非接触式应答器和方法与流程

非接触式应答器和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年7月27日提交的法国申请号2007916的权益，该申请于此通过引用并入文本。
技术领域
3.本公开的实施例和实施方式涉及非接触式应答器，具体涉及nfc应答器或rfid应答器。


背景技术：

4.在无线(非接触式)通信技术领域，射频识别是众所周知的，更为人所知的名称是rfid(无线频率识别)。rfid可以使用射频波自动检测和识别附着在对象上的应答器。
5.在无线通信技术领域，近场通信也是众所周知的，更为人所知的名称是nfc(近场通信)，它是射频识别的延伸。
6.近场通信使非接触式读取器与应答器之间通过无线电频率波进行短距离通信。
7.非接触式应答器是一种电子设备，能够根据非接触式通信协议(例如与nfc或rfid技术兼容的协议)通过天线与非接触式读取器交换信息。
8.非接触应答器可以是标签或卡。
9.这样的非接触式应答器可以被并入同样包括微控制器的连接对象中。然后，非接触式应答器被用作非接触式读取器与连接对象的微控制器之间的网关。
10.连接对象可以是连接的手表、或连接的家庭自动化设备、或其他连接的公共设备(诸如连接的路灯)，这些示例不作限制。
11.非接触式读取器是外部通信设备，例如可以是蜂窝式移动电话(也称为“智能手机”)。
12.非接触式应答器可以包括允许与微控制器进行通信的有线接口，以及与被连接对象的天线相连的非接触式接口，允许与非接触式读取器进行通信。
13.非接触式应答器还可以包括可由有线接口和非接触式接口访问的存储器。
14.这种用作网关的非接触式应答器还可以称为“动态应答器”，因为临时存储在其存储器中的数据会随着时间的推移而变化，这可能是由于非接触式读取器，也可能是由于微控制器的原因。
15.对于这样的应答器，通过有线接口和非接触式接口同时访问存储器是不可能的。因此，通常提供仲裁解决方案，允许管理存储器的访问。特别地，所使用的仲裁解决方案包括将存储器访问权交给首先发出访问请求的有线接口和非接触式接口。只要存储器被获得访问权的接口访问，其他接口的存储器访问请求就会被忽略。
16.等待存储器访问的接口没有关于存储器访问的状态的信息片段。因此，这个接口会定期发出新的访问请求，直到它被授予对存储器的访问权。
17.然而，非接触式接口的访问请求可能会很频繁，特别是当应答器受到非接触式读
取器发出的重复访问请求的攻击时。在这种情况下，只要存储器访问被分配给非接触式接口，微控制器发出的访问请求就可以被忽略。因此，来自非接触式接口的访问请求使微控制器很难甚至无法访问存储器。因此，由于微控制器必须定期发出访问请求，将存储器访问权分配给有线接口会很耗时和耗能。
18.因此，有必要提供一种解决方案，允许应答器在任何时候授权微控制器访问存储器，特别是在非接触式接口发出重复访问请求时。


技术实现要素：

19.根据一个方面，非接触式应答器包括：存储器；天线，被配置为接收信号(特别是射频信号)；非接触式接口，被耦合到天线并且被配置为根据所接收的信号发出存储器访问请求；有线接口，被配置为接收存储器访问请求；仲裁模块，被配置为对于由非接触式接口发出的访问请求或对于由有线接口接收的访问请求授权对存储器的访问，并且其中有线接口还被配置为接收关机控制并向仲裁模块发送这些关机控制，仲裁模块被配置为在接收到关机控制时能够关闭非接触式接口，以便对于有线接口接收的访问请求授权对存储器的排他性访问。
20.特别地，有线接口可以被配置为接收来自应答器外部的主模块的存储器访问请求，特别是经由总线。主模块是处理单元，例如微控制器。主模块可以被配置为发出关机控制和应答器对存储器的访问请求。
21.因此，应答器可以作为该主模块与非接触式读取器之间的网关。
22.所提出的应答器被配置为，一旦主模块表明它希望通过向应答器的有线接口发送关机控制来访问存储器，就关闭非接触式接口。通过关闭非接触式接口，后者就不能再访问存储器。
