FR3104352A1 - Chargement électrique d’une carte électronique - Google Patents

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Abstract

Chargement électrique d’une carte électronique. L'invention concerne un procédé et un dispositif de mise à disposition d’une charge électrique pour charger une carte électronique (C1) comportant un module de communication en champ proche (NFC) par un terminal (T1, T2). Le terminal dispose d’un mode dit lecteur (NFC) dans lequel il est apte à alimenter la carte (C1) en champ proche et recevoir des données de la carte. Le procédé est caractérisé en ce qu’il comporte sur le terminal positionné (E10) en mode lecteur de manière à générer un champ électromagnétique apte à charger une telle carte électronique, les étapes suivantes :- initialiser (E1, E11) la communication entre le terminal et la carte ; - recevoir (E12),un message (MSG1) en provenance de la carte, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la charge électrique ; - maintenir (E13) la charge électrique en restant en mode lecteur. fig. 3

Description

Chargement électrique d’une carte électronique
Domaine de l'invention
L'invention se rapporte de manière générale aux télécommunications, et plus précisément aux communications sans contact utilisant des technologies radio à courte distance, notamment de type NFC (d’après l’anglais Near Field Communication). Elle s’applique plus particulièrement à des terminaux équipés de ressources physiques et logicielles incluant un microprocesseur et un module de communication en champ proche (Near Field – NF) générant un champ électromagnétique.
Les communications en champ proche, usuellement appelées NFC, fondées principalement sur la norme ISO (International Standard Organisation) 14443, utilisent des technologies sans-fil pour permettre un échange d'informations entre deux périphériques éloignés d’une courte distance, typiquement inférieure à dix centimètres. Les communications de ce type offrent de nombreuses applications dans les domaines du paiement ou du transport, par exemple.
Récemment dans ce domaine sont apparues de nouvelles techniques de communication sans-fil utilisant pour canal le corps humain. Dans ces technologies que l’on regroupe sous le terme générique d’IBC (de l’anglais:Intra-Body Communication) ou encore BCC (pourBody Channel Communication), le corps humain agit de surcroît comme un conducteur pour transmettre des informations d’un point à un autre. Il n’est donc plus nécessaire d’approcher le terminal IBC de son homologue pour établir une communication: il peut être conservé dans la poche, dans un sac, etc. du porteur.
Cependant, et contrairement à une carte NFC classique, ou étiquette (aussi appelée «tag NFC») qui peut être alimentée par le champ électromagnétique de l’équipement avec lequel elle entre en communication, une carte ou étiquette IBC ne peut pas être alimentée de cette manière car elle se trouve à distance de cet équipement, dont elle est éloignée par le corps du porteur.
Un tel terminal IBC est donc généralement associé à un terminal mobile de manière à bénéficier de son alimentation.
Une alternative consiste à utiliser un chargeur NFC pour alimenter la carte/étiquette IBC. Cette solution est cependant contraignante et coûteuse.
Il existe donc un besoin pour un terminal très simple de type IBC/NFC autonome.
L'invention vient améliorer l'état de la technique.
Elle propose à cet effet un procédé de mise à disposition d’une charge électrique pour charger une carte électronique comportant un module de communication en champ proche par un terminal, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte, sur le terminalpositionné en mode lecteur en champ proche de manière à générer un champ électromagnétique apte à charger une telle carte électronique, les étapes suivantes:
- initialiser la communication sur un canal en champ proche entre le terminal et la carte;
- recevoir un message en provenance de la carte, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la charge électrique ;
-maintenir la charge électrique en restant en mode lecteur.
Avantageusement selon l’invention, il suffit de positionner la carte IBC à proximité du lecteur pour la charger ou recharger. Lorsqu’un message est reçu sur le lecteur pour lui indiquer que la carte a besoin d’un chargement, il maintient la génération du champ électromagnétique susceptible d’alimenter la carte en courant et/ou tension électriques. Pour ce faire, il lui suffit de maintenir la communication en champ proche, même si aucun message applicatif n’est échangé entre le terminal et la carte.
Par «charge électrique» on entend la charge générée par le champ électromagnétique qui alimente la carte par induction lorsqu’elle se trouve dans la portée du champ proche du terminal.
Par «mise à disposition d’une charge électrique» on entend la génération du champ électromagnétique par le terminal, lorsqu’il se trouve en mode lecteur (actif).
