(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記クロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記クロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する、非接触通信装置。
【請求項２】
前記クロック制御部は、前記検出部によって検出された余剰の大きさによって許容される範囲で高い周波数のクロック信号を選択する、請求項１記載の非接触通信装置。
【請求項３】
前記クロック制御部は、前記検出部による検出結果に対応して選択する前記クロック信号の周波数データを検出結果毎に保持するルックアップテーブルを有し、前記検出結果を用いて前記ルックアップテーブルから対応する周波数データを参照して前記クロック信号周波数を決める、請求項２記載の非接触通信装置。
【請求項４】
前記データ処理部は、前記送受信部とのデータの受け渡しを行うインターフェース回路を有し、
前記送受信部を介して行う送受信動作中に前記クロック信号の周波数を低くした低消費電力状態を採り、低消費電力状態において前記インターフェース回路からの指示にしたがって前記クロック制御部は前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記クロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する、請求項１記載の非接触通信装置。
【請求項５】
前記データ処理部の低消費電力状態において前記クロック信号の周波数は前記基準周波数にされる、請求項４記載の非接触通信装置。
【請求項６】
前記データ処理部は命令を実行する中央処理装置を有し、
前記クロック制御部は、前記中央処理装置からの指示に応答して、前記クロック信号の周波数を基準周波数にした状態で前記検出部により前記余剰の大きさを検出し、検出した前記余剰の大きさに基づいて前記クロック信号の周波数を決める処理を行う、請求項１記載の非接触通信装置。
【請求項７】
前記中央処理装置は、前記送受信部とのデータの受け渡しを行うインターフェース回路からの送受信処理の完了通知に応答して前記クロック制御部に制御データを設定し、
前記クロック制御部は設定された制御データに従ったタイマ動作を行い、タイマ動作開始時点及びその後のタイムアウト発生時点で前記クロック信号の周波数を決める処理を行う、請求項６記載の非接触通信装置。
【請求項８】
前記クロック制御部は、前記制御データとして前記タイマ動作のイネーブルビット及び前記タイムアウトのインターバルが前記中央処理装置によって可変可能に設定されるタイマ制御レジスタを有する請求項７記載の非接触通信装置。
【請求項９】
前記クロック制御部は、前記アンテナ端子から入力される信号からキャリア成分を抽出して生成されたキャリアクロック信号を入力し、入力されたキャリアクロック信号を分周して周波数の異なるクロック信号を生成し、クロック選択データによって指定された周波数のクロック信号を選択して出力するクロック生成器と、
保持したクロック選択データを前記クロック生成器に与えるクロック選択データレジスタと、
前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいてクロック選択データを生成するデータ生成回路と、を有し、
前記クロック選択データレジスタは、中央処理装置又はデータ生成回路で生成されたクロック選択データが書き換え可能に設定される、請求項１記載の非接触通信装置。
【請求項１０】
前記クロック生成器は、クロック選択データで指定される分周比に従った値まで前記キャリアクロック信号のサイクル数を計数する計数動作を繰り返すカウンタと、
指定された分周比に従った前記カウンタの計数動作による計数値が所定値になる毎に、当該分周比に応ずるクロック信号を前記キャリアクロック信号のサイクルに同期して生成するロジック回路と、を有する請求項９記載の非接触通信装置。
【請求項１１】
前記電圧生成部は、アンテナ端子から入力される信号を整流する整流回路と、整流回路で整流して得られる直流電流を制御して前記電源電圧を生成するレギュレータとを有し、
前記検出部は、前記レギュレータに流れる余剰電流の大きさを複数ビットで示す信号を前記余剰の大きさとして生成する、請求項１記載の非接触通信装置。
【請求項１２】
アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、インターフェース回路を介して前記送受信部とのデータの受け渡しを行い、前記送受信部で受信した信号及び前記送受信部から送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理し、前記インターフェース回路から送受信部を介して行う送受信動作中に、前記インターフェース回路からの指示に従って前記クロック信号の周波数を低くした低消費電力状態にされるデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記低消費電力状態で前記インターフェース回路からの指示に応答することにより前記検出部で検出された前記余剰の大きさによって許容される範囲で前記クロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する、非接触通信装置。
【請求項１３】
アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、命令を実行する中央処理装置を有し、データ処理中に、前記中央処理装置から指示されるタイミングで前記クロック信号の周波数を所定の基準周波数にして前記検出部から前記余剰の大きさを取得し、取得した余剰の大きさによって許容される範囲でクロック信号に高い周波数を選択する、非接触通信装置。
【請求項１４】
基板と、
前記基板に形成されたアンテナと、
前記アンテナにアンテナ端子が接続された非接触通信回路と、を有し、前記非接触通信回路は、
アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記クロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記クロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する、非接触ＩＣカード。
【請求項１５】
筐体に、情報処理システム、非接触通信装置、前記非接触通信装置に接続されたアンテナと、を備える携帯情報端末であって、前記非接触通信装置は、
前記アンテナから入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、
前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号及び送信する信号をクロック信号に同期してデータ処理するデータ処理部と、
前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、
前記データ処理部は、前記クロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記クロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する、携帯情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子マネーや交通機関の改札などに利用される非接触通信装置及び非接触ＩＣカードに関し、例えば、ＩＣカード用の半導体装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
国際規格ＩＳＯ／ＩＥＣ１４４４３及び、ＩＳＯ／ＩＥＣ１８０９２によれば、非接触インターフェースを有するＩＣカードは、ＰＩＣＣと呼ばれ、ＰＣＤと呼ばれるリーダー／ライター装置とＲＦ（Radio Frequency）通信を行うものである。尚、ＩＳＯはInternational Organization for Standardizationの略であり、ＩＥＣはInternational Electrical Commissionの略である。また、ＰＩＣＣはProximity Cardの略であり、ＰＣＤはProximity Coupling Deviceの略である。
【０００３】
ＰＣＤからＰＩＣＣへの送信データを「下りデータ」、ＰＩＣＣからＰＣＤへの送信データを「上りデータ」と定義する。非接触通信に共通することは、ＰＩＣＣがＰＣＤからの下りデータを受信し、ＰＩＣＣが内部処理を行い、前記下りデータへの応答として、上りデータをＰＣＤに送信する、というシーケンスである。前記の下りデータと上りデータを繰り返すことで、非接触通信を可能にしている。
【０００４】
近年、アプリケーションの多様化に伴い、ＰＩＣＣによる内部処理の時間(トランザクションタイム)が増加の一途を辿っている。
【０００５】
ＰＩＣＣの内部処理は、処理速度を上げることで、処理時間を短縮することができる。つまり、ＰＩＣＣの処理速度を上げることで、ＰＩＣＣの受信と送信間の時間中に、多様な処理を行うことができるようになる。しかし、ＰＩＣＣの内部処理の処理速度を上げた場合、ＰＩＣＣの消費電流は増加してしまう。ＰＩＣＣの電力は、ＰＣＤから供給される搬送波から電磁誘導で生成さているため、ＰＩＣＣの消費電流が増加すると、非接触通信が可能な通信距離が短くなってしまう。ＰＩＣＣの消費電流を抑えることで、通信距離を延ばすことは可能だが、消費電流を抑えるためにはＰＩＣＣの内部処理の処理速度を遅くしなければならない。つまり、ＰＩＣＣの消費電流と処理速度、及び、非接触通信が可能な通信距離と処理速度はトレードオフの関係にある。
【０００６】
ＰＩＣＣの適用される非接触通信装置は、アンテナ端子から入力される信号を整流し、整流して得られる直流電流をレギュレータに供給して所定レベルの電源電圧を生成する。特許文献１では、そのようなレギュレータである電圧制御部に流れる直流電流が所定の電流以上であることを判定したとき、コプロセッサなどの特定の回路の動作を可能に制御する。特許文献２では、ＩＣカードによる受信電力レベルとＩＣカード内の消費電力レベルとの相対的な大小関係によってＩＣカード内の動作クロック周波数を制御する。例えば受信電力レベルに対して半導体集積回路内部の消費電力レベルが所定範囲よりも小さいときは動作クロック周波数を高くし、逆の場合には低くする。特許文献３ではアンテナ端子に入力される信号の受信電圧を参照して受信エネルギーを監視し、受信エネルギーの余裕度と制御ルールを照合して、所要の処理速度を割り出し、論理部の処理速度を制御することによって、非接触通信の通信距離の確保と高速処理との両立を図ろうとするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】再公表ＷＯ０３／０９１８１９号公報