23.因此，非接触式接口不能再阻止主模块对存储器的访问。
24.通过这种方式，主模块获得了对存储器的独家访问权。
25.因此，这样的应答器对由非接触式读取器发出的重复访问请求的攻击是稳健的。
26.在有利的实施例中，仲裁模块被配置为生成中断信号，并在关闭非接触式接口后向应答器的输出发送该中断信号。
27.因此，该应答器输出被配置为向主模块发送中断信号。特别地，主模块可以包括与应答器的输出端电动连接的输入，该连接通过有线连接以接收中断信号。接着，中断信号允许通知主模块，非接触式接口已经关闭。因此，该中断信号可以向主模块表明，其存储器访问请求可以被处理。
28.因此，主模块不必定期发送存储器访问请求，直到存储器访问被允许。主模块只是等待接收中断信号。接收到中断信号后，通知主模块，其存储器访问请求将被允许。
29.因为主模块只需等待接收中断信号，所以主模块的功耗会降低。此外，还可以节省时间，因为中断信号表明可以发出和允许访问请求的时刻。
30.此外，总线上的流量也减少了。
31.在有利的实施例中，有线接口还被配置为接收重新激活控制并向仲裁模块发送这些重新激活控制，仲裁模块被配置为在接收到重新激活控制时重新激活非接触式接口。
32.特别地，主模块可以被配置为发出重新激活控制，该重新激活控制向有线接口发
送。
33.因此，有线接口可以被配置为接收来自主模块的重新激活控制。
34.通过这种方式，主模块被配置为在不再需要访问存储器时重新激活非接触式接口。
35.特别地，主模块可以被配置为能够在该主模块的存储器访问结束时重新激活非接触式接口。
36.备选地或结合地，还可以在有线接口被停用时(特别是当有线电源被切断时)重新激活非接触式接口。
37.在有利的实施例中，仲裁模块被配置为接收关于非接触式接口对存储器的写入访问的状态的信息片段，并且在非接触式接口对存储器的写入访问正在进行时，当接收到关机控制时，等待该写入访问完成以关闭非接触式接口。
38.因此，应答器被配置为在接收到关机控制后允许非接触式接口完成对存储器的写入。
39.然后，应答器允许保护非接触式接口在写入完成前被关闭时可能发生的存储器损坏。
40.有利的是，有线接口适于被耦合到i2c(内部集成电路)总线。备选地，该总线可以是spi(串行外设接口)类型。
41.优选地，有线接口被配置为接收包括地址和有用数据的控制。
42.因此，有线接口适于与i2c类型的总线通信。
43.在有利的实施例中，关机控制是包括专用于该关机控制的地址和读/写位的控制。优选的是，该地址用7位表示。
44.然后，关机控制具有简单的结构。这种结构适合于由i2c类型的总线发送。
45.因为为这个关机控制选择了专用地址，所以关机控制不被应答器视为存储器访问请求。因此，关机控制对通过总线的存储器访问请求的处理没有影响。
46.有利的是，关机控制由单个字节表示。然后，关机控制就可以快速发送。
47.然而，备选地，也可以提供可以用一个以上的字节上表示的关机控制。
48.同样，在有利的实施例中，重新激活控制是仅包括专用于该重新激活控制的地址和读/写位的控制。
49.然后，重新激活控制具有简单的结构。这种结构适于由i2c类型的总线发送。
50.特别地，用于重新激活控制的地址与用于关机控制的地址不同。
51.因为对于这个重新激活控制选择了专门的地址，所以重新激活控制不被应答器视为存储器访问请求。因此，重新激活控制对通过总线的存储器访问请求的处理没有影响。
52.在有利的实施例中，重新激活控制由单个字节表示。然后重新激活控制就可以快速发送。
53.然而，备选地，还可以提供可以用一个以上的字节表示的重新激活控制。
54.优选地，应答器能够根据与nfc或rfid技术兼容的非接触式通信协议，通过天线与外部非接触式读取器交换信息项。
