Brevet FR3021436A1 — publié le 20151127

- 1 - ALIMENTATION D'UN CIRCUIT NFC POUR TELEPHONE MOBILE La présente invention concerne le domaine de l'alimentation électrique de dispositifs électroniques. En particulier elle s'inscrit dans le domaine de la technologie du « sans contact », et notamment celui de l'utilisation d'une telle technologie dans les terminaux de communication mobiles pour exécuter des applications dites « sans contact ». Un exemple de mise en oeuvre d'applications sans contact repose sur une technologie de type NFC (pour 'Near Field Communication' en anglais). Ces applications sans contact peuvent être, par exemple, relatives à des transactions électroniques dans le domaine bancaire ou encore dans les transports publics, ou bien également des applications d'identification, de contrôle d'accès, etc. Une communication de type NFC est établie entre deux entités sans contact, dites entités NFC, l'une opérant en tant que carte sans contact et l'autre opérant en tant que lecteur de carte sans contact. Une telle entité NFC est composée d'un dispositif de communication en champ proche, ou encore « dispositif NFC » par la suite, et d'une antenne associée qui lui permet de mettre en place une communication sans contact avec une autre entité NFC. L'entité NFC qui opère en tant que carte sans contact peut par exemple correspondre à une étiquette radio, en anglais « Tag NFC ». Une entité NFC qui opère en tant que lecteur de carte peut correspondre par exemple à un terminal de paiement électronique ou un équipement pour valider des tickets électroniques de transport, ou encore un lecteur d'étiquettes adapté pour identifier des étiquettes radio, selon les applications considérées. Dans un autre mode de fonctionnement, dit mode P2P (pour 'Peer To Peer'), deux entités NFC opérant en tant que carte sans contact échangent des données localement et jouent donc un rôle équivalent. Les fonctionnalités d'une entité sans contact peuvent être fournies par un terminal de téléphonie mobile, dit aussi terminal mobile. On entend par les termes 'terminal mobile' tout type de terminal qui peut être déplacé tout en restant connecté à un réseau de communication mobile. Il peut s'agir par exemple d'un téléphone mobile ou encore d'un ordinateur, d'une tablette électronique, etc. Dans ce cas, le terminal mobile contient - 2 - une carte d'identité d'abonné, ou encore carte 'SIM' (de l'anglais 'Subscriber Identity Module'), ainsi qu'un dispositif NFC et son antenne associée. Dans ce contexte, des applications, dites « sans contact », qui nécessitent un certain niveau de sécurité lorsqu'elles s'exécutent, sont habituellement installées dans la carte d'identité d'abonné du terminal mobile, ou carte SIM. Une communication peut ainsi être établie au sein du terminal entre l'application sans contact de la carte d'identité d'abonné et le dispositif sans contact. Puis, le dispositif sans contact, installé sur le terminal mobile, permet un dialogue du terminal mobile, plus précisément de l'application concernée, avec une autre entité sans contact située à proximité du terminal. Certaines architectures de terminal mobile permettent ainsi de faire coopérer des fonctionnalités de téléphonie mobile et des fonctionnalités de type NFC (pour 'Near Field Communication' en anglais). On connaît dans l'état de la technique un système permettant de relier le dispositif NFC au terminal mobile au niveau de la carte SIM uniquement. Cette architecture permet ainsi d'apporter la technologie NFC à des mobiles qui ne l'intègrent pas de manière native. Dans un tel système, les modes d'alimentation électrique du dispositif NFC et de la carte SIM peuvent différer, voire être incompatibles. Or, lorsque le dispositif NFC est uniquement relié au terminal mobile au niveau de la carte SIM, la mise en place de l'architecture précédemment décrite peut devenir complexe. En effet, il est classique que les dispositifs NFC requièrent une alimentation électrique dont le voltage est supérieur à une tension seuil (de 3 Volts - 3V par exemple), alors