【特許文献２】特開２００５−１９１９６１号公報
【特許文献３】特開２００６−１１９６９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献に記載の技術は受信電力状態の検出結果に基づいて中央処理装置（ＣＰＵ）等の動作速度を制御しようとするものであるが、特許文献１、２は受信電力状態の余裕度を検出できるが、それは相対的な余裕度でしかなく、クロック周波数を高くする場合にも比較的大きなマージンを持って周波数を変更しなければ、アクセラレータなどの周辺回路の動作状況に応じて十分な電力を供給できなくなることが想定される。特許文献３は受信電力の検出状態がＣＰＵ等の動作状態に影響されないように整流器やレギュレータなどの電力生成系とは異なる経路にそれとはまったく別のエネルギー監視部を設けなければならず、しかもサンプリングしたエネルギーを制御ルールと照合してＣＰＵ等の処理速度を決めるという新たな回路を追加しなければならないから、回路規模が増大し、それによる電力消費も増えてしまう。
【０００９】
本発明者は、回路規模の増大を極力抑えるためにアンテナ端子からの入力に基づいて生成した直流電流の余剰検出の結果に基づいてＣＰＵ及びコプロセッサなどのデータ処理速度を決定するクロック信号の周波数を制御することについて検討した。特にここでは、特許文献３を考慮し、複数の検出回路によって異なる閾値を用いてレギュレータに流れる余剰電流を電源電圧に対する前記直流電流の余剰として検出するものとする。上記クロック信号の周波数制御としては、通信のキャリア周波数である１３．５６ＭＨｚを分周した複数種類の周波数を持つクロック信号の中から一つを選択する。この検討により以下の課題が見出された。
【００１０】
第１の課題は、送受信データに対するデータ処理をＣＰＵやコプロセッサなどを用いて行なう場合、直流電流の余剰は、検出動作中に動作しているＣＰＵなどの動作周波数によって変化してしまうという点である。要するに、ＣＰＵなどの動作状況に従って相対的な余剰しか把握できないということである。例えば、非接触通信距離が一定で且つＰＣＤからの供給電力が一定の場合、ＣＰＵ周波数とレギュレータに流れる余剰電流との関係に着目すれば、ＣＰＵの周波数を上げればＰＩＣＣの消費電流が増加するため、レギュレータに流れる余剰電流量は、ＰＣＤによる供給電流（ＩＰＣＤ）からＰＩＣＣの消費電流を引算した値となり、ＣＰＵの周波数を上げれば上げるほど、少なくなる。このように、動作中のＣＰＵ周波数の設定値によって余剰電流の検出信号が変化してしまうため、動作中のＣＰＵの周波数と、余剰電流の検出信号との双方を確認しながらＣＰＵの周波数をどこまで上げることができるかを判別しなければならなくなり、その処理に時間を要し、ＣＰＵを用いて判別する場合にはＣＰＵの負担が増し、そうでなければ特別な論理回路を設けなければならず回路規模が増大する。特に、動作中のＣＰＵの周波数と、余剰電流の検出信号の双方を確認しながらＣＰＵの周波数をどこまで上げることができるかの判別では、ＣＰＵの周波数を徐々に上げていかなければならない。ＣＰＵの周波数を高くすればその分だけＣＰＵなどの消費電流が増えて余剰電流が減るから、周波数の変更は余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に行わなければならない。この点で、ＣＰＵなどの周波数をどこまで上げることができるかの判別をＣＰＵのソフトウェアを介して行おうとすると、そのソフトウェア開発はＩＣカード提供者にとって大きな負担になる。
【００１１】
第２の課題は、途中で通信距離が遠くなった場合にＣＰＵの周波数を下げなければ正常な動作を保証することができなくなる。しかしながら、この場合も上記同様に処理負担の増大は避けられず、その上、処理時間を短くしなければ通信不能になる虞が増す。
【００１２】
第３の課題は、余剰電流に応じてＣＰＵなどの処理速度を最適化することが難しいということである。即ち他のＣＰＵのデータ処理状況やＰＩＣＣに搭載されるコプロセッサなどの他の回路モジュールの動作状況に応じて、余剰電流検出時の消費電流に対する変動分を見積もることが容易ではなく、比較的大きなマージンをもって周波数を決めなければならず、データ処理効率の向上という点で不充分であった。
【００１３】
本発明の目的は、通信距離に応じて生成される直流電流の余剰分を考慮したクロック信号周波数の制御を回路規模を増大させずに且つ処理時間を短縮して実現でき、データ処理効率の向上に資することができる非接触通信装置、更にはＩＣカードを提供することにある。
【００１４】
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば下記の通りである。
【００１６】
すなわち、アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から電源電圧を生成する電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部を有し、前記電源電圧を動作電圧として送受信信号のデータ処理を行うデータ処理部は、前記クロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記クロック信号の周波数を決めるクロック制御部を備える。
【００１７】
直流電流の余剰検出時にデータ処理部で消費される消費電力は特定の基準周波数で決まる消費電力になるから、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。検出時のクロック周波数を特定しないで相対的に余剰を把握する場合に比べて短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部のクロック信号周波数を決めることが可能になり、外部と非接触通信を行う非接触通信装置における内部のデータ処理時間(トランザクションタイム)を最小にすることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば下記のとおりである。
【００１９】
すなわち、通信距離に応じて生成される直流電流の余剰分を考慮したロック信号周波数の制御を回路規模を増大させずに且つ処理時間を短縮して実現でき、データ処理効率の向上に資することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は本発明の第１の実施の形態に係る非接触通信装置１の概略的な構成を例示するブロック図である。
【図２】図２は誘導起電力による動作電力の発生期間に非接触通信装置による受信、送信、及び内部処理の直列的な処理を例示する動作説明図である。
【図３】図３は非接触通信装置の状態遷移図である。
【図４】図４は電圧制御部及び電流検出部の具体例を示す回路図である。
【図５】図５はデータ生成回路の論理構成を例示するブロック図である。
【図６】図６は電流検出部による余剰電流の検出値に応じて周波数を最適化する処理の原理を説明するための説明図である。
【図７】図７はクロック信号周波数の最適化処理の動作タイミングを例示するタイミングチャートである。
【図８】図８は図７によるクロック信号周波数の最適化処理のシーケンスを例示するフローチャートである。
【図９】図９は図８におけるクロック周波数の選択制御の特化した制御フローを例示するフローチャートである。
【図１０】図１０はクロック生成器の基本的な構成を例示するブロック図である。
【図１１】図１１は入力されたキャリアクロックＣＬＫを２分周から４分周に変更する場合の、クロック生成器の動作タイミングを例示するタイミングチャートである。
【図１２】図１２は入力されたキャリアクロックＣＬＫを２分周から３分周に変更する場合の、クロック生成器の動作タイミングを例示するタイミングチャートである。
【図１３】図１３は本発明の第２の実施の形態に係る非接触通信装置の概略的な構成を例示するブロック図である。
【図１４】図１４は実施の形態２におけるデータ生成回路の詳細を例示するブロック図である。
【図１５】図１５は実施の形態２におけるクロック信号周波数の最適化処理の動作を示すタイミングチャートである。
【図１６】図１６は図１５におけるクロック信号周波数の最適化処理のシーケンスを例示するフローチャートである。
【図１７】図１７は図１６におけるクロック周波数の選択制御に特化した制御フローを例示するフローチャートである。
【図１８】図１８は実施の形態１によるクロック周波数最適化処理のための構成と実施の形態２のクロック周波数最適化処理のための構成との双方を採用して選択的に利用するように非接触通信装置を構成したときのデータ生成回路の一例を示すブロック図である。
【図１９】図１９は非接触通信装置を適用した非接触通信機器としてのＩＣカードを例示する説明図である。
【図２０】図２０は非接触通信装置を適用した別の非接触通信機器としての携帯情報端末を例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
１．実施の形態の概要
先ず、本願において開示される発明の代表的な実施の形態について概要を説明する。代表的な実施の形態についての概要説明で括弧を付して参照する図面中の参照符号はそれが付された構成要素の概念に含まれるものを例示するに過ぎない。
【００２２】
〔１〕＜データ処理部の動作周波数に依存しない直流電流の余剰の測定結果に基づく周波数制御＞
本発明の代表的な実施の形態に係る非接触通信装置（１，１Ｍ）は、アンテナ端子（ＬＡ，ＬＢ）から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧（ＶＤＤ）を生成する電圧生成部（２０）と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部（２）と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号及びクロック信号（ＣＬＫ）から、システムクロック信号（ＳＣＬＫ）に同期してデータ処理するデータ処理部（６，６Ｍ）と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部（５）と、を有する。前記データ処理部は、前記送受信部とのデータの受け渡しを行うインターフェース回路（７）と、前記システムクロック信号の周波数が基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記システムクロック信号の周波数を決めるクロック制御部（１１，１１Ｍ）を有する。
【００２３】