55.根据另一方面，系统包括如上所述的应答器，以及被耦合到应答器的有线接口的主模块，主模块被配置为向应答器发出关机控制，然后在应答器的仲裁模块在接收到有线
接口的关机控制后进行的非接触接口关闭后发送存储器访问请求。
56.在有利的实施例中，主模块是微控制器。
57.根据另一方面，规定了包括如上所述的系统的连接对象。
58.根据另一方面，一种用于管理对如上所述的应答器的存储器的访问的方法，包括由有线接口接收关机控制，然后向仲裁模块发送关机控制，然后由仲裁模块关闭非接触式接口，以便对于由有线接口接收的访问请求授权对存储器的排他性访问。
59.在有利的实施例中，该方法包括，在由仲裁模块关闭非接触式接口之后，由仲裁模块生成中断信号，然后向应答器的输出端发送该中断信号。
60.在有利的实施例中，当在由非接触式接口对存储器的写入访问正在进行时接收到关机控制时，在该写入访问完成后执行非接触式接口的关闭。
61.在有利的实施例中，该方法包括，在关闭非接触式接口之后，通过有线接口接收重新激活控制，然后向仲裁模块发送该重新激活控制，然后通过仲裁模块重新激活非接触式接口。
附图说明
62.本发明的其他优点和特征将通过审查实施方式和实施例的详细描述(这些描述绝非限制性的)和所附附图而变得显而易见，其中：
63.图1图示了包括非接触应答器和主模块的系统；
64.图2图示了存储器访问管理方法；
65.图3至图7图示了各种存储器访问管理实例的时序图；以及
66.图8图示了包括图1的系统的连接对象。
具体实施方式
67.图1示意性地图示了根据一个实施例的系统sys。该系统sys被配置为与非接触式读取器lsc进行通信。
68.非接触式读取器lsc可以是外部的非接触式通信设备，例如多功能移动电话，即所谓的“智能手机”。
69.非接触式读取器lsc包括天线antl。
70.系统sys包括非接触应答器trs和主模块mm。
71.主模块mm是处理单元，例如微控制器。
72.应答器trs可以是标签或卡片。
73.应答器trs作为主模块mm与非接触式读取器lsc之间的网关。
74.应答器trs包括天线ant，天线ant被配置为接收由非接触式读取器lsc发出的射频信号rad。
75.特别地，应答器trs能够根据非接触式通信协议，例如与nfc或rfid技术兼容，通过天线ant与非接触式读取器lsc交换信息项。
76.nfc技术是开放的技术平台，在标准iso/iec 18092和iso/iec21481中进行了标准化，并结合了许多已有的标准，诸如例如用于通信协议的iso 14443或iso 15693。
77.当在读取器lsc与应答器trs之间发送信息项时，读取器lsc通过其天线antl生成
磁场，该磁场通常是13.56mhz的正弦载波。信息片段是通过载波的振幅调制来发送的。
78.应答器trs包括与天线ant耦合的非接触式接口ir。
79.非接触式接口ir特别包括解调器(未显示)，该解调器适于解调所接收的射频信号，以获得从读取器lsc发送的数据。
80.应答器trs进一步包括通过总线bi与主模块mm连接的有线接口if。优选地，总线bi是i2c总线。备选地，总线bi可以是spi(串行外设接口)类型，例如。
81.特别地，总线bi包括两条双向线。第一条sda线被配置为发送数据。第二条scl线是同步时钟线。
82.非接触式应答器trs还包括存储器mem，特别是非易失性存储器。该存储器mem例如可以是eeprom存储器。
83.非接触式读取器lsc被配置为向存储器mem发出对应答器trs的访问请求。这些访问请求通过无线电频率信号rad发送给应答器trs，应答器trs的天线ant可以接收这些信号。
84.非接触式接口ir被配置为接收由天线ant接收的、来自非接触式读取器lsc的无线电频率信号所生成的mem访问请求。
85.非接触式接口可以处于激活或关闭的状态。非接触式接口的状态被记忆在寄存器中。
86.主模块mm也被配置为向存储器mem发出访问应答器lsc的请求，并通过总线bi向有线接口if发送该请求。
