La liaison 50 reçoit aussi une ligne 70 sur laquelle une résistance 71 est intercalée et qui aboutit au collecteur d'un transistor 72 dont la base est raccordée par une liaison 73 au contact 43 avec interposition d'une résistance 74. Ce circuit fonctionne de la manière suivante: Le système de gestion 18 et l'alimentation 14 génèrent une tension (fig .7) qui comprend, d'une part une composante continue de Va (15 Volts) å l'entrée de la résistance 19, et d'autre part, un signal carré de Vb-Va (lO Volts) modulé à la fréquence de 10 KHZ (variable en fonction du type de circuit). En aval de la resistance 19, la tensior s'établit à Va-l et Vb-l Volts en donnant à cette résistance 19 une valeur de 100 Ohm et pour une consommation maximale pour un type de circuit de 10 milli-Ampères. L'alimentation du circuit 10 se fait à partir d'une tension modulée et filtrée par le régulateur 51. En mode lecture: L'alimentation modulée en amplitude par la fréquence de l'horloge est de nouveau modulée en fonction de l'état de la sortie OUT 43 par le transistor 72 et la résistance71. Quand la donnée sortant par la patte OUT vaut 0, la tension au contact 43 est nulle et le transistor 72 est bloqué; l'amplitude de la tension d'alimentation n'est pas modifiée. Lorsque la donnée vaut 1, le transistor 72 est saturé et la résistance 71 est connectée à la masse ce qui provoque une chute de tension aux bornes de la résistance 1 9. La tension Vt à l'entrée du détecteur de seuil 21 est voisine de: V1 = VO X R71 R71+R19 avec: - Vl: : tension a l'entrée du detecteur de seuil 21, - VO: tension en Volts à la sortie de l'alimentation 14, - R19 : valeur en Ohms de la résistance 19, - R71 valeur en Ohms de la résistance 71. En supposant que R71 = 3 R19, la tension V1 à l'entrée du détecteur de seuil 21 est: V1 = VO X 3 4 Le détecteur de seuil 21 est calé sur une tension de référence continue de 12 > 25 Volts et compare la tension modulée par rapport à cette tension de référence. En se reportant à la figure 4, on voit que lorsque la sortie OUT est à l'état 1, la tension sur l'entrée détecteur 21 est inférieure au seuil de référence (12,25 V) lorsque l'horloge est négative. En sortie du détecteur après inversion, on récupère donc blen les données lues dans le circuit 40 par le contact 11 qui transite également l'alimentation et l'horloge. L'horloge est récupérée par le circuit à l'aide du détecteur de seuil composé de la diode 66 des résistances 65 et 61 et du transistor 63. Lorsque la tension d'alimentation dépasse le seuil de la zener et du VIBE du transistor 63 ( 16V ) celui-ci conduit. On retrouve sur le collecteur du.transistor 63 le signal d'horloge En mode lecture, le contact 47 est polarisé à 5 Volts via la diode 54. En mode écriture, la tension appliquée au contact 47 qui doit être de 21 Volts est donnée par l'extérieur sur le contact 26. La diode 54 est bloquée dans ce sens. Les contacts A 44 et B 45 sont connectés en mode lecture, Le contact A 44 est relié à la sortie du régulateur 51 à laide de la liaison 81 a travers une résistance 80. Le contact B 45 est relié à la masse 12 å travers une résistance 84. La remise à O des données n'est pas effectuée en mode lecture, un code spécifique est stocké dans la puce. Après lecture de la mémoire un dispositif extérieur calcule l'adresse du code spécifique et retrouve l'adresse 0. Les contacts supplémentaires permettent la programmation de la puce dans l'invention. Pour ce faire VPP est connecté à un plot 26, IBàun plot21,Aun plot 23 et IN/OUTàun plot 25. 2 - FONCTIONNEMENT DU CIRCUIT FIGURE 3 1 est parfois intéressant de travailler avec une tension d'alimentation de l'ordre de 12 volts (intégration monolithique plus facile et alimentation à l'aide d'une seule batterie). Le schéma de la figure 3 fonctionne dans ces conditions, le principe de fonctionnant est pratiquement identique à celui de la figure 2. Le détecteur de seuil permettant de récupérer la fréquence d'horloge constitué dans la figure 2 par la diode 66 les résistances 65 et 61 et le transistor 63 sont remplacés par un détecteur de seuil très précis constitué du comparateur 201 alimenté en 5 volts à l'aide du régulateur 5 volts 151 par la liaison 208. La référence du comparateur est fixée à l'aide de deux résistances 202 et 203 une extrémité de 202 étant reliée à l'alimentation 5 Volts, une extrémité de 203 étant reliée à la masse et le point de connexion de ces deux résistances relié à