que les cartes SIM peuvent en général être opérationnelles sous une alimentation plus faible. Conformément à la norme ISO/IEC 7816-3 (« Cartes d'identification - Cartes à circuit intégré - Partie 3: Cartes à contacts - Interface électrique et protocoles de transmission »), il existe trois tensions opérationnelles, ou classes d'alimentation, pour les cartes SIM : 5V, 3V et 1.8V (classes A, B et C respectivement). Les cartes SIM les plus récentes sont généralement compatibles avec les classes B et C de 3V ou 1,8V. Or, la réalisation de l'architecture précédemment décrite impose une alimentation en tension identique pour le dispositif NFC et pour la carte SIM. De ce fait se posent des problèmes de compatibilité entre le dispositif NFC et la carte SIM, en raison des différents modes d'alimentation électrique des cartes SIM. Ces problèmes sont d'autant plus critiques que la plupart des cartes SIM utilisées dans le cadre d'applications NFC sont des cartes du type « SIM-SWP » (« SWP » pour « Single Wire Protocol »), dont la tension de - 3 - fonctionnement nominal est généralement fixée à 1,8V, c'est-à-dire en dessous de l'alimentation requise pour le composant NFC. On connaît dans l'état de la technique un système permettant d'élever la tension, par exemple de 1,8V à 3V, par l'intermédiaire d'un circuit électronique dit à « pompe de charge ». Cette technique est cependant consommatrice d'énergie et réduit considérablement l'autonomie du mobile. De surcroît elle présente l'inconvénient d'avoir un rendement assez faible, c'est-à-dire que la puissance restituée en sortie par la pompe de charge est sensiblement plus faible que la puissance en entrée, et par conséquent limite les performances du dispositif NFC associé à la SIM. Cette solution est décrite dans la demande de brevet internationale publiée sous le numéro WO 2011/148086. Cette demande est incorporée par référence dans la présente description. La présente invention vise à améliorer la situation. A cet effet, selon un aspect matériel, l'invention a pour objet une entité électronique adaptée pour un terminal mobile associé à un premier dispositif, ladite entité comprenant un second dispositif, ledit terminal mobile comprenant une alimentation apte à fournir un premier ensemble de classes d'alimentations électriques adaptées pour un fonctionnement du premier dispositif ou un second ensemble de classes d'alimentations électriques adaptées pour un fonctionnement du second dispositif, ladite entité électronique étant caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif contrôleur de tension dont la sortie est connectée au premier et au deuxième dispositifs, incluant un module de réception apte à recevoir en entrée une classe d'alimentation électrique et un module de reproduction apte à reproduire à sa sortie la tension reçue en entrée si et seulement si la classe d'alimentation correspondante appartient aux deux ensembles. Avantageusement, une telle entité électronique, dont le contrôleur de tension est placé en entrée de deux dispositifs électroniques quelconques dont l'alimentation est restreinte à une certaine classe, permet de délivrer systématiquement, grâce au contrôleur de tension, la bonne classe d'alimentation aux dispositifs électroniques quand bien même l'alimentation du mobile est capable de fournir plusieurs classes. De manière - 4 - générale, grâce à la présence du contrôleur de tension, chaque dispositif visé peut être alimenté conformément à ses caractéristiques, c'est-à-dire de manière à ce que l'alimentation qui lui est fournie soit conforme à la classe d'alimentation qui lui est associée. Pour ce faire, le contrôleur de tension ne laisse passer qu'une classe d'alimentation pertinente, commune aux deux ensembles acceptés par chacun des deux dispositifs. Si une autre alimentation d'une classe qui n'appartient pas aux deux ensembles est présentée à son entrée, alors elle ne la laisse pas passer. On entend par les termes « classe d'alimentation » une alimentation électrique correspondant à une tension électrique fournie