Brevet FR3066870A1 — publié le 20181130

ACTIVATION D'UN DISPOSITIF NFC Domaine La présente description concerne de façon générale les circuits électroniques et, plus particulièrement, les transpondeurs électromagnétiques ou étiquettes électroniques (TAG). La présente description s'applique plus particulièrement aux dispositifs électroniques intégrant un circuit de communication en champ proche (NFC - Near Field Communication) et à la détection de la présence d'un tel dispositif dans le champ d'un autre dispositif. État de l'art antérieur Les systèmes de communication à transpondeurs électromagnétiques sont de plus en plus fréquents, en particulier, depuis le développement des technologies de communication en champs proche (NFC - Near Field Communication). Ces systèmes exploitent un champ électromagnétique radiofréquence par un dispositif (terminal ou lecteur) pour communiquer avec un autre dispositif (carte). Dans les systèmes récents, un même dispositif NFC peut opérer en mode carte ou en mode lecteur (par exemple dans le cas d'une communication en champ proche entre deux téléphones mobiles). Il est alors fréquent que les dispositifs soient alimentés par batteries et que leur fonctions et circuits soient 3066870 2 mis en veille pour ne pas consommer d'énergie entre des périodes d'utilisation. Les dispositifs doivent alors être « réveillés » quand il se trouvent à portée l'un de l'autre. Résumé 5 Un mode de réalisation vise à réduire tout ou partie des inconvénients des techniques connues de détection de présence d'un dispositif électronique intégrant un circuit de communication en champ proche par un autre dispositif électronique émettant un champ électromagnétique. 10 Un mode de réalisation vise à proposer une solution évitant les erreurs de détection. Ainsi, un mode de réalisation prévoit un procédé d'activation, par un premier dispositif NFC, d'un deuxième dispositif NFC, dans lequel, en réponse à une activation du 15 deuxième dispositif par un premier champ électromagnétique généré par le premier dispositif, le deuxième dispositif génère un deuxième champ. Selon un mode de réalisation, lorsqu'il détecte le deuxième champ, le premier dispositif initie une communication 20 en champ proche avec le deuxième dispositif. Selon un mode de réalisation, le procédé comporte les étapes successives suivantes : le premier dispositif est activé ; le premier dispositif émet ledit premier champ 25 électromagnétique radiofréquence ; le deuxième dispositif est activé par le premier champ ; le deuxième dispositif génère le deuxième champ ; le premier dispositif détecte le deuxième champ ; et 30 le premier dispositif initie un processus de communication en champ proche. Selon un mode de réalisation, l'activation du premier dispositif est périodique. Selon un mode de réalisation, l'activation correspond 35 à une sortie d'un mode de veille. 3066870 3 Un mode de réalisation prévoit un dispositif de communication en champ proche, adapté à la mise en oeuvre du procédé ci-dessus. Brève description des dessins 5 Ces caractéristiques et avantages, ainsi que d'autres, seront exposés en détail dans la description suivante de modes de réalisation particuliers faite à titre non limitatif en relation avec les figures jointes parmi lesquelles : la figure 1 est une représentation très schématique et 10 sous forme de blocs d'un exemple de système à communication en champ proche du type auquel s'applique, à titre d'exemple, des modes de réalisation qui vont être décrits ; la figure 2 est un schéma-bloc illustrant partiellement un mode de réalisation de circuits d'un dispositif 15 de communication en champ proche ; et la figure 3 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé d'activation de dispositifs NFC. Description détaillée 20 De mêmes éléments ont été désignés par de mêmes références aux différentes figures. Par souci de clarté, seules les étapes et éléments utiles à la compréhension des modes de réalisation qui vont être décrits ont été représentés et seront détaillés. En particulier, la génération des signaux radiofréquences et leur interprétation n'ont pas été détaillées, les modes de réalisation décrits étant compatibles avec les techniques usuelles de génération et d'interprétation de ces signaux. Sauf précision contraire, lorsque l'on fait référence à deux éléments connectés entre eux, cela signifie directement connectés sans élément intermédiaire autre que des conducteurs, et lorsque l'on fait référence à deux éléments reliés entre eux, cela signifie que ces deux éléments peuvent être directement reliés (connectés) ou reliés par l'intermédiaire d'un ou plusieurs autres éléments. 