87.因此，有线接口if被配置为接收由主模块mm发出的对存储器mem的访问请求。
88.然而，存储器mem不能同时被有线接口if接收的访问请求和非接触式接口ir接收的访问请求所访问。
89.然后应答器trs包括仲裁模块ma，允许管理对存储器mem的访问。
90.仲裁模块ma可以是逻辑电路。
91.仲裁模块ma与有线接口if、非接触接口ir和存储器mem相连接。因此，仲裁模块ma可以接收来自有线接口if和非接触式接口ir的访问请求，然后向存储器mem发送这些请求。
92.此外，主模块mm也被配置为发出关机控制，并通过总线bi向有线接口if发送关机控制。
93.有线接口if被配置为接收关机控制并向仲裁模块ma发送关机控制。
94.仲裁模块ma被配置为接收来自有线接口if的关机控制，并在接收到这种关机控制后关闭非接触式接口ir。
95.关闭非接触式接口ir可以防止非接触式读取器lsc访问应答器trs的存储器mem。非接触式读取器lsc发出的访问请求就会被忽略。
96.主模块即具有对存储器的排他性访问。
97.特别地，应答器trs被配置为，一旦主模块mm通过向应答器trs的有线接口if发送关机控制，表明它希望访问存储器mem，应答器trs即关闭非接触式接口ir。通过关闭非接触式接口ir，非接触式接口ir不能再访问存储器mem。
98.通过这种方式，主模块mm获得了对存储器mem的排他性访问权。
99.因此，非接触接口ir不能再阻止主模块mm对存储器mem的访问。
100.因此，这样的应答器trs对来自非接触式读取器lsc的重复访问请求的攻击是强大的。
101.更具体地说，仲裁模块mm被配置为，当它在非接触式接口ir对存储器mem的写入访问正在进行时接收到关机控制时，等待该写入访问完成后关闭非接触式接口ir。
102.因此，仲裁模块ma被配置为防止当非接触式接口ir在写入完成之前被关闭时可能发生的存储器mem损坏。
103.优选地，关机控制是只包括专用于该关机控制的地址和读/写位的控制。
104.然后，关机控制具有简单的结构。这种结构适合于由i2c类型的总线bi发送。
105.由于为该关机控制选择了专用地址，关机控制不被应答器trs视为存储器访问请求。因此，关机控制对通过总线bi的存储器访问请求的处理没有影响。
106.有利的是，关机控制由单个字节表示，专用于关机控制的地址用7位表示。
107.这样，关机控制就可以快速发送。
108.此外，仲裁模块ma被配置为生成中断信号int，并在接收到关机控制后关闭非接触式接口ir后向应答器trs的输出o1发送该中断信号。
109.然后，输出o1被配置为通过输出o1与输入i1之间的有线连接，向主模块mm的输入i1发送中断信号int。
110.中断信号int可以通知主模块mm，非接触式接口ir已经关闭。因此，中断信号int可以向主模块mm指示，它对存储器mem的访问请求可以被处理。
111.因此，主模块mm不必定期发送访问存储器mem的请求，直到存储器mem访问请求被批准。主模块mm只需等待接收中断信号int，就可以知道它在发出关机控制后可以发出访问存储器mem的请求。
112.因为主模块mm只需等待接收中断信号int，主模块mm的功耗就会降低。此外，还可以节省时间，因为中断信号int指示可以发出和批准访问请求的时刻。
113.此外，总线bi上的流量也减少了。
114.此外，主模块mm也被配置为发出重新激活控制，并通过总线bi将其发送到有线接口if。
115.仲裁模块被配置为接收来自有线接口if的重新激活控制，并在接收这种重新激活控制后重新激活非接触接口ir。
116.重新激活非接触式接口ir允许非接触式读取器lsc重新访问应答器trs的存储器mem。因此，来自非接触式接口ir的访问请求不再被忽略。
117.优选地，重新激活控制是只包括专用于该重新激活控制的地址和读/写位的控制。
118.然后，重新激活控制具有简单的结构。这种结构适于由i2c型总线bi发送。