sous une forme appropriée. Alternativement, elle pourrait être fournie sous la forme de valeur de courant ou encore de fréquence. En particulier une telle classe correspond à la norme ISO/IEC 7816-3. Aucune limitation n'est attachée aux valeurs de classe de tension et aux dispositifs électroniques auxquels on peut appliquer un mode de réalisation de la présente invention. Selon un mode de mise en oeuvre particulier de l'invention, une entité électronique telle que décrite ci-dessus est telle que : ledit premier dispositif est une carte d'identité d'abonné, ledit terminal mobile comprend une alimentation apte à fournir des classes d'alimentation dont une première classe d'alimentation électrique ou une seconde classe d'alimentation électrique adaptées pour un fonctionnement de la carte d'identité d'abonné, le second dispositif électronique est apte à fonctionner selon la seconde classe d'alimentation électrique, et est caractérisée en ce que le dispositif contrôleur de tension reproduit à sa sortie la tension reçue en entrée si et seulement si celle-ci est supérieure à la tension associée à la seconde classe d'alimentation. On entend ici « supérieur » au sens large, c'est-à-dire qu'une marge de tolérance peut être appliquée (par exemple, de 5% autour d'une valeur seuil, ou encore selon des marges définies dans la spécification ISO/IEC 7816-3). Le contrôleur de tension est, selon ce mode de réalisation, un dispositif électronique simple, apte à recevoir une tension en entrée et ne la retransmettre en sortie que si elle est supérieure à un certain seuil (moyennant une marge autorisée). Dans l'architecture de l'entité électronique considérée, un tel convertisseur de tension permet ainsi avantageusement d'adapter simplement - 5 - l'alimentation électrique délivrée au dispositif électronique visé depuis le terminal mobile. Un tel dispositif électronique peut être notamment un dispositif de communication en champ proche auquel est associée une antenne, et comportant une interface filaire destinée à relier le dispositif de communication en champ proche au terminal mobile, ladite interface filaire transportant l'alimentation électrique depuis l'alimentation du terminal mobile vers le composant NFC et vers la carte SIM. Aucune limitation n'est attachée aux termes 'contrôleur de tension' dans le sens où on peut prévoir de mettre en oeuvre n'importe quel moyen adapté pour laisser passer une alimentation électrique dès lors qu'elle est au-dessus d'un certain seuil. Aucune limitation n'est attachée non plus aux valeurs des classes de tension des cartes SIM et des dispositifs électroniques auxquels on peut appliquer ce mode de réalisation de la présente invention. Selon un autre aspect matériel, l'invention concerne aussi un dispositif contrôleur de tension comportant : un module de réception apte à recevoir en entrée une classe d'alimentation électrique, un module de reproduction apte à reproduire à sa sortie la tension reçue en entrée si et seulement si la classe d'alimentation correspondante est supérieure à une tension donnée. D'autres particularités et avantages de la présente invention apparaîtront dans la description ci-après d'exemples de mises en oeuvre non limitatifs, en référence aux dessins annexés, dans lesquels : - La figure 1 illustre un téléphone mobile équipé d'un dispositif NFC selon l'état de l'art. - La figure 2 illustre une architecture d'une entité électronique selon un mode de réalisation de la présente invention. - La figure 3 illustre une variante du mode de réalisation présenté à la figure 2. - La figure 4 propose un mode de réalisation détaillé du dispositif de contrôle de l'alimentation selon l'invention. -6- - La figure 5 illustre en détail un exemple d'architecture électronique permettant de mettre en oeuvre l'un des modes de réalisation de la présente invention. La figure 1 illustre un terminal de téléphonie mobile équipé d'un dispositif NFC et d'un convertisseur de tension selon l'état de l'art représenté par la demande de brevet internationale WO 2011/148086. Un tel