直流電流の余剰検出を行うときデータ処理部のシステムクロック信号周波数は所定の基準周波数にされるから、直流電流の余剰検出時にデータ処理部で消費される消費電力は特定の基準周波数で決まる消費電力になる。したがって、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。検出時のシステムクロック周波数を特定しないで相対的に余剰を把握する場合に比べて短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部のシステムクロック信号周波数を決めることが可能になる。余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に周波数を変更するという手順を要しないからである。これらにより、外部と非接触通信を行う非接触通信装置における内部のデータ処理時間(トランザクションタイム)を短縮することができる。また、検出部は電圧生成部で生成される直流電流の余剰に基づいてその大きさを検出するから、その検出のために大規模な回路の追加を必要としない。
【００２４】
〔２〕＜直流電流の余剰の範囲で選択可能な高い周波数の採用＞
項１の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記検出部によって検出された余剰の大きさによって許容される範囲で高い周波数のシステムクロック信号を選択する。
【００２５】
データ処理部のデータ処理速度の高速化を優先させる事ができる。
【００２６】
〔３〕＜ルックアップテーブル参照＞
項２の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記検出部による検出結果に対応して選択する前記システムクロック信号の周波数データを検出結果毎に保持するルックアップテーブル（ＬＵＴＢＬ）を有し、前記検出結果を用いて前記ルックアップテーブルから対応する周波数データを参照して前記システムクロック信号周波数を決める。
【００２７】
システムクロック周波数を決定する制御を簡素化することができる。
【００２８】
〔４〕＜低消費電力状態でインターフェース回路からの指示により周波数制御を実行＞
項１の非接触通信装置において、前記データ処理部（６）は前記インターフェース回路（７）からの指示により前記送受信回路を介して行う送受信動作中に前記システムクロック信号の周波数を低くした低消費電力状態を採る。低消費電力状態において前記インターフェース回路からの指示にしたがって前記クロック制御部（１１）は前記検出部によって検出された前記電流の余剰の大きさに基づいて前記システムクロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する。
【００２９】
上記より、前記インターフェース回路からの低消費電力状態解除の指示に応答して前記直流電流の余剰の大きさを検出し、その大きさに応じてシステムクロック信号周波数を高くすることによって低消費電力状態から通常の動作可能な状態に抜けることができるから、低消費電力状態の解除処理の一環としてデータ処理部のシステムクロック信号周波数を最適化することができる。この場合には、送受信部を介して行われる送受信動作のインターバル毎に実行されるデータ処理部のデータ処理の先頭で受信電力に対するシステムクロック信号周波数の最適化が行われる。
【００３０】
〔５〕＜低消費電力状態のときのシステムクロック周波数を基準周波数とする＞
項４の非接触通信装置において、前記データ処理部の低消費電力状態において前記システムクロック信号の周波数は前記基準周波数にされる。
【００３１】
これにより、インターフェース回路からの低消費電力状態解除の指示に応答して基準周波数の状態のままで直流電流の余剰の大きさを容易に検出して低消費電力状態から通常の動作可能な状態に抜けることができる。
【００３２】
〔６〕＜ＣＰＵによる設定に従った周波数制御を実行＞
項１の非接触通信装置において、前記データ処理部（６Ｍ）は命令を実行する中央処理装置（１０）を有する。前記クロック制御部は、前記中央処理装置からの指示に応答して、前記システムクロック信号の周波数を基準周波数にした状態で前記検出部により前記余剰の大きさを検出し、検出した前記余剰の大きさに基づいて前記システムクロック信号の周波数を決める処理を行う。
【００３３】
中央処理装置の動作プログラムにしたがって任意のタイミングで直流電流の余剰の大きさを検出してシステムクロック信号周波数を最適化することができる。
【００３４】
〔７〕＜受信処理終了の通知に応答するレジスタ設定＞
項６の非接触通信装置において、前記中央処理装置は、前記インターフェース回路からの送受信処理の完了通知に応答して前記クロック制御部に制御データを設定し、前記クロック制御部は設定された制御データに従ったタイマ動作を行い、タイマ動作開始時点及びその後のタイムアウト発生時点で前記システムクロック信号の周波数を決める処理を行う。
【００３５】
これにより、送受信部を介して行われる送受信動作のインターバル毎に実行されるデータ処理部のデータ処理の先頭及び設定されたタイムアウト毎に受信電力に対するシステムクロック信号周波数の最適化を複数回行うことができる。
【００３６】
〔８〕＜タイマイネーブル及びインターバル設定用レジスタ＞
項７の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記制御データとして前記タイマ動作のイネーブルビット（ＳＩＧ６対応ビット）及び前記タイムアウトのインターバルが前記中央処理装置によって可変可能に設定されるレジスタ（１３Ｍ）を有する。
【００３７】
タイムアウトのタイミングや回数は中央処理装置の動作プログラムに従って任意に設定可能である。
【００３８】
〔９〕＜キャリアクロック信号の分周＞
項１の非接触通信装置において、前記クロック制御部は、前記アンテナ端子から入力される信号からキャリア成分を抽出して生成されたキャリアクロック信号を入力し、入力されたキャリアクロック信号を分周して周波数の異なるシステムクロック信号を生成し、クロック選択データによって指定された周波数のシステムクロック信号を選択して出力するクロック生成器（１４）と、保持したクロック選択データを前記クロック生成器に与えるレジスタ（１３，１３Ｍ）と、前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいてクロック選択データを生成するデータ生成回路（１２，１２Ｍ）と、を有する。前記レジスタは、中央処理装置又はデータ生成回路で生成されたクロック選択データが書き換え可能に設定される。
【００３９】
データ処理部に供給するシステムクロック信号の周波数は中央処理装置が設定するクロック選択データ又は前記直流電流の余剰の大きさに基づいてデータ生成回路が設定したクロック選択データの何れによっても決定することができ、前記直流電流の余剰の大きさに基づくシステムクロック周波数の決定に対して柔軟に対応可能になる。
【００４０】
〔１０〕＜シームレスなクロック切換え＞
項９の非接触通信装置において、前記クロック生成器は、クロック選択データで指定される分周比に従った値まで前記キャリアクロック信号のサイクル数を計数する計数動作を繰り返すカウンタ（４１，４４）と、クロック選択データで指定される分周比に従って前記カウンタの所定の計数値への変化に同期して当該分周比に応ずるシステムクロック信号を前記キャリアクロック信号のサイクル同期で生成するロジック回路（４３，４５〜４８）と、を有する。
【００４１】
分周比の異なる何れのシステムクロック信号の生成タイミングもキャリアクロック信号のサイクルに同期されるから、シームレスなクロック切換えが実現される。
【００４２】
〔１１〕＜電圧生成部と検出部＞
項１の非接触通信装置において、前記電圧生成部は、アンテナ端子から入力される信号を整流する整流回路（３）と、整流回路で整流して得られる直流電流を制御して前記電源電圧を生成するレギュレータ（４）とを有する。前記検出部は、前記レギュレータに流れる余剰電流の大きさを複数ビットで示す信号を前記余剰の大きさとして生成する。
【００４３】
余剰電流の大きさを必要な精度をもって容易に得ることができる。
【００４４】
〔１２〕＜低消費電力状態における直流電流の余剰の測定結果に基づく周波数制御＞
本発明の別の実施の形態に係る非接触通信装置（１）は、アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号、及びクロック信号（ＣＬＫ）を生成し、システムクロック信号（ＳＣＬＫ）に同期してデータ処理し、前記送受信部を介して行う送受信動作中に、前記インターフェース回路による前記システムクロック信号の周波数を低くした低消費電力状態にされるデータ処理部（６）と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有する。前記データ処理部は、前記低消費電力状態で前記インターフェース回路からの指示に応答することにより前記検出部で検出された前記余剰の大きさによって許容される範囲で前記システムクロック信号の周波数を高くして、低消費電力状態を解除する。
【００４５】
直流電流の余剰検出を行うときデータ処理部のシステムクロック信号周波数は低消費電力状態における所定の低い周波数にされるから、直流電流の余剰検出時にデータ処理部で消費される消費電力はその周波数で決まる消費電力になり、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。したがって、項１と同様に、余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に周波数を変更することを要せず、短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部のシステムクロック信号周波数を決めることが可能になる。更に、インターフェース回路からの低消費電力状態解除の指示に応答して前記直流電流の余剰の大きさを検出し、その大きさに応じてシステムクロック信号周波数を高くすることによって低消費電力状態から通常の動作可能な状態に抜けることができるから、項４と同様に、低消費電力状態の解除処理の一環としてデータ処理部のシステムクロック信号周波数を最適化することができ、送受信部を介して行われる送受信動作のインターバル毎に実行されるデータ処理部によるデータ処理の先頭で受信電力に対するシステムクロック信号周波数の最適化が行われる。これらにより、外部と非接触通信を行う非接触通信装置における内部のデータ処理時間(トランザクションタイム)を短縮することができる。また、検出部は電圧生成部で生成される直流電流の余剰に基づいてその大きさを検出するから、その検出のために大規模な回路の追加を必要としない。
【００４６】
〔１３〕＜ＣＰＵ指示による基準周波数下での直流電流の余剰の測定結果に基づく周波数制御＞