3066870 4 Dans la description qui suit, lorsqu'on fait référence aux termes « approximativement », « environ » et « de l'ordre de », cela signifie à 10% près, de préférence à 5% près. La figure 1 est une représentation très schématique et 5 sous forme de blocs d'un exemple de système de communication en champ proche du type auquel s'appliquent, à titre d'exemple, des modes de réalisation qui vont être décrits ; On suppose le cas de deux dispositifs électroniques similaires, par exemple deux téléphones mobiles, mais tout ce 10 qui va être décrit s'applique plus généralement à tout système dans lequel un transpondeur capte un champ électromagnétique rayonné par un lecteur, borne ou terminal. Pour simplifier, on fera référence à des dispositifs NFC pour designer des dispositifs électroniques intégrant des circuits de 15 communication en champ proche. Deux dispositifs NFC 1 (NFC DEV1) et 2 (NFC DEV2) sont susceptibles de communiquer par couplage électromagnétique en champ proche. Selon les applications, pour une communication, un des dispositifs fonctionne en mode dit lecteur tandis que 20 l'autre fonctionne en mode dit carte, ou les deux dispositifs communiquent en mode poste à poste (peer to peer - P2P). Chaque dispositif comporte divers circuits électroniques de génération d'un signal radiofréquence émis à l'aide d'une antenne. Le champ radiofréquence généré par l'un des dispositifs est capté par 25 l'autre dispositif qui se trouve à portée et qui comporte également une antenne. Dans les applications plus particulièrement visées par la présente description, lorsqu'un dispositif NFC n'est pas en cours de communication, il est commuté en mode veille afin de 30 réduire l'énergie consommée. Cela est en particulier le cas pour les dispositifs alimentés par batterie. Lorsqu'un dispositif (par exemple le dispositif 1) émet un champ électromagnétique pour initier une communication avec un autre dispositif NFC (par exemple le dispositif 2), ce 35 champ est capté par ce dispositif 2 dès qu'il se trouve à 3066870 5 portée. Ce champ est détecté par les circuits du dispositif 2 qui, s'ils sont en veille, sont réactivés. Cela se traduit par une variation de la charge constituée par les circuits du dispositif 2 sur le circuit résonant de génération du champ du 5 dispositif 1. En pratique, la variation correspondante de phase ou d'amplitude du champ émis est détectée par le dispositif 1 qui entame alors un protocole de communication NFC avec le dispositif 2. Côté dispositif 1, on détecte en pratique si l'amplitude de la tension aux bornes du circuit résonnant 10 descend en dessous d'un seuil ou si la tension présente un déphasage supérieur à un seuil. Une fois que le dispositif 1 a détecté la présence du dispositif 2 dans son champ, il entame une procédure d'établissement de communication, mettant en oeuvre des 15 émissions de requêtes par le dispositif 1 et de réponses par le dispositif 2. Une difficulté réside dans le fait que la variation de l'amplitude du champ ou de sa phase côté dispositif 1 dépend du couplage opéré avec le dispositif 2. Or, le facteur de couplage 20 dépend de plusieurs paramètres parmi lesquels la distance entre les deux dispositifs et la taille de l'antenne du dispositif 2. Dans certaines situations, bien que le dispositif 2 ait été réveillé, le couplage est trop faible pour que la variation d'amplitude ou de phase soit détectée côté dispositif 1, alors 25 même qu'une communication pourrait être établie. La figure 2 est un schéma-bloc illustrant partiellement un mode de réalisation de circuits d'un dispositif de communication en champ proche. De façon simplifiée, le dispositif (1 ou 2, figure 1) 30 comporte au moins un circuit résonant 3, série ou parallèle. Dans le cas d'un circuit résonnant parallèle tel que représenté, le circuit 3 comporte une inductance L formant antenne en parallèle avec un élément capacitif C. Les bornes de l'association en parallèle définissent des bornes 31 et 33 35 d'entrée-sortie du circuit résonant 3. Dans l'exemple 3066870 6 représenté, le même circuit résonant 3 sert en émission et en réception. Dans ce cas, les bornes 31 et 33 sont reliées à des bornes d'entrée 41 et 43 d'une chaine de réception radiofréquence et à des bornes de sortie 51 et 53 d'une chaine 5 d'émission radiofréquence. Selon un autre mode de réalisation, le dispositif comporte deux antennes respectivement d'émission et de réception. Chaque chaine de transmission (émission ou réception) comporte généralement divers circuits (adaptateurs d'impédance, aiguilleurs, coupleurs, etc.) non représentés entre 10 le circuit résonant 3 et des circuits de traitement des signaux radiofréquence, symbolisés globalement par un bloc 6. Côté réception, la chaine de réception comporte en outre au moins un circuit 45 de détection de champ (FD). Côté émission, la chaine d'émission comporte au moins un amplificateur 55 (PA). 15 Le cas échéant, le dispositif tire son alimentation ou recharge une batterie 7 (BAT) à partir du champ électromagnétique qu'il capte. Dans ce cas, le dispositif comporte en outre un pont de redressement 8 dont des bornes d'entrées sont reliées aux bornes 31 et 33 et dont des bornes de 20 sortie sont reliées au circuit 6 et à la batterie 7. La batterie 7 est en outre reliée au circuit 6 pour l'alimenter, notamment si le dispositif peut fonctionner en mode lecteur. Selon les modes de réalisation décrits, on prévoit de faire émettre un champ par le dispositif récepteur dès qu'il est 25 réveillé par la présence d'un champ émis par le dispositif émetteur. Ainsi, ce champ va être détecté par le dispositif émetteur, même en cas de faible couplage. A la différence d'une communication dans laquelle le dispositif récepteur module le champ électromagnétique en 30 modifiant la charge qu'il représente sur le champ de l'émetteur, on se trouve ici en présence d'une deuxième émission de champ. Cela permet d'activer de façon fiable les deux dispositifs. En effet, en cas de couplage trop faible pour que le champ émis par le récepteur soit détecté par le dispositif émetteur, cela 35 signifie que la communication ne pourra pas s'opérer. Cependant, 3066870 7 dès que ce champ peut être capté, on considère qu'une communication peut être initialisée. Dans les applications de dispositifs NFC à faible consommation placés en mode veille, ces dispositifs activent 5 périodiquement (par exemple, toutes les 250 millisecondes, toutes les secondes, etc.) leurs circuits NFC pour émettre un champ pendant une durée (par exemple de quelques microsecondes) courte par rapport à la période entre deux activations, afin de détecter si un autre dispositif est à portée. 