téléphone mobile est adapté, d'une part pour gérer des communications de téléphonie mobile via une antenne 63, et d'autre part pour gérer des communications de type NFC via une antenne 13 associée au dispositif NFC (2). Ces deux antennes 63 et 13 sont adaptées pour la mise en oeuvre respectivement d'applications de téléphonie mobile et d'applications NFC. Le téléphone mobile (6) comprend classiquement un processeur (UP) et des mémoires (M). Le téléphone mobile (6) est associé à une carte SIM (5) d'identité d'abonné. Le téléphone mobile (6) comporte également une alimentation (8) capable de délivrer au moins deux classes d'alimentations différentes. On rappelle qu'on entend ici par les termes classe d'alimentation une alimentation électrique correspondant à une tension électrique fournie sous une forme appropriée. En particulier une telle classe correspond à la norme ISO/IEC 7816-3 introduite précédemment qui définit deux tensions opérationnelles correspondant aux cartes SIM récentes, ou classes d'alimentation B (3V) et C (1.8V). Or classiquement, les dispositifs NFC (2) requièrent une alimentation électrique dont le voltage est supérieur à une tension prédéfinie, de 3V par exemple. Un problème se pose donc lorsque la carte SIM est alimentée en classe C (1,8V) : dans ce cas, la tension (1,8V) est insuffisante pour alimenter le dispositif NFC ; un dispositif dit à « pompe de charge », le convertisseur de tension 1 (CPC), permet de convertir cette alimentation électrique de la classe C en une alimentation électrique de classe B adaptée au fonctionnement optimal du dispositif NFC (2). Ce convertisseur de tension, s'il répond au problème posé, consomme cependant plus d'énergie qu'il n'en restitue. Dans ce type d'architecture, l'entité électronique peut ainsi n'être reliée au terminal mobile que par l'intermédiaire de l'interface filaire, tout en pouvant fonctionner avec n'importe quel type de carte SIM. De telles caractéristiques permettent avantageusement d'adapter l'entité électronique à n'importe quel type de terminal mobile et de faciliter son - 7 - implémentation au sein du terminal mobile. L'architecture prévue dans un mode de réalisation de la présente invention permet aisément l'utilisation d'une carte SIM quelconque et d'un dispositif NFC quelconque, c'est-à-dire un dispositif NFC et son antenne. Ainsi, la mise en oeuvre de la présente invention peut reposer sur l'utilisation de carte SIM et de dispositif NFC normalisés par exemple. Un utilisateur peut donc avantageusement changer de terminal mobile tout en conservant la même carte SIM et le même dispositif NFC. On entend par les termes 'interface filaire' tout ensemble de liaisons physiques entre deux plots électriques, que ce soit un plot de dispositif électronique ou encore un plot de batterie par exemple. Cette liaison permet ici le transport d'une alimentation électrique entre le terminal mobile et le dispositif NFC de l'entité électronique. Cette interface filaire peut être par exemple une nappe plastique comprenant un ensemble de fils de liaisons, comme décrit dans la demande WO 2011/148086 incluse ici par référence. Cette interface filaire s'applique directement à l'invention en remplaçant la pompe de charge par le contrôleur de tension selon l'invention. La figure 2 illustre une architecture d'une entité électronique (1) selon un mode de réalisation de la présente invention. Le contexte est proche de celui de la figure 1 précédente : l'entité électronique 1 est destinée à être reliée à un terminal mobile (6) équipé d'une carte SIM (5). L'alimentation (8) du terminal mobile (6) est adaptée pour fournir une première alimentation électrique (classe C, 1.8V) ou une seconde alimentation électrique (classe B, 3V). Le dispositif électronique (1) selon l'invention peut naturellement à l'intérieur du terminal mobile. Le dispositif NFC (2) doit être alimenté selon la seconde classe d'alimentation électrique (3V) pour que son fonctionnement soit optimal. Une entité électronique selon ce mode de réalisation de l'invention est caractérisée