本発明の更に別の実施の形態に係る非接触通信装置（１Ｍ）は、アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号、及びクロック信号を生成し、システムクロック信号（ＳＣＬＫ）に同期してデータ処理するデータ処理部（６Ｍ）と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有する。前記データ処理部は、命令を実行する中央処理装置を有し、データ処理中に、前記中央処理装置から指示されるタイミングで前記システムクロック信号の周波数を所定の基準周波数にして前記検出部から前記余剰の大きさを取得し、取得した余剰の大きさによって許容される範囲でシステムクロック信号に高い若しくは低い周波数を選択する。
【００４７】
直流電流の余剰検出を行うときデータ処理部のシステムクロック信号周波数は所定の基準周波数にされるから、直流電流の余剰検出時にデータ処理部で消費される消費電力はその周波数で決まる消費電力になり、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。したがって、項１と同様に、余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に周波数を変更することを要せず、短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部のシステムクロック信号周波数を決めることが可能になる。更に、項６と同様に中央処理装置の動作プログラムにしたがって任意にタイミングで直流電流の余剰の大きさを検出してシステムクロック信号周波数を最適化することができる。これらにより、外部と非接触通信を行う非接触通信装置における内部のデータ処理時間(トランザクションタイム)を短縮することができる。また、検出部は電圧生成部で生成される直流電流の余剰に基づいてその大きさを検出するから、その検出のために大規模な回路の追加を必要としない。
【００４８】
〔１４〕＜ＩＣカード＞
本発明の更に別の実施の形態に係るＩＣカード（６０）は、基板（６１）と、前記基板に形成されたアンテナと、前記アンテナにアンテナ端子が接続された非接触通信回路と、を有する。前記非接触通信回路は、アンテナ端子から入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号及びクロック信号を生成し、システムクロック信号（ＳＣＬＫ）に同期してデータ処理するデータ処理部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有する。前記データ処理部は、前記システムクロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記システムクロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する。
【００４９】
直流電流の余剰検出を行うときデータ処理部のシステムクロック信号周波数は所定の基準周波数にされるから、直流電流の余剰検出時にデータ処理部で消費される消費電力は特定の基準周波数で決まる消費電力になり、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。したがって、項１と同様に、余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に周波数を変更することを要せず、短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部のシステムクロック信号周波数を決めることが可能になる。これらにより、外部と非接触通信を行う非接触通信装置における内部のデータ処理時間(トランザクションタイム)を短縮することができる。また、検出部は電圧生成部で生成される直流電流の余剰に基づいてその大きさを検出するから、その検出のために大規模な回路の追加を必要としない。
【００５０】
〔１５〕＜携帯情報端末＞
本発明の更に別の実施の形態に係る携帯情報端末（８０）は、筐体（８１）に、情報処理システム（８２）、非接触通信装置（１，１Ｍ）、前記非接触通信装置に接続されたアンテナ（Ｌ１）と、を備える。前記非接触通信装置は、前記アンテナから入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧を生成する電圧生成部と、前記電圧生成部で生成される電源電圧を受けて動作し、前記アンテナ端子を介する送受信動作を行う送受信部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧を動作電圧として受け、前記送受信部で受信した信号、送信する信号及びクロック信号を生成し、システムクロック信号（ＳＣＬＫ）に同期してデータ処理するデータ処理部と、前記電圧生成部で生成された電源電圧に対する前記直流電流の余剰の大きさを検出する検出部と、を有し、前記データ処理部は、前記システムクロック信号の周波数が所定の基準周波数にされた状態で前記検出部によって検出された前記余剰の大きさに基づいて前記データ処理のための前記システムクロック信号の周波数を決めるクロック制御部を有する。
【００５１】
クロック信号周波数の最適化に際して項１４と同様の作用効果を奏する。
【００５２】
２．実施の形態の詳細
実施の形態について更に詳述する。
【００５３】
〔実施の形態１〕
図１には本発明の第１の実施の形態に係る非接触通信装置１の概略的な構成が例示される。同図に示される非接触通信装置１は、特に制限されないが、単結晶シリコンのような１個の半導体基板にＭＯＳ集積回路製造技術を用いて形成される。この非接触通信装置１は図示を省略するリーダー／ライター装置のような外部装置との間でＲＦ通信を行う装置であり、図２に例示されるように、外部装置に近接することによって得られる誘導起電力を動作電源として動作し、動作可能な電源が供給されている期間に、外部装置から非接触通信装置１に送信されるデータを受け取る「受信」、前記非接触通信装置１から外部装置にデータを送信する「送信」、及び受信データ及び送信データに対するデータ処理などの「内部処理」を行う。ここでは、特に制限されないが、受信、送信、及び内部処理は直列的に行われるものとされる。
【００５４】
図１において、非接触通信装置は、アンテナＬ１が接続される第１アンテナ接続端子ＬＡ及び第２アンテナ接続端子ＬＢと、アンテナ端子ＬＡ，ＬＢから入力される信号を整流して得られる直流電流から所定の電源電圧ＶＤＤを生成する電圧生成部２０と、前記電圧生成部２０で生成される電源電圧ＶＤＤを受けて動作し、前記アンテナ端子ＬＡ，ＬＢを介する送受信動作を行う送受信部（ＲＸ／ＴＸ）２と、前記電圧生成部２０で生成された電源電圧ＶＤＤを動作電圧として受け、前記送受信部２で受信した信号及び送信する信号をシステムクロック信号ＳＣＬＫに同期してデータ処理するデータ処理部６と、前記電圧生成部２０で生成された電源電圧ＶＤＤに対する前記直流電流の余剰の大きさを検出してデータ処理部６に供給する電流検出部（ＰＷＲ）５と、を有する。
【００５５】
電圧生成部２０は、整流回路（ＲＥＣＴ）３、レギュレータとしての電圧制御部（ＲＥＧ）４及び平滑容量Ｃ１を備える。整流回路３は、前記非接通信装置１に備えられたアンテナＬ１が受信した交流信号を整流し、平滑容量Ｃ１は整流回路３が整流した整流電圧を平滑化して直流電圧を生成する。電圧制御部４は、直流電圧に接続される回路を構成する素子の耐圧以上の電源電圧が供給されないように、直流電圧レベルを監視し、電源電圧ＶＤＤのレベルを制御する回路である。電圧制御部４で制御された電源電圧ＶＤＤ、グランド電圧ＶＳＳが、データ処理部６、電流検出部５、及び送受信部２の動作電源として供給される。
【００５６】
電流検出部５は、電圧制御部４に流れる電流ＳＩＧ１が所定の電流以上であることを判定し、複数ビットの検出信号ＳＩＧ２を出力する。検出信号ＳＩＧ２は、データ処理部６のシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数制御などに用いられる。データ処理部６は典型的にはシステムクロック信号ＳＣＬＫに同期して動作し、送受信部２との受信データ・送信データ等のデータの受け渡しを行うインターフェース回路（Ｉ／Ｆ）７、プログラムを実行する中央演算装置（ＣＰＵ）１０、ＣＰＵ１０のワーク領域などに用いられるＲＡＭ９、ＣＰＵ１０が実行するプログラムや制御データなどを保有するＲＯＭ、フラッシュメモリ又はＥＥＰＲＯＭなどで構成されたメモリ部（ＭＲＹ）９、タイマやＤＳＰ等のその他の論理機能を持つロジック部（ＬＧＣ）８、及びクロック制御部１１を有する。
【００５７】
送受信部２は、受信部と送信部とを含む。受信部は、前記非接触通信装置に接続されたアンテナＬ１によって受信された交流信号に重畳された情報信号を復調してデジタルの情報信号としてインターフェース回路７に供給する。受信部は更に、受信信号からキャリア成分を抽出してキャリアクロック信号ＣＬＫを生成する機能を備える。これに対して送信部は、インターフェース回路７から出力されるデジタルの情報信号を受けてアンテナＬ１を介して外部に出力するための交流信号を形成する。
【００５８】
図３には非接触通信装置１の状態遷移図が例示される。外部装置からの搬送波(キャリア)信号がない場合、非接触通信装置１は、「キャリアオフ状態」となる。アンテナＬ１から前記搬送波信号が供給された場合、電圧制御部４は前記搬送波信号の整流及び平滑により生成した電源電圧ＶＤＤを前記データ処理部６、送受信部２及び電流検出部５に供給する。前記搬送波信号が入力されていた場合であっても、前記電源電圧ＶＤＤが十分に安定していない場合、前記非接触通信装置１は「リセット状態」となり、前記電源電圧ＶＤＤが十分に安定した場合は前記データ処理部６のリセットが解除されて、「内部処理状態」へと遷移する。内部処理状態では、ＣＰＵ１０がデータ処理部６を受信動作させる内部状態に設定することで、外部装置が出力するデータ（下りデータ）を受信できる「受信状態」に遷移することができる。「受信状態」において、外部装置からの下りデータはインターフェース回路７を介して、一時的にメモリ部９のバッファ領域に格納される。受信完了後に、再度前記内部処理状態に遷移し、前記メモリ部９に格納された下りデータを前記ＣＰＵ１０が処理し、外部装置に送信する上りデータを生成し前記メモリ部９に格納する。そして、前記ＣＰＵ１０がデータ処理部６を送信動作させる内部状態に設定をすることで、非接触通信装置１は「送信状態」へと遷移し、外部装置へのデータ（上りデータ）を送信することができる。送信が完了すると、再度内部処理状態に遷移して１回目の非接触通信が完了する。これらの下りデータと上りデータの送受信を繰り返すことで、必要な非接触通信を行う。ただし、外部装置との非接触通信距離が離れれば、これに伴い十分な電力が供給されなくなるため、前記非接触通信装置１は、内部状態がどの状態であってもリセット状態に遷移する。