l'entrée + du comparateur 201 par la liaison 203. Le signal à détecter est prélevé sur la patte 111 et relié à la patte - du comparateur par la liaison 210 avec interposition d'un pont diviseur composé de deux résistances 204 et 205. La sortie du comparateur donne le signal d'horloge qui est relié à l'entrée ST142 du circuit 140 à l'aide de la liaison 211. Un transistor 207 est connecté à la sortie du comparateur par une resistance 206. Le collecteur du transistor 207 est relié à la base du transistorl72 a l'aide de la liaison 212. Pendant l'alternance positive de l'horloge présente en ST 142, le transistor 207 est saturé ce qui bloque le transistor 1 72. La tension Vl-à l'entrée du détecteur de seuil 121 est voisine de: V1 = VOXR171 R171+R119 avec: - Vî : tension à l'entrée du detecteurde seuil 121, - VO: tension en Volts à la sortie de l'alimentation 114 > - R 119 : valeur en Ohms de la résistance 119, -R171 valeur en Ohms de la résistance 171. En supposant que R171 = 6 R119, la tension V1 à l'entrée du détecteur de seuil 121 est: VI = VO X 6 7 Le détecteur de seuil 121 est calé sur une tension de référence continue de 7,5 Volts et compare la tension modulée par rapport à cette tension de référence. En se reportant à la figure 5, on voit que lorsque la sortie OUT est à l'état 1, la tension sur l'entrée détecteur 121 est inférieure au seuil de référence (7,5 V) lorsque l'horloge est négative. En sortie du détecteur après inversion, on récupère donc bien les données lues dans le circuit 140 par le contact 111 qui transite également l'alimentation et l'horloge. Le comparateur 201 détecte les signaux présents en 111 et commute pour une tension voisine de 9 Volts (figure 5 ). Contrairement au montage de la figure 2 le transistor 172 est bloquée à l'aide du transistor 207 lorsque l'horloge est positive en sortie du comparateur 202. REVENDICATION 1 - Procédé pour accéder à un circuit électronique (40-140) muni de contactes, au moyen de signaux électriques afin d'en extraire ou d'y introduire des données, caractérisé en ce que l'on utilise seulement deux contacts en mode lecture (11-111 et 12-112 ), que l'on connecte l'un d'eux à une masse (12-112) et l'autre à une source d'alimentation électrique (11-111), que l'on module en amplitude la tension de cette source (14-114) selon une fréquence régulière pour constituer une horloge. 2 - Circuit électronique, notamment circuit Intégré, pour la mise en oeuvre du procédé cl-dessus, caractérisé en ce qu'il ne comprend que deux contacts en mode lecture (11-111 et 12- 112 ), l'un (12-112) étant relié à une masse et l'autre (11-111) à une alimentation électrique (14-114) associée, à au moins, un modulateur de tension. 3 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le circuit module la tension d'alimentation en amplitude pour constituer les données 4 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'on compare a l'extérieur du circuit l'amplitude due à la modulation à une tension de référence et que l'on restitue ainsi les données contenues dans la puce. 5 - Circuit électronique selon la revendication 2 caractérisé en ce qu'il comprend un comparateur permettant la restitution de l'horloge à partir de l'alimentation modulée. 6 - Circuit électronique selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que l'alimentation électrique de ce circuit est prélevée sur la tension modulée en amplitude par l'horloge et par les données après régulation par le régulateur (51-151). 7 - Circuit électronique selon la revendication 6, caractérisé en ce que devant recevoir une tension de programmation VPP ( 21V par exemple) sur la patte 26-126 en mode écriture, il comprend un régulateur (51-151) relié à la tension d'alimentation et délivrant une tension d'amplitude conforme aux spécifications (volts) en mode "lecture", à travers une diode 54-154, cette diode étant bloquée lorsque la tension de programmation est appliquée. 8 - Circuit selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce qu'il comprend figure 3 un commutateur (206,2n7) afin d'interdire la modulation en amplitude de l'alimentation par les donnees lorsque l'horloge est au niveau 1. 9 - Procédé suivant la revendication 1 pour retrouver les adresses des données d'un circuit par stockage d'un code spécial à une adresse déterminée caractérisé en ce que le systéme de gestion 18-118 recalcule l'adresse O à partir du code spécial apurés lecture complète des données.