10 La figure 3 représente, de façon très schématique et sous forme de blocs, des étapes d'un mode de réalisation d'un procédé d'activation de dispositifs NFC. Initialement, les deux (ou plus de deux) dispositifs DEV1 et DEV2 sont en veille (SM). 15 On suppose qu'un des dispositifs (par exemple le premier DEV1) est réveillé ou activé (bloc 11, WU) pour établir une communication. Cette activation peut prendre diverses formes usuelles, par exemple, une action d'un utilisateur, un déclenchement périodique, la réception d'une communication d'un 20 autre type (par exemple utilisant le réseau téléphonique), etc. Le dispositif DEV1 émet alors un champ Fl destiné à être capté par le ou les autres dispositifs à portée. En supposant que le deuxième dispositif DEV2 est à portée et que le champ est suffisant pour activer son détecteur 25 de champ (bloc 21, FD), le dispositif DEV2 est réveillé (bloc 22, WU). Il se met alors à émettre un champ F2 (bloc 23, EE). Comme le dispositif DEV1 est à portée, il capte ce champ qui active son détecteur de champ (bloc 13, FD). Le dispositif DEV1 peut également, pendant sa phase de 30 détection, détecter le champ émis par le dispositif DEV2. Le champ émis par le dispositif DEV2 est alors capté par le dispositif DEV1 comme une variation de phase ou d'amplitude. Grâce à l'émission d'un champ (par le dispositif DEV2), cette variation est significative, même en cas de faible couplage. 3066870 8 Enfin, le dispositif DEV1 initialise une communication (bloc 14, INIT COM) de façon usuelle. Un avantage est que, même en cas de couplage trop faible pour déclencher le détecteur usuel du dispositif DEV1 par 5 détection d'un variation d'amplitude ou de phase du champ qu'il émet, les dispositifs peuvent entamer une communication. Le procédé décrit ci-dessus peut être exécuté à la place ou en complément du procédé usuel selon lequel l'activation des circuits du dispositif récepteur DEV2 modifie 10 la charge qu'il représente sur le champ de l'émetteur DEV1. Un avantage des modes de réalisation décrits est qu'ils ne modifient pas les protocoles de communication entre les dispositifs. On insère simplement une phase d'activation avant d'initier une communication. Ainsi, les solutions décrites 15 sont compatibles avec les systèmes usuels. Un autre avantage est que la mise en oeuvre des modes de réalisation décrits ne requiert aucune modification matérielle des dispositifs. En effet, on utilise les fonctions matérielles existantes dans les dispositifs. Ainsi, selon un 20 mode de réalisation, la mise en oeuvre des modes de réalisation décrits dans des dispositifs existants ne requiert qu'une mise à jour logicielle afin d'intégrer les étapes du procédé d'activation des dispositifs. En variante, les modes de réalisation décrits peuvent être mis en oeuvre par une solution 25 matérielle, par exemple par une machine d'état (en logique câblée). Cela permet généralement une exécution plus rapide et de moindre consommation. Divers modes de réalisation ont été décrits. Diverses modifications apparaîtront à l'homme de l'art. En particulier, 30 le choix de la durée d'émission du champ peut varier d'une application à une autre. En outre, la mise en oeuvre pratique des modes de réalisation qui ont été décrits est à la portée de l'homme du métier en utilisant les indications fonctionnelles données ci-dessus. REVENDICATIONS1. Procédé d'activation, par un premier dispositif NFC (1), d'un deuxième dispositif NFC (2), dans lequel, en réponse à une activation du deuxième dispositif par un premier champ électromagnétique (F1) généré par le premier dispositif, le deuxième dispositif (2) génère un deuxième champ électromagnétique (F2). 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel lorsqu'il détecte le deuxième champ (F2), le premier dispositif (1) initie une communication en champ proche avec le deuxième 10 dispositif (2). 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, comportant les étapes successives suivantes : le premier dispositif (1) est activé ; le premier dispositif émet ledit premier champ 15 électromagnétique (F1) ; le deuxième dispositif (2) est activé par le premier champ ; le deuxième dispositif génère le deuxième champ (F2) ; le premier dispositif détecte le deuxième champ ; et 20 le premier dispositif initie un processus de communication en champ proche. 4. Procédé selon la revendication 3, dans lequel l'activation du premier dispositif (1) est périodique. 5. Procédé selon l'une quelconque des 25 revendications 1 à 4, dans lequel l'activation correspond à une sortie d'un mode de veille. 6. Dispositif de communication en champ proche (1, 2), adapté à la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5.