【００５９】
図４には電圧制御部４及び電流検出部５の具体例が示される。アンテナＬ１が受信した交流信号がアンテナ端子ＬＡ、ＬＢに印加され、この交流信号を整流回路３が整流し、電流ＩＩＮを出力する。この電流ＩＩＮは、平滑容量Ｃ１に蓄積されることで平滑化された直流電圧が電源電圧ＶＤＤとして生成され、電源電圧ＶＤＤはこれに接続される回路に動作電流ＩＬＯＡＤを供給する。
【００６０】
電圧制御部４は、抵抗Ｒ１、Ｒ２、基準電圧源ＶＲＥＦ、演算増幅回路Ａ１、及び電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧから構成され、電源電圧ＶＤＤが所定の電圧レベル（ＶＲＥＦ×（Ｒ１＋Ｒ２）／Ｒ２）を上回らないように、電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧに流れる電流を制御することで、電源電圧ＶＤＤの不所望なレベル上昇を抑制する。すなわち、整流回路３から供給される電流ＩＩＮに比べて、電源電圧ＶＤＤに接続される回路の動作に必要な電流（ＩＡ＋ＩＢ＋ＩＬＯＡＤ）が小さい場合には、電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧに流れる電流ＩＲＥＧが増えるように制御され、電源電圧ＶＤＤが所定の電圧レベルに維持されるように動作する。アンテナ端子ＬＡ，ＬＢに供給される電力が大きいほど、整流回路３から出力される電流ＩＩＮは大きくなることから、ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧに流れる電流ＩＲＥＧは増える。したがって、電流ＩＲＥＧは余剰電力に応ずる余剰電流を示すことになる。ここで、整流回路３から供給される電流ＩＩＮは、電圧制御部４の消費電流ＩＡと、電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧが流す電流ＩＲＥＧと、電流検出部５の消費電流ＩＢと、電源電圧ＶＤＤが供給される回路の消費電流ＩＬＯＡＤとの和で表すことができる。消費電流ＩＡ，ＩＢは定常電流であり、ＩＬＯＡＤはこれを受けて動作する回路の動作状態に応じて可変される電流であり、ＩＲＥＧは前述のごとく、電源電圧ＶＤＤを所定のレベルに維持するためにグランド電圧ＶＳＳに引き抜かれる過剰電流になる。
【００６１】
電流検出部５は、特に制限されないが、４つの電流検出単位回路Ｐ０〜Ｐ３から構成され、電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧのゲート端子に供給される電圧を利用することで、電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧに流れる電流量を検出する回路である。夫々の検出単位回路Ｐ０〜Ｐ３による検出信号はＳＩＧ２［０］、ＳＩＧ２［１］、ＳＩＧ２［２］、ＳＩＧ２［３］の４ビットとされる。それら検出信号はＳＩＧ２［０］〜ＳＩＧ２［３］を総称して検出信号ＳＩＧ２と表記する。
【００６２】
電流検出単位回路Ｐ０は、電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧのゲート電圧をゲート端子に受けるＭＯＳトランジスタＭ０が流す電流と基準電流源Ｉ０からの定電流とを比較し、検出信号ＳＩＧ２［０］を生成する。具体的には、ＭＯＳトランジスタＭ０に流れる電流が基準電流Ｉ０に比べて小さければＳＩＧ２［０］＝“Ｌ”（ローレベル）とされ、ＭＯＳトランジスタＭ０に流れる電流が基準電流Ｉ０に比べて大きければＳＩＧ２［０］＝“Ｈ”（ハイレベル）とされる。ＩＮＶ０〜ＩＮＶ３はインバータである。ここで、ＭＯＳトランジスタＭ０が電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧのゲート端子に接続されたカレントミラー接続されていることから、電流検出単位回路Ｐ０は、電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧに流れる電流（余剰電流）ＩＲＥＧを検出対象とすることになる。即ち、ＭＯＳトランジスタＭ０のサイズが電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧのサイズの１／Ｎ倍とすれば、電流検出単位回路Ｐ０は電圧制御用ＭＯＳトランジスタＭＲＥＧに流れる電流ＩＲＥＧと基準電流Ｉ０のＮ倍とを比較していることと等価である。したがって、電流ＩＲＥＧが定電流Ｉ０のＮ倍以上になったときに、検出信号ＳＩＧ２［０］が“Ｈ”になる。
【００６３】
電流検出単位回路Ｐ１〜Ｐ３も電流検出単位回路Ｐ０と同様に構成される。但し、基準電流Ｉ０〜Ｉ３の電流値及びＭＯＳトランジスタＭ０〜Ｍ３のサイズを変更することで、検出信号ＳＩＧ２［０］〜ＳＩＧ２［３］の検出レベルを個別に設定できる。また、基準電流源Ｉ０、Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３の電流量を微調整することで、電流検出信号の検出量を最適に調整することができる。４ビットの検出信号はＳＩＧ２［０］、ＳＩＧ２［１］、ＳＩＧ２［２］、ＳＩＧ２［３］の値によって余剰電流の大きさが検出される。
【００６４】
図１に示されるクロック制御部１１は、クロック生成器１４、レジスタ（ＣＲＥＧ）１３及びデータ生成回路１２を備える。クロック生成器１４は前記アンテナ端子ＬＡ，ＬＢから入力される信号からキャリア成分を抽出して生成されたキャリアクロック信号ＣＬＫを入力し、入力されたキャリアクロック信号ＣＬＫを分周して周波数の異なる複数のクロック信号を生成し、クロック選択データによって指定された周波数のクロック信号を選択してシステムクロック信号ＳＣＬＫとして出力する。例えばキャリアクロック信号ＣＬＫの周波数を１３．５６ＭＨｚとしたとき、クロック選択データによって指定可能なシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数は、特に制限されないが、５６５ＫＨｚを最低とし、１３．５６ＭＨｚに至までの順次１．１３ＭＨの整数倍の周波数とされる。レジスタ１３はクロック生成器１４に供給するクロック選択データ及びデータ生成回路１２に対するイネーブルビットなどを保持する。レジスタ１３に対するクロック選択データの設定はＣＰＵ１０又はデータ生成回路１２が行う。例えばＣＰＵ１０はプログラム記述に従ってクロック選択データをレジスタに設定する。低消費電力状態に移行するときＣＰＵ１０はストア命令を実行して既定の低い周波数を設定するためのクロック選択データを設定する。ＣＰＵ１０はデータ生成回路１２によるクロック選択データの生成及び設定動作を用いるとき前記イネーブルビットをセットし、これによってイネーブル信号ＳＩＧ５が活性化される。
【００６５】
データ生成回路１２は、イネーブル信号ＳＩＧ５が活性化されているとき、信号ＳＩＧ４の活性化タイミングに同期して電流検出信号ＳＩＧ２を参照し、参照した値に応ずるクロック選択データを生成し、信号ＳＩＧ８を用いてそのクロック選択データをレジスタ１３に格納する。これによって、システムクロック信号ＳＣＬＫは信号ＳＩＧ８で指定された周波数に変更される。詳しくは、信号ＳＩＧ８でレジスタ１３に設定されたクロック設定データＳＩＧ８Ａがクロック生成器１４に与えられてシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数が信号ＳＩＧ８で指定された周波数に変更される。
【００６６】
図５にはデータ生成回路１２の論理構成が例示される。受信完了信号ＳＩＧ４とイネーブル信号ＳＩＧ５のアンドゲートによる論理積信号によって１パルス発生器３１がクロック調整期間信号ＳＩＧ７としてパルスを発生し、このパルスＳＩＧ７を受けるクロック制御回路３２は、そのパルス期間に、電流検出信号ＳＩＧ２を参照し、前記ルックアップテーブルＬＵＴＢＬなどを用いてクロック設定信号ＳＩＧ８を出力する。
【００６７】
信号ＳＩＧ４は図２に示される送信処理又は受信処理の終了通知データが送受信部２から信号ＳＩＧ３でインターフェース回路７に通知されたとき、インターフェース回路７が受信完了を通知する信号である。送信動作又は受信動作中にデータ処理部６を低消費電力状態（スリープ状態）にして最小限の機能だけを維持させる場合に、送信処理又は受信処理が終了したときはデータ処理部６は低消費電力状態を解除して受信データ又は送信データのデータ処理を行うことが必要になる。前記信号ＳＩＧ４は低消費電力状態を解除することが必要になったとき活性化（アサート）される。それによって動作されるデータ生成回路１２がシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を変更するデータ設定をレジスタ１３に行い、データ設定が完了したとき割り込みを要求してＣＰＵ１０にデータ処理を開始させ、データ処理部６は低消費電力状態からデータ処理動作状態に復帰される。低消費電力状態からデータ処理状態に復帰（遷移）するとき、ＣＰＵ１０はインターフェース回路７にアクセスし、信号ＳＩＧ４を非活性化（ネゲート）する。ここで、データ生成回路１２が電流検出信号ＳＩＧ２を参照して新たなクロック選択データを生成するとき、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数は低消費電力状態のときに選択すべき所定の低い周波数（所定の基準周波数）、例えば１．１３ＭＨｚに統一される。したがって、電流検出信号ＳＩＧ２を参照するときにデータ処理部で消費される消費電力はその周波数で決まる消費電力になり、電流検出信号ＳＩＧ２で検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。これにより、データ生成回路１２は、例えば電流検出信号ＳＩＧ２のデコード値とこれに対応する周波数のクロック選択データとを予め格納したルックアップテーブルＬＵＴＢＬを持ち、これにしたがって一義的にクロック選択データを決めることができる。検出時のクロック周波数を特定しないで相対的に余剰を把握するのとは異なるから、余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に周波数を変更することを要せず、短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部６のクロック信号周波数を決めることが可能になる。短時間で済ますことができるので、外部と非接触通信を行う非接触通信装置１におけるデータ処理部６によるデータ処理時間(トランザクションタイム)を短縮することができる。また、電流検出部５は電圧生成部２０で生成される直流電流の余剰信号ＳＩＧ１に基づいてその大きさを検出するから、その検出のために大規模な回路の追加を必要としない。