119.特别地，用于重新激活控制的地址与用于关机控制的地址不同。
120.因为为这个重新激活控制选择了专用地址，所以重新激活控制不被应答器trs看作是存储器访问请求。因此，重新激活控制对通过总线bi的存储器访问请求的处理没有影响。
121.优选地，重新激活控制由单个字节表示，专用于重新激活控制的地址用7位表示。
122.然后，重新激活控制就可以快速发送。
123.备选地或结合地，仲裁模块可以被配置成在有线接口被停用时(特别是当有线电
源被切断时)能够重新激活非接触式接口。
124.图2说明了可由上述应答器trs实施的存储器访问管理方法。
125.在步骤20中，仲裁模块ma接收由有线接口if接收的、来自主模块mm的关机控制。
126.如果在仲裁模块ma接收到关机控制时，非接触式接口ir正在对存储器mem进行写入访问，那么仲裁模块ma在步骤21中等待该写入访问完成，然后在步骤22中关闭非接触式接口ir。
127.否则，如果非接触式接口ir不在执行对存储器mem的写入访问的过程中，则仲裁模块ma在接收到关机控制后直接进入步骤22，从而关闭非接触式接口ir。
128.在步骤22中关闭非接触式接口ir后，仲裁模块ma在步骤23中生成中断信号int，并向有线接口if发送中断信号int。这个中断信号被发送到应答器trs的输出o1。然后这个中断信号通过主模块的输入i1和应答器trs的输出o1之间的有线连接，被发送到主模块mm的输入i1。该中断信号用于向主模块mm指示它对存储器mem的排他性访问。
129.非接触式接口ir在步骤24中保持关闭状态，直到仲裁模块ma接收到由有线接口if接收的、来自主模块mm的重新激活控制。
130.一旦接收到重新激活控制，仲裁模块在步骤25中重新激活非接触式接口。
131.备选地，当有线接口被停用时(特别是当有线电源被切断时)，仲裁模块可以重新激活非接触式接口。
132.图3至图7图示了上述存储器访问管理方法的实施方式的示例。在这些图中，信号100代表由非接触式接口ir接收和发出的射频控制，信号101代表由有线接口if接收的关机控制，信号102代表由非接触式接口ir对存储器mem的写入访问状态(信号的高态表示正在进行写入访问，低态表示没有写入访问)。信号103代表非接触式接口的状态(信号的高态表示非接触式接口被激活，低态表示非接触式接口被关闭)，信号104代表中断信号(显示为低态)。
133.在图3所示的示例中，在非接触式读取器lsc向存储器发出访问请求ra之前，关机控制ca由仲裁模块ma接收。
134.访问请求ra在一帧中发送，该帧包括第一开始帧位s、访问请求ra和最后结束帧位e。关机控制ca在一帧中发送，该帧包括第一开始帧位s、关机控制ca、然后是确认位a和结束帧位p。
135.如信号102的低态所示，在接收关机控制ac的结束时，没有写入访问正在进行。
136.由于没有对存储器的写入访问正在进行，仲裁模块ma可以直接关闭非接触式接口ir。信号103因此切换到低态。在关闭非接触式接口ir后，仲裁模块ma生成中断信号，并向有线接口if发送中断信号(见信号104切换到低态)。
137.随着非接触式接口ir的关闭，非接触式读取器lsc的访问请求不被处理。因此，在该访问请求之后没有发送响应(没有响应由信息片段nrep表示)。然后主模块mm获得应答器trs对存储器mem的排他性访问。
138.在图4所示的示例中，关机控制ca由仲裁模块ma接收，而由非接触式读取器lsc发出的访问请求ra也由仲裁模块ma接收。
139.如前所述，访问请求ra在一帧中发送，该帧包括第一开始帧位s、访问请求ra和最后结束帧位e；关机控制ca在一帧中发送，该帧包括第一开始帧位s、关机控制ca、然后是确
认位a和结束帧位p。
140.关机控制的接收在访问请求的接收结束之前结束。因此，在关机控制的接收结束时，没有写入访问正在进行，如信号102的低态所示。