en ce que, lors de la mise sous tension, l'alimentation du mobile délivre d'abord la première classe d'alimentation électrique puis la seconde classe d'alimentation électrique si elle n'a pas reçu, dans une période de temps donnée, un message d'acquittement en provenance de la carte d'identité d'abonné. On utilise en particulier la capacité du mobile à pouvoir changer la tension d'alimentation de la carte SIM si une réponse de cette carte au signal de mise à jour - 8 - (RESET) n'est pas obtenue après la présentation d'une tension V1 (1.8V) à la SIM à la suite de la mise sous tension. En effet, le fonctionnement par défaut de l'alimentation d'une carte SIM « standard » est bien connu de l'homme de l'art : les première (C) et deuxième (B) classes d'alimentation électrique correspondent aux classes d'alimentation électrique requises par la carte SIM pour son fonctionnement. La spécification ISO-IEC 7816-3 précise l'enchaînement des deux types de classes en l'absence de réponse de la part de la carte SIM, et notamment le temps d'attente minimal (T, 10 secondes) avant de changer de classe d'alimentation. En d'autres termes, les étapes suivantes sont enchaînées : - A la mise sous tension (POWER ON, assimilable à un signal de RESET pour la carte SIM) le mobile alimente la carte SIM dans une première classe, correspondant à la tension la plus faible c'est-à-dire 1.8V (classe C). - Si la carte SIM répond à ce signal par un message d'acquittement, représentatif d'une confirmation de réception, qui peut contenir ou non le numéro de la classe (message « Answer-to-Reset » noté OK sur la figure 2), le mobile maintient cette tension au moins jusqu'à la mise hors tension (POWER OFF) suivante. En conséquence, la tension disponible aux bornes de la SIM est dans ce cas de 1.8V. - Si la carte SIM ne répond pas à ce signal, elle est désactivée et après un délai (spécifié de 10 secondes minimum) le mobile change de classe, typiquement il présente une tension de 3V (classe B) à la carte SIM et attend une réponse au RESET. Une exploitation judicieuse de ce mécanisme par l'invention permet d'empêcher la SIM, même si elle est alimentée dans une classe (classe C, 1.8V) qui permet son fonctionnement, de répondre au signale de RESET : l'insertion d'un contrôleur de tension (CTRL, 7) entre la sortie de l'alimentation (8) et l'entrée de la SIM (5) permet d'assurer le fonctionnement suivant : tant que la tension, notée V1 sur la figure, proposée par l'alimentation (8) du mobile à la carte SIM est inférieure à un seuil prédéterminé, la SIM n'est pas alimentée, c'est-à-dire que tout se passe comme si l'interrupteur (71) était ouvert. Dans ces conditions, la SIM ne peut pas renvoyer la réponse (OK) au signal de RESET du téléphone mobile. Elle ne répond pas. Dans ce cas le téléphone mobile attend pendant le délai spécifié puis présente une autre - 9 - classe, typiquement la classe correspondant à la tension suivante (classe B, V1 = 3V). Quand le mobile présente en entrée de la SIM une tension plus élevée correspondant à la classe B (V1=3V), l'interrupteur (71) se ferme, la SIM répond (OK) au mobile et le composant NFC (2) est correctement alimenté par la tension de sortie du convertisseur, notée V2, égale dans cet exemple à 3V, puisque V2 devient égale à V1. La figure 3 illustre une variante du mode de réalisation présenté à la figure 2. Le dispositif NFC 2 présente une sortie d'alimentation V3 qui est adaptée pour fournir une alimentation V3 à la carte SIM (5). A cet effet, il est prévu que l'interface filaire 10 comprenne une liaison d'alimentation depuis le dispositif NFC vers la carte SIM. Dans ces conditions, la carte SIM est alimentée par le dispositif NFC, qui lui-même est alimenté grâce à l'alimentation électrique d'antenne issue d'une énergie captée par l'antenne (3). Ce mode de réalisation est particulièrement avantageux dans le cas où la batterie du terminal mobile alimentant la carte SIM est faible, voire déchargée, puisqu'il est ici prévu de pouvoir recevoir une alimentation électrique depuis l'antenne. La