【００６８】
以下、低消費電力状態が解除されるときシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を変更する動作について更に詳述する。
【００６９】
非接触通信装置１において、受信動作中はそれによるノイズの影響でデータ処理部６に誤動作などを生じないようにするためにもデータ処理部６は低消費電力状態としてのスタンバイ状態とされる。例えば、システムクロック信号ＳＣＬＫには、受信動作完了通知に応答してデータ処理動作を再開したりするために必要な最低限の周波数、例えば１．１３ＭＨｚが設定され、更に、スタンバイ状態において動作を全く必要としないロジック回路８の全部又は一部に対する動作電源電圧ＶＤＤを供給する経路の遮断などが行われる。スタンバイ状態への設定は、例えばＣＰＵ１０がスタンバイ命令を実行することによって前記レジスタ１３に１．１３ＭＨｚの周波数を選択するクロック選択データを設定すると共に、一部の電源遮断制御を行うことによって実現される。これにより、非接触通信装置１の消費電流が抑えられ、且つ受信動作における消費電流ＩＬＯＡＤを一定にすることができる。即ち、外部装置による送信電力を一定とすると、電流検出部５による電流検出はスタンバイ状態におけるシステムクロック信号ＳＣＬＫの一定の周波数（１．１３ＭＨｚ）下で行われるため、図６に例示されるように、電流検出値は最大通信距離ｄｍに対する余裕距離に応ずる電流値として把握することができる。非接触通信装置のクロック周波数をゼロとしたときの通信距離をＤ、非接触通信装置の１Ｈｚあたりの消費電流をａ、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数をｆとすると、非接触通信装置が非接触通信可能な距離ｄは、”ｄ＝−ａ×ｆ＋Ｄ”と表すことができる。通信距離と余剰電流の大きさとには相関があるから、クロック周波数調整動作（クロック調整期間）において、Ｄ−ｄを電流検出部５による検出値に対応させ、その検出値に応じて周波数ｆを決定することが可能である。システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数は、特に制限されないが、例えば、システムクロックを６．７８MHｚに設定したい場合、ｆ＝６．７８MHzとなり、a＝一定であるから、D−ｄの値は一意的に決まる。つまり、D−ｄの電流値より大きい値を電流検出部５に対応させることで、周波数ｆを決定することが出来る。この原理的な関係が図６に例示される。この原則的な関係性を利用し、受信動作終了直後に電流検出信号(ＳＩＧ２)をラッチし、この電流検出信号に対応して、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を設定することで、非接触通信装置１は、ＣＰＵ周波数に影響されずに余剰電流を検出して、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数の最適化する事ができる。前述の通り、低消費電力の解除直前に電流検出部の検出結果を参照して、通常のデータ処理状態におけるクロック信号周波数を決定する動作モード（内部処理状態周波数調整モード、周波数調整モード、周波数最適化モード、自動クロック調整機能）はレジスタ１３の設定状態を反映した信号ＳＩＧ５によって決定される。ＳＩＧ５＝“Ｈ”のとき当該動作モードが選択、ＳＩＧ５＝“Ｌ”のとき当該動作モードが非選択にされる。
【００７０】
図７には上記クロック信号周波数の最適化処理の動作タイミングが例示され、図８には上記クロック信号周波数の最適化処理のシーケンスフローチャートが例示され、図９にはクロック周波数の選択制御に特化した制御フローチャートが例示される。
【００７１】
図７においてSLEEPは低消費電力状態を意味し、ACTIVEはデータ処理部６が通常の動作可能な状態を意味する。送受信中は誘導起電力が変化して低下すること考慮して、低消費電力状態において、データ処理部６のシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数は特に制限されないが１．１３ＭＨｚにされる。受信動作の終了が受信完了信号ＳＩＧ４のハイレベルによってデータ生成回路１２に与えられると（時刻ｔ２）、このとき、イネーブル信号ＳＩＧ５が“Ｈ”であることを条件に、１パルス発生器３１が動作し、クロック調整期間信号ＳＩＧ７がパルス変化され、クロック周波数調整動作が行われる（時刻ｔ２〜ｔ３）。クロック調整期間信号ＳＩＧ７が“Ｈ”の期間が、クロック調整期間となる。これにより、ここでは周波数が６．７８ＭＨｚに変更されて、低消費電力状態が解除され（時刻ｔ４）、データ処理部６で受信データに対する内部処理が開始される。すなわち、受信動作が終了したとき、低消費電力状態を維持してクロック信号の最適化を行って、低消費電力状態を解除する。尚、受信完了後クロック調整信号ＳＩＧ５が“Ｌ”のときクロック調整期間信号ＳＩＧ７はネゲートされたままになる。１パルス発生器３１は動作しない。図７においてＳＴ１は内部処理状態、ＳＴ２は受信状態、ＳＴ３は内部処理状態を意味し、それらの何れに状態に応対して図８のステップＳ１乃至Ｓ６の処理が行われるかが示される。
【００７２】
図８において、データ処理部６のリセット指示が解除されると内部処理状態（ＳＴ１）に遷移される。内部処理状態ＳＴ１においてクロック最適化処理に関係する処理として、ＣＰＵ１０によりレジスタ１３に対して、イネーブルビットに受信完了後のクロック調整機能を許可する値をライトする処理（Ｓ１）が行われ、これによってクロック調整信号のイネーブル信号ＳＩＧ５の出力が“Ｈ”にアサートされる（Ｓ２）。
【００７３】
内部処理状態ＳＴ１から受信状態ＳＴ２へ遷移したときは、クロック最適化処理に関係する処理として、受信データを受信し終えると、受信完了信号ＳＩＧ４が出力され（Ｓ３）、これによって１パルス発生器３１が動作してクロック調整期間信号ＳＩＧ７が出力される（Ｓ４）。更に、クロック制御回路３２によるクロック周波数最適化処理が開始され（Ｓ５）、クロック制御回路３２によるクロック周波数最適化処理によって変更したクロック周波数によるシステムクロック信号ＳＣＬＫの安定化を待つ（Ｓ６）。安定化したところで、低消費電力状態が解除されて、受信状態ＳＴ２から内部処理状態ＳＴ３へと遷移する。
【００７４】
図９に例示されるクロック周波数最適化処理Ｓ５は、クロック調整期間信号ＳＩＧ７が“Ｈ”の期間に行われる。ここでは、特に制限されないが、電流検出信号（ＳＩＧ２）を４ビットと仮定し、５種類の周波数の中から一つを選択してクロック周波数の最適化を行うものとする。
【００７５】
クロック制御回路３２は、クロック調整期間信号ＳＩＧ７が“Ｈ”になることでクロック制御回路３２が動作し始め（Ｓ１０）、まず初めに電流検出部５から電流検出信号ＳＩＧ２（ＳＩＧ２［３］〜ＳＩＧ２［０］）をラッチする（Ｓ１１）。そして、このラッチした信号から、どのビットが“Ｈ”になっているのかをデコードし（Ｓ１２、Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８）、このデコード値によって、最適な周波数を選択しクロック設定信号（ＳＩＧ８）を出力しクロックを設定する（Ｓ１３，Ｓ１５，Ｓ１７．Ｓ１９，Ｓ２１）。例えば、電流検出信号のビット３（ＳＩＧ２[３]）が“Ｈ”になっていれば、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を６．７８ＭＨｚに設定し、電流検出信号のビット２（ＳＩＧ２[２]）が“Ｈ”になっていれば、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を４．５２ＭＨｚに設定し、電流検出信号のビット１（ＳＩＧ２[１]）が“Ｈ”になっていれば、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を２．２６ＭＨｚに設定し、電流検出信号のビット０（ＳＩＧ２[０]）が“Ｈ”になっていれば、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を１．１３ＭＨｚに設定し、どの電流検出信号のビットも、“Ｌ”であれば、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を５６５ｋＨｚに設定する。つまり、電流検出信号ＳＩＧ２の状態に応じてシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を高く、もしくは低く設定する。これで、クロック制御回路の動作は完了となる（Ｓ２２）。
【００７６】
これらの動作により、クロック周波数最適化処理Ｓ５ではＣＰＵ１０の動作クロック周波数を低消費電力状態における既定のクロック周波数の状態にしたままで、ＣＰＵの動作クロック周波数を低消費電力状態の解除後における所要の周波数に設定することができる。
【００７７】
尚、クロック周波数の設定動作が完了すると、例えばデータインターフェース回路７がクロック周波数が安定化する時間の経過を待って、ＣＰＵ１０に割り込み要求を行うことによって低消費電力状態から動作可能状態に遷移する。
【００７８】
図１０にはクロック生成器１４の基本的な構成が例示される。同図に示されるクロック生成器１４はどのタイミングであってもハザードが出力されないように自由にシステムクロックＳＣＬＫの周波数を設定することができる機構になっている。
【００７９】
クロック生成器１４にはクロック設定データＳＩＧ８Ａとキャリアクロック信号ＣＬＫが供給される。クロック設定データＳＩＧ８Ａは、データ生成回路１２が信号ＳＩＧ８によってレジスタに設定したクロック設定データ又はＣＰＵ１０がレジスタ１３に設定したクロック設定データである。図１０の例では、クロック設定データＳＩＧ８Ａ＝Ｈ’０によって２分周、ＳＩＧ８Ａ＝Ｈ’１によって３分周、ＳＩＧ８Ａ＝Ｈ’２によって４分周を指示する場合の構成が例示される。
【００８０】