141.由于没有对存储器的写入访问正在进行，仲裁模块ma可以直接关闭非接触式接口ir。因此，信号103切换到低态。
142.关闭非接触式接口ir后，仲裁模块ma生成中断信号，并将其发送给有线接口if(见信号104切换到低态)。
143.随着非接触式接口ir的关闭，由非接触式读取器lsc发出的访问请求不被处理。因此，在该访问请求之后没有发送响应(没有响应由信息片nrep表示)。然后主模块mm获得应答器trs对存储器mem的排他性访问权。
144.在图5所示的示例中，在接收到来自非接触式读取器lsc的存储器访问请求nwm之后，而在应答器trs发出对该访问控制的响应之前，仲裁模块ma就接收到了关机控制ca。这里，该访问请求nwm不是存储器写入访问请求。
145.访问请求nwm在包括第一开始帧位s的帧中发送，然后访问请求nwm在最后结束帧位e结束。关机控制ca在一帧中发送，该帧包括开始帧位s、关机控制ca、然后是确认位a和结束帧位p。
146.由于没有对存储器的写入访问正在进行，仲裁模块ma可以直接关闭非接触式接口ir。信号103因此切换到低态。
147.在关闭非接触式接口ir后，仲裁模块ma生成中断信号，并将其发送给有线接口if(见信号104切换到低态)。
148.随着非接触式接口ir的关闭，来自非接触式读取器lsc的访问请求不被处理。在该访问请求之后，不发送响应(没有响应由信息nrep表示)。然后主模块mm获得应答器trs对存储器mem的排他性访问。
149.在图6所示的示例中，仲裁模块ma在接收到来自非接触式读取器lsc的对存储器的写入访问请求wm之后，但在应答器trs发出对该访问控制的响应之前，接收到了关机控制ca。
150.写入访问wm请求在一帧中发送，该帧包括第一开始帧位s、访问请求wm、然后是最后结束帧位e。关机控制ca在一帧中发送，该帧包括开始帧位s关机控制ca、然后是确认位a和结束帧位p。
151.因为写入存储器访问正在进行，仲裁模块ma不能直接关闭非接触式接口ir，以防止在该非接触式接口ir对存储器进行写入访问期间关闭非接触式接口ir而可能导致的存储器损坏。
152.因此，仲裁模块ma在关闭非接触式接口ir之前等待写入访问的完成。在写入访问完成后，仲裁模块ma关闭非接触式接口ir。信号103因此切换到低态。
153.在关闭非接触式接口ir后，仲裁模块ma生成中断信号，并将其发送给有线接口if(见信号104切换到低态)。
154.随着非接触式接口ir的关闭，在这个访问请求之后没有发送响应(缺乏响应由信息nrep表示)。然后主模块mm获得应答器trs对存储器mem的排他性访问。
155.在图7所示的示例中，非接触式读取器lsc发出了存储器访问请求。该存储器访问
请求被处理，并将该访问请求的响应rep发送给非接触式读取器lsc。
156.访问请求ra在一帧中发送，该帧包括第一开始帧位s、访问请求ra、然后是最后结束帧位e。响应rep被包含在以开始帧位s开始的帧中。关机控制ca在一帧中发送，该帧包括开始帧位s、关机控制ca、然后是确认位a和结束帧位p。
157.关机控制是在开始向非接触读取器lsc发送响应后但在该发送结束前所接收的。由于在接收到关机控制后不会发生对存储器的写入访问，仲裁模块ma可以直接关闭非接触式接口ir。信号103因此切换到低态。
158.在关闭非接触式接口ir后，仲裁模块ma生成中断信号，并将其发送给有线接口if(见信号104切换到低态)。
159.随着非接触式接口ir的关闭，由非接触式读取器lsc发出的访问请求不被处理，响应rep的发送也没有最终完成。于是主模块mm获得应答器trs对存储器mem的排他性访问。
160.上述的系统sys可以用于连接对象的领域。因此，图8示意性地图示了包括如上所述的系统sys的连接对象obj。该连接对象obj可以是连接的手表、或连接的家庭自动化设备、再或者是连接的公共设备，诸如连接的灯柱，这些示例不受限制。