figure 4 propose un mode de réalisation détaillé du dispositif de contrôle de l'alimentation, CTRL (7). L'alimentation en provenance de l'alimentation du mobile est présentée sur la broche VCC_SLOT du circuit. La carte SIM est connectée à la sortie VBAT ; le dispositif NFC est connecté également à la sortie VBAT. Le circuit U2 est un relai qui sert à faire basculer l'interrupteur de position ouverte en position fermée. Le circuit U1 est un comparateur de tension classiquement connu de l'homme du métier, qui compare les deux entrées 3 et 4 de l'amplificateur du circuit. Selon cet exemple de réalisation : tant que la tension VCC_SLOT est inférieure à 2.5V, notamment lorsqu'elle est alimentée en classe C (1.8V) le point A du circuit, correspondant au point 3 de l'amplificateur, est inférieur à 1.25V ; dans ce cas, la sortie 1 du comparateur reste - 10 - à la valeur 0, et l'interrupteur électronique du boîtier U1 est ouvert. La SIM connectée à VBAT ne reçoit donc aucune tension, et ne répond donc pas au reset, entraînant de ce fait un changement de classe d'alimentation de la part du mobile. lorsque l'entrée VCC_SLOT est alimentée en classe B (3V), le comparateur présente une sortie à la valeur 1, l'interrupteur se ferme, et la SIM connectée à VBAT est alimentée sous VCC_SLOT=3V. Le circuit NFC peut être également alimenté en utilisant cette sortie. La figure 5 illustre en détail un exemple d'architecture électronique permettant de mettre en oeuvre l'un des modes de réalisation de la présente invention. Les circuits notés U1 et U2 sur la figure correspondent à ceux de la figure 4. Dans l'exemple décrit ci-dessus, le contrôleur de tension (7) est un circuit non programmable. Cependant, on pourrait mettre en oeuvre l'invention au moyen d'un circuit programmable. Dans un tel cas, le contrôleur de tension pourrait être intelligent et donc prendre en compte les classes d'alimentation des dispositifs auxquels il est connecté et baser son fonctionnement sur ces valeurs.20 REVENDICATIONS1. Entité électronique (1) adaptée pour un terminal mobile (6) associé à un premier dispositif (5, SIM) ladite entité comprenant un second dispositif (2), ledit terminal mobile (6) comprenant une alimentation (8) apte à fournir un premier ensemble de classes d'alimentations électriques (A, B, C) adaptées pour un fonctionnement du premier dispositif (5, SIM) ou un second ensemble de classes d'alimentations électriques (B, 3V) adaptées pour un fonctionnement du second dispositif (2), ladite entité électronique (1) étant caractérisée en ce qu'elle comprend un dispositif contrôleur de tension (7) dont la sortie (72) est connectée au premier (5) et au deuxième (2) dispositifs, incluant un module de réception apte à recevoir en entrée une classe d'alimentation électrique (A,B,C) et un module de reproduction apte à reproduire à sa sortie la tension reçue en entrée si et seulement si la classe d'alimentation correspondante appartient aux deux ensembles (B). 2. Entité électronique (1) selon la revendication 1 telle que, ledit premier dispositif est une carte d'identité d'abonné (5, SIM), ledit terminal mobile (6) comprend une alimentation (8) apte à fournir des classes d'alimentation dont une première classe d'alimentation électrique (C, 1,8V) ou une seconde classe d'alimentation électrique (B, 3V) adaptées pour un fonctionnement de la carte d'identité d'abonné (5, SIM), le second dispositif électronique (2) est apte à fonctionner selon la seconde classe d'alimentation électrique (B, 3V) ; caractérisée en ce que le dispositif contrôleur de tension (7) reproduit à sa sortie la tension reçue en entrée si et seulement si celle-ci est supérieure à la tension associée à la seconde classe d'alimentation (B, 3V). 3. Dispositif contrôleur de tension (7) comportant un module de réception apte à recevoir en entrée une classe d'alimentation électrique (A,B,C)-12- un module de reproduction apte à reproduire à sa sortie la tension reçue en entrée si et seulement si la classe d'alimentation correspondante est supérieure à une tension donnée.5