４０はデータＳＩＧ８Ａの遅延回路であり、遅延データＳＩＧ９の遅延はキャリアクロック信号ＣＬＫの１サイクル分である。カウンタ４１はキャリアクロック信号ＣＬＫをカウントし、データＳＩＧ９＝Ｈ’０（２分周）のときはカウント値Ｈ’１の次サイクルでゼロクリアされ、データＳＩＧ９＝Ｈ’１（３分周）のときはカウント値Ｈ’２の次サイクルでゼロクリアされ、データＳＩＧ９＝Ｈ’２（４分周）のときはカウント値Ｈ’３の次サイクルでゼロクリアされる。セットデコーダ４３，リセットデコーダ４４は供給される遅延データＳＩＧ９のデコード結果にしたがって、入力カウント信号ＳＩＧ１０の値に従って出力信号ＳＩＧ１１，ＳＩＧ１２のパルス波形を制御する。ＳＩＧ１１は、ＳＩＧ９＝Ｈ’０（２分周），ＳＩＧ９＝Ｈ’１（３分周）のときカウント値ＳＩＧ１０＝Ｈ’０の期間にハイレベルにされ、ＳＩＧ９＝Ｈ’２（４分周）のときカウント値ＳＩＧ１０＝Ｈ’１の期間にハイレベルにされる。フリップフロップ４５は信号ＳＩＧ１１の立下り同期で立ち上がり、信号ＳＩＧ１２の立下り同期で立ち下がる信号ＳＩＧ１４を生成する。デコーダ４２はデータＳＩＧ９が偶数（偶数分周比）のときローレベルを出力し、奇数（奇数分周比）のときハイレベルを出力する。偶数分周比の場合にはオアゲート４６の出力がハイレベル固定になるのでアンドゲート４８はシステムクロック信号ＳＣＬＫとして信号ＳＩＧ１４のパルス波形を出力する。奇数分周比の場合は遅延回路４７が信号ＳＩＧ１４をキャリアクロック信号ＣＬＫの半サイクル遅延させた遅延信号ＳＩＧ１５を生成し、アンドゲート４８が信号ＳＩＧ１４とＳＩＧ１５の論理積信号をシステムクロック信号ＳＣＬＫのパルス波形として出力する。
【００８１】
図１１には入力されたキャリアクロックＣＬＫを２分周から４分周に変更する場合の、クロック生成器１４の動作タイミングが例示される。設定データＳＩＧ８Ａが入力されると、入力データをクロック分周器１４は、ＣＬＫの１クロック遅延してラッチし、遅延データＳＩＧ９を生成する。このタイミングでカウンタ４１によるカウント動作がリスタートしてカウント値は初期値Ｈ’０にされる。このカウンタ４１は遅延データＳＩＧ９の値によって、リセットされるときのカウント値が異なる。４分周では、カウント信号ＳＩＧ１０がＨ’１の値のときにセット信号ＳＩＧ１１として“Ｈ”が出力され、カウント値ＳＩＧ１０がＨ’３の値のときにリセット信号ＳＩＧ１２として“Ｈ”が出力される。４分周では、偶数分周なので、奇数分周検出信号ＳＩＧ１３は、“Ｌ”をキープする。これにより、奇数分周クロック信号ＳＩＧ１５も“Ｌ”をキープする。そして、セット信号ＳＩＧ１１とリセット信号ＳＩＧ１２により、同期セット・同期リセットＦＦとしてのフリップフロップ４５の出力から、偶数分周クロック信号ＳＩＧ１４が出力される。最終段として、偶数分周クロック信号ＳＩＧ１４と奇数分周クロック信号ＳＩＧ１５の論理積をとり、ハザードが発生することなくシームレスにキャリアクロックＣＬＫを４分周したシステムクロック信号ＳＣＬＫを出力することができる。
【００８２】
図１２には入力されたキャリアクロックＣＬＫを２分周から３分周に変更する場合の、クロック生成器１４の動作タイミングが例示される。クロック設定データＳＩＧ８Ａが入力されると、クロック分周期１４は入力データをキャリアクロック信号ＣＬＫの１サイクル遅延してラッチし、遅延データＳＩＧ９を生成する。このタイミングでカウンタ４１の計数値が初期値にクリアされる。３分周では、カウント値ＳＩＧ１０がＨ’０の値のときにセット信号ＳＩＧ１１として“Ｈ”が出力され、カウンタ値ＳＩＧ１０がＨ’２の値のときにリセット信号ＳＩＧ１２として“Ｈ”が出力される。３分周では、奇数分周なので、奇数分周検出信号ＳＩＧ１３が“Ｈ”にアサートされる。そして、セット信号ＳＩＧ１１とリセット信号ＳＩＧ１２により、同期セット・同期リセットＦＦとしてのフリップフロップ４５の出力から、偶数分周クロック信号ＳＩＧ１４が出力される。この偶数分周クロック信号ＳＩＧ１４をキャリアクロックＣＬＫの立下りで遅延回路４７にラッチし、奇数分周クロック信号ＳＩＧ１５を出力する。最終段として、偶数分周クロック信号ＳＩＧ１４と奇数分周クロック信号ＳＩＧ１５の論理関をとり、ハザードが発生することなくシームレスにキャリアクロックＣＬＫを３分周したシステムクロックＳＣＬＫを出力することができる。
【００８３】
以上説明した実施の形態１によれば、電圧生成部２０で生成される直流電流の余剰を電流検出部５で検出するときデータ処理部６のシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数は低消費電力状態における所定の低い周波数（基準周波数）、例えば１．１３ＭＨｚにされるから、直流電流の余剰検出時にデータ処理部６で消費される消費電力はその周波数で決まる消費電力になり、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。したがって、余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に周波数を変更することを要せず、短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部６のシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を決めることが可能になる。更に、インターフェース回路７からの信号ＳＩＧ４による低消費電力状態解除の指示に応答して前記直流電流の余剰の大きさを検出し、その大きさに応じてシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を高く変更することによって低消費電力状態から通常の動作可能な状態に抜けることができる。よって、低消費電力状態の解除処理の一環としてデータ処理部６のシステムクロック信号周波数を最適化することができ、送受信部を介して行われる送受信動作のインターバル毎に実行されるデータ処理部６によるデータ処理の先頭で受信電力に対するシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数の最適化が行われる。これらにより、外部と非接触通信を行う非接触通信装置１における内部のデータ処理時間(トランザクションタイム)を短縮することができる。また、電流検出部５は電圧生成部２０で生成される直流電流の余剰に基づいてその大きさを検出するから、その検出のために大規模な回路の追加を必要としない。
【００８４】
〔実施の形態２〕
図１３には本発明の第２の実施の形態に係る非接触通信装置１Ｍの概略的な構成が例示される。同図に示される非接触通信装置１Ｍは、特に制限されないが、単結晶シリコンのような１個の半導体基板にＭＯＳ集積回路製造技術を用いて形成される。この非接触通信装置１Ｍは図示を省略するリーダー／ライター装置のような外部装置との間でＲＦ通信を行う装置であり、図１とはクロック周波数最適化のための構成が相違され、図１の非接触通信装置１と同様のその他の構成についてはここでは詳細な説明を省略し、相違点について詳細な説明を行う。
【００８５】
実施の形態１の非接触通信装置１におけるクロック周波数最適化の構成では、内部処理が長い場合、受信完了後以降、ＣＰＵの周波数を変更することを考慮していない。実施の形態２では、ＣＰＵ１０からの指示に基づいて内部処理を行っている期間の所要のタイミングでシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を最適化できるようにしたものである。このとき、システムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を既定の低い周波数（基準周波数）、例えば５６５ＫＨｚとし、この状態で電流検出信号ＳＩＧ２をラッチし、これに基づいてクロック制御部１１Ｍがシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を設定できるようにする。
【００８６】
クロック周波数最適化処理の指示は、特に制限されないが、ＣＰＵ１０がレジスタのイネーブルビットをセットしてイネーブル信号ＳＩＧ６がアサートされたとき、それがネゲートされるまでデータ生成回路１２Ｍはその論理構成にしたがって所定のタイミングでクロック周波数の最適化処理を繰り返し行う。
【００８７】
図１４にはデータ生成回路１２Ｍの詳細が例示される。周期パルス発生器５０は、特に制限されないが、ＣＰＵ１０によってタイムアウトのインターバルが設定されたタイマ機能を備え、イネーブル信号ＳＩＧ６がアサートされるのに同期してタイマ動作を開始し、タイムアウト毎に所定パルス期間のクロック調整期間信号ＳＩＧ７を発生し、これを受けるクロック制御回路３２は、そのパルス期間に、電流検出信号ＳＩＧ２を参照し、前記ルックアップテーブルＬＵＴＢＬなどを用いてクロック設定信号ＳＩＧ８を出力する。クロック設定信号ＳＩＧ８によってレジスタのクロック設定データＳＩＧ８Ａが書き換えられることによってシステムクロック信号ＳＣＬＫのクロック周波数が切り替えられる。特に制限されないが、ここでは、周期パルス生成器５０はイネーブル信号ＳＩＧ６がアサートされたとき、先ず最初にクロック調整期間信号ＳＩＧ７を発生して、システムクロック信号ＳＣＬＫのクロック周波数の最適化処理を行う。
【００８８】
図１５には上記システムクロック信号周波数の最適化処理の動作タイミングが例示され、図１６には上記システムクロック信号周波数の最適化処理のシーケンスフローチャートが例示され、図１７には上記システムクロック周波数の選択制御に特化した制御フローチャートが例示される。
【００８９】
図１５において、送受信中は誘導起電力が変化して低下すること考慮して、低消費電力状態においてデータ処理部６Ｍのシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数は特に制限されないが１．１３ＭＨｚにされる。受信動作中にデータ処理部６Ｍは低消費電力状態にされており、受信動作が完了すると、送受信部２は信号ＳＩＧ３によって送信又は受信動作の完了通知データをインターフェース回路７に与える。インターフェース回路７は、特に制限されないが、送受信動作完了通知を受けるのに応答して低消費電力状態の解除を要求する割り込み要求をＣＰＵ１０に与える。ＣＰＵ１０はその割り込み要求に応答して、先ず、レジスタ１３Ｍに５６５ＫＨｚの周波数を選択する周波数設定データを書き込むと共に、イネーブルビットをセットしてイネーブル信号ＳＩＧ６をアサートする（ｔ１）。これによって、データ生成回路１２Ｍは、信号ＳＩＧ７の最初のパルス期間でそのときサンプリングした電流検出信号ＳＩＧ２から把握される絶対値的な余剰電流に基づいて周波数の最適化処理を行う。信号ＳＩＧ７の期間、システムクロック信号は、一定の周波数（所定の基準周波数）である周波数５６５ｋＨｚに変更される。周波数の変更直後は、消費電力は不安定であるため、絶対値的な余剰電流を計測する周波数最適化処理は、周波数変更後の内部の動作状態が安定した一定期間経過後に開始されている。最適化処理を行った結果、時刻ｔ２以降のシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を例えば６．７８ＭＨｚに変更する。信号ＳＩＧ７の次のパルス期間（ｔ３〜ｔ４）においても、上記同様にその先頭でシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数が最低に５６５ＫＨｚに設定された状態でサンプリングされた電流検出信号ＳＩＧ２から把握される絶対値的な余剰電流に基づいて周波数の最適化処理を行い、時刻ｔ４以降のシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を例えば４．５２ＭＨｚに変更する。イネーブル信号ＳＩＧ６がアサートされている期間、信号ＳＩＧ７のパルス期間が複数回発生することで、内部処理中に複数回の周波数の最適化処理を行うことが可能となる。よって、電流検出信号ＳＩＧ２から把握される絶対値的な余剰電流に基づいて、直前のシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数に比較し、高い周波数若しくは低い周波数を設定することが可能となる。つまり、絶対値的な余剰電流が多ければ高い周波数を設定し、余剰電流が少なければ低い周波数を設定することでその時の最適な周波数で動作することが可能となる。また、イネーブル信号ＳＩＧ６がネゲートされるとその後の周波数最適化処理は行われない。
【００９０】
図１５において誘導起電力は時刻ｔ２〜ｔ３の期間に比べて時刻ｔ４〜ｔ５の期間のほうが小さくされる。この相違は、時刻ｔ１〜ｔ２でサンプリングされる電流検出結果から得られる余剰電流値Ｉｄａと、時刻ｔ３〜ｔ４でサンプリングされる電流検出結果から得られる余剰電流値Ｉｄｂとの相違によって把握される。余剰電流値Ｉｄａ，Ｉｄｂを検出するときデータ処理部６Ｍのクロック信号周波数は共に最低に５６５ＫＨｚに統一されているので、検出された余剰電流値Ｉｄａ，Ｉｄｂは誘導起電力に対して絶対値的な余剰値として取り扱いことができるからである。したがって、内部処理状態（ＡＣＴＩＶＥ）において誘導起電力の変化に追従してシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を増減することができる。
【００９１】
図１５においてＳＴ１０受信状態、ＳＴ１１は内部処理状態を意味し、ＳＴ１１の状態において図１６のステップＳ３０乃至Ｓ３５の処理がどこで行われるかが示される。
【００９２】
図１６において受信動作の完了が通知されてＣＰＵ１０に低消費電力状態の解除を要求する割り込みが要求されることによって内部処理状態ＳＴ１１とされ、そこで、クロック周波数最適化のための処理として、先ず、ＣＰＵ１０がレジスタ１３Ｍにイネーブルビットをセットし（Ｓ３０）、それによって、信号ＳＩＧ７がアサートされる（Ｓ３１）。これに応答して周期パルス発生器５０によるクロック調整期間信号ＳＩＧ７の生成動作が開始される（Ｓ３２）。信号ＳＩＧ７のパルスが発生されると（Ｓ３３）、クロック制御回路３２によるクロック周波数最適化処理が開始され（Ｓ３４）、クロック制御回路３２によるクロック周波数最適化処理によって変更したクロック周波数によるシステムクロック信号ＳＣＬＫの安定化を待つ（Ｓ３５）。安定化したタイミングでＣＰＵ１０は設定された周波数に同期するデータ処理を行う。信号ＳＩＧ７が再度パルス変化されると、ステップＳ３４，Ｓ３５の処理が繰り返される。
【００９３】
図１７に例示されるクロック周波数最適化処理Ｓ３４は、クロック調整期間信号ＳＩＧ７が“Ｈ”の期間に行われる。ここでは、特に制限されないが、図９と同様に電流検出信号（ＳＩＧ２）を４ビットと仮定し、５種類の周波数の中から一つを選択してクロック周波数の最適化を行うものとする。図９との相違点は、クロック調整期間信号ＳＩＧ７が“Ｈ”になることでクロック制御回路３２が動作し始めたとき（Ｓ１０）、最初にシステムクロック信号ＳＣＬＫの周波数を５６５ＫＨｚに変更し（Ｓ４０）、変更した周波数のシステムクロック信号ＳＣＬＫが安定化する期間を待つ（Ｓ４１）処理が追加されていることである。周波数を基準周波数に変更した直後は、それ以前の周波数によって動作していた消費電流に影響される可能性が含まれる。そこでシステムクロック信号ＳＣＬＫが安定化し、消費電流が安定化する期間を待つことで、より正確な余剰電流の測定が可能となる。その他は図９と同じであるからその詳細な説明は省略する。
【００９４】
以上説明した実施の形態２によれば、電圧生成部２０で生成される直流電流の余剰検出を電流検出部５で検出するときデータ処理部６の動作クロック信号ＳＣＬＫの周波数は所定の基準周波数例えば最低の５６５ＫＨｚにされるから、直流電流の余剰検出時にデータ処理部６で消費される消費電力はその周波数で決まる消費電力になり、検出される直流電流の余剰を絶対的な余剰として把握可能になる。したがって、余剰電流の検出を繰り返しながら徐々に周波数を変更することを要せず、短時間で且つ無駄なく的確にデータ処理部６のクロック信号ＳＣＬＫの周波数を決めることが可能になる。更に、ＣＰＵ１０の動作プログラムにしたがって任意にタイミングで直流電流の余剰の大きさを検出してクロック信号周波数を最適化することができる。これらにより、外部と非接触通信を行う非接触通信装置１Ｍにおける内部のデータ処理時間(トランザクションタイム)を短縮することができる。また、電流検出部５は電圧生成部２０で生成される直流電流の余剰に基づいてその大きさを検出するから、その検出のために大規模な回路の追加を必要としない。
【００９５】
〔実施の形態３〕
実施の形態１によるクロック周波数最適化処理のための構成（図１）と実施の形態２のクロック周波数最適化処理のための構成（図１３）との双方を採用して選択的に利用するように非接触通信装置を構成することも可能である。その場合には図１８に例示されるように、周期パルス発生器５０からの出力又は１パルス発生器３１からに出力を選択するセレクタ９１を設けてデータ生成回路９０を構成すればよい。セレクタ９１の選択信号にはイネーブル信号ＳＩＧ６を流用し、イネーブル信号ＳＩＧ６がアサートされているとき周期パルス発生器５０の出力をセレクタ９１に選択させればよい。
【００９６】
〔実施の形態４〕
図１９には非接触通信装置１，１Ｍを適用した非接触通信機器としてのＩＣカード６０が例示される。ＩＣカード６０は、例えば、樹脂モールドされたプリント基板によってカードの形態を成す非接触型のＩＣカードとして実現されている。外部装置７０からの電磁波を受けるアンテナ６１は、プリント基板６２の配線により形成される渦巻き状のコイルによって構成される。１個のＩＣチップで構成された半導体集積回路装置としての非接触通信装置１，１Ｍは、プリント基板６２に実装され、当該ＩＣチップにアンテナ６１となるコイルが接続される。外部装置７０からの電磁波を受けたアンテナ６１は、アンテナ端子に高周波の交流信号を出力する。交流信号は、部分的に情報信号（データ）によって変調されている。典型的には外部と入出力端子をカードの表面に持たない非接触通信機器としての所謂非接触ＩＣカードに適用される。勿論、非接触インターフェースと接触端子による入出力のための端子を持つデュアルタイプＩＣカードに適用することも可能であることは言うまでもない。
【００９７】
図１９に例示される非接触ＩＣカードやデュアルタイプＩＣカードによれば、外部装置７０とＩＣカード６０との非接触通信距離や、外部装置７０からの電力の強度に合わせて、データ処理部６に最適なクロック周波数の設定を行うことができる。
【００９８】
図２０には非接触通信装置１，１Ｍを適用した別の非接触通信機器としての携帯情報端末８０が例示される。携帯電話などの携帯情報端末８０は、筐体８１に、移動体通信制御と共にそれに付随する演算処理、表示処理、及び認証処理などを行う情報処理システム８２と共に、非接触通信装置１又は１Ｍ及びアンテナ６１を搭載する。携帯電話などの携帯情報端末８０に非接触通信装置１，１Ｍを搭載することで、外部装置７０とのの間での非接触通信が可能になる。手帳タイプのパーソナルコンピュータやノート型パーソナルコンピュータ等その他の携帯情報端末の全般に内蔵可能である。外部装置７０と携帯情報端末８０との非接触通信距離や、外部装置７０の電力の強度に合わせ、最適なクロック周波数に設定できるため、携帯情報端末８０のバッテリー電源を利用する非接触通信装置１，１Ｍの場合にも、バッテリーの浪費を防ぐことができると共に、バッテリーが消耗したときも信頼性の高い動作を保証することができる。
【００９９】
以上本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。
【０１００】
例えば、電流検出信号（ＳＩＧ２）は４ビットに限定されずより多いビット数であっても、少ないビット数であっても適宜変更可能である。また、上記の例ではキャリアクロック（ＣＬＫ）を基にシステムクロック（ＳＣＬＫ）を生成するものとしたが、位相同期回路ＰＬＬ、内蔵発振器、又は水晶発振器を用いて生成したクロック信号を元に上記同様の周波数最適化を行うことも可能である。非接触通信装置１，１Ｍを１チップで構成する場合を説明したがマルチチップで構成されてもよい。電流検出信号に基づく最適周波数の決定にルックアップテーブルを用いる場合を説明したがその全部又は一部を演算式に従ってＣＰＵの演算処理で行うようにしてもよい。クロック生成データはデータ生成回路からクロック生成器に直接与えられるようにしてもよい。図１では割り込みコントローラを図示していないがＣＰＵに対する割り込みは割り込み要求元から割り込みコントローラを介してＣＰＵに与えられる構成を採用可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【０１０１】
Ｃ１  平滑容量
Ｌ１  アンテナ
ＬＡ、ＬＢ  アンテナ接続端子
１，１Ｍ  非接触通信装置
２  送受信部
３  整流回路
４  電圧制御部
５  電流検出部
６、６Ｍ  データ処理部
７  インターフェース回路
８  ロジック部
９  メモリ部
１０  ＣＰＵ
１１，１１Ｍ  クロック制御部
１２，１２Ｍ  データ生成回路
１３，１３Ｍ  レジスタ
１４  クロック生成
２０  電圧生成部
ＩＲＥＧ  余剰電流
ＳＩＧ２  電流検出信号
ＳＩＧ４  受信完了信号
ＳＩＧ５  イネーブル信号
ＳＩＧ６  イネーブル信号
ＳＩＧ８  クロック設定信号
ＳＩＧ８Ａ  クロック設定データ
ＣＬＫ  キャリアクロック信号
ＳＣＬＫ  システムクロック信号
３１  １パルス発生器
３２  クロック制御回路
５０  周期パルス発生器
６０  ＩＣカード
６１  アンテナ
６２  プリント基板
８０  携帯情報端末
８１  筐体
８２  情報処理システム
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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