Par «carte électronique» on entend une carte électronique apte à communiquer en champ proche avec un terminal pour réaliser des transactions électroniques (paiement, transport, etc.) et disposant d’une alimentation propre (batterie, pile, etc.)
Par «charger» ou «recharger» une carte électronique, on entend charger l’alimentation (batterie, pile, etc.) de la carte.
Par «terminal» on entend tout équipement capable de se positionner en mode lecteur pour alimenter un dispositif en champ proche, par exemple un smartphone, une tablette, un portique, un TPE (terminal de paiement électronique), etc.
Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, le procédé tel que décrit ci-dessus comporte en outre les étapes de:
-obtenir une durée pendant laquelle la charge doit être maintenue;
- arrêter la mise à disposition de la charge au bout de cette durée.
Avantageusement selon ce mode, le terminal obtient la période de temps pendant lequel il doit ou peut mettre à disposition la charge, par exemple 3 minutes. Une telle information peut être par exemple prédéfinie et lue dans une mémoire du terminal, ou calculée par le terminal en fonction de paramètres internes, ou reçue de la carte dans le message, ou dans un autre message, etc.
Selon un autre mode de mise en œuvre particulier de l'invention, qui pourra être mis en œuvre cumulativement ou alternativement avec le précédent, le procédé tel que décrit ci-dessus est en outre caractérisé en ce qu’il comporte une étape de mise en œuvre, par le terminal, d’une adaptation de la puissance de la charge mise à disposition.
Avantageusement selon ce mode, le terminal peut choisir d’adapter la puissance délivrée pour la charge: il peut par exemple arrêter de fournir la charge avant la fin de la durée prévue, ou encore diminuer la puissance instantanée, etc.
Selon un autre mode de mise en œuvre particulier de l'invention, qui pourra être mis en œuvre cumulativement ou alternativement avec les précédents, un procédé de mise à disposition tel que décrit ci-dessus inclut en outreles étapes de:
- obtenir, par le terminal, une commande d’arrêtde la mise à disposition de la charge;
- arrêter la mise à disposition de la charge pour la carte.
Ce mode de mise en œuvre de l'invention permet à la carte de signifier au terminal que son rechargement est terminé, ou peut être interrompu. Le terminal peut alors désactiver la communication avec la carte, quitter le mode lecteur, etc.
Corrélativement, l’invention propose aussi un procédé de chargement électrique d’une carte électronique comportant un module de communication en champ proche et une batterie rechargeable par un terminal positionné en mode lecteur en champ proche, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte sur la carte, lorsque la carte se trouve dans le champ électromagnétique généré par le terminal, les étapes de :
-initialiser la communication sur un canal en champ proche entre la carte et le terminal;
-émettre un message vers le terminal, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la mise à disposition d’une charge électrique ;
- adapter la charge reçue pour charger la batterie.
Avantageusement selon ce procédé, la carte IBC, positionnée dans le champ du terminal, lui transmet un simple message l’invitant à rester en mode lecteur afin de l’alimenter. Un tel mode de fonctionnement n’existe pas aujourd’hui. Une carte NFC classique, ou étiquette, peut être alimentée par le champ électromagnétique de l’équipement avec lequel elle entre en communication, mais seulement à condition qu’une communication effective (un échange de données applicatives) soit établie entre la carte et le terminal. Une carte ou étiquette IBC ne peut pas être alimentée de cette manière, car en cours de communication, elle se trouve généralement à distance trop élevée du terminal pour être dans son champ électromagnétique (par exemple, elle est dans la poche de l’utilisateur/porteur).
Selon un mode de mise en œuvre particulier, un procédé de chargement tel que décrit ci-dessus inclut en outreles étapes de:
-obtenir une durée pendant laquelle la charge doit être maintenue;
-transmettre ladite durée au terminal.
Avantageusement selon ce mode, la carte peut indiquer au terminal pendant combien de temps il doit la charger. Cette valeur (par exemple 5 minutes) peut correspondre à une donnée prédéfinie inscrite dans la carte, ou au résultat d’un calcul effectué par la carte en fonction, par exemple, de la charge résiduelle de sa batterie, etc.
Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, les procédés tels que décrits ci-dessus sont en outre caractérisés en ce que ledit message est émis sur un autre canal de communication que le canal en champ proche.
Avantageusement selon ce mode, si la carte et le terminal disposent tous deux d’un module de communication autre que le module NFC, ils peuvent utiliser un canal de communication de ce type pour échanger des données, et notamment le message MSG1. Ce second canal peut être par exemple de type Bluetooth, ou Wi-Fi, etc. Ce type de canal procure notamment l’avantage d’un débit plus élevé que le canal en champ proche.
Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, les procédés tels que décrits ci-dessus sont en outre caractérisés en ce que ledit message est émis par la carte en champ proche après une réinitialisation ou en réponse à une requête d’initialisation de la carte.
Avantageusement selon ce mode, le message est émis après initialisation ou réinitialisation de la carte, afin que le terminal sache immédiatement qu’il doit simplement rester en mode lecteur pour alimenter la carte, sans entamer une communication applicative.
Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, les procédés tels que décrits ci-dessus sont en outre caractérisés en ce que ledit message est émis, au cours d’une communication de type ISO 14443-3 entre la carte et le terminal, dans un champ laissé libre par la norme pour un usage futur.
Avantageusement selon ce mode, on réutilise une norme existante et respectée par toutes les cartes à puces électroniques du marché. Lors d’une communication de type ISO 14443-3, des messages imposés par la norme sont échangés entre la carte et le terminal sur le canal en champ proche. Bien que le format de ces messages ne soit pas libre, un certain nombre de champs ont été réservés pour un usage futur de la norme. Le message de requête de chargement peut être avantageusement échangé via ce biais, sans perturber l’initialisation de la carte selon ce protocole.
Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, les procédés tels que décrits ci-dessus sont en outre caractérisés en ce que ledit message est émis au cours d’une communication de type ISO 14443-4 entre la carte et le terminal.
Avantageusement selon ce mode, on réutilise une norme existante et respectée par la plupart des cartes à puces électroniques du marché. Lors d’une communication de type ISO 14443-4, faisant suite à une initialisation de la carte et de la communication par le protocole correspondant ISO 14443-3 (de niveau protocolaire inférieur), des messages peuvent être échangés librement entre la carte et le terminal (au choix de l’application). Le message de requête de chargement peut être avantageusement échangé via ce biais.
Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, les procédés tels que décrits ci-dessus sont en outre caractérisés en ce que la carte est conforme au type A de la norme ISO 14443-3 et en ce que le message est transporté dans l’identifiant unique (UID) transmis par la carte.
Selon un mode de mise en œuvre particulier de l'invention, les procédés tels que décrits ci-dessus sont en outre caractérisés en ce que la carte est conforme au type B de la norme ISO 14443-3 et en ce que le message est transporté dans l’identifiant d’application (AFI) ou dans les données d’application (ADC) transmis par la carte.
L'invention concerne également un terminal comprenant un dispositif de communication en champ proche, une mémoire et un processeur configurés pour, lorsque le terminal est positionné en mode lecteur, de manière à générer un champ électromagnétique apte à charger une carte électronique comportant un module de communication en champ proche:
- initialiser la communication sur un canal en champ proche entre le terminal et la carte ;
- recevoir un message en provenance de la carte, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la charge électrique ;
- maintenir la charge électrique en restant en mode lecteur.
L'invention concerne également une carte électronique comprenant un dispositif de communication en champ proche, une alimentation rechargeable, un circuit d’adaptation, une mémoire et un processeur configurés pour :
-initialiser la communication sur un canal en champ proche entre la carte et le terminal;
-émettre un message vers le terminal, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la mise à disposition d’une charge électrique ; et
-recevoir la charge électrique; et
- adapter la charge reçue pour charger la batterie
L'invention concerne également un système comportant un terminal et une carte électronique tels que décrits ci-dessus, dans lequel le message est échangé sur le canal en champ proche.
L'invention concerne également système comprenant un terminal et une carte électronique tels que décrits ci-dessus, dans lequel le terminal et la carte électronique comportent de surcroît un autre module de communication permettant d’établir un canal de communication différent du canal en champ proche et le message est échangé sur ce canal de communication différent du canal en champ proche.
L'invention concerne également un programme d'ordinateur comportant des instructions pour la mise en œuvre de l’un des procédés ci-dessus selon l'un quelconque des modes particuliers de réalisation décrits précédemment, lorsque ledit programme est exécuté par un processeur. Le procédé peut être mis en œuvre de diverses manières, notamment sous forme câblée ou sous forme logicielle. Ce programme peut utiliser n'importe quel langage de programmation, et être sous la forme de code source, code objet, ou de code intermédiaire entre code source et code objet, tel que dans une forme partiellement compilée, ou dans n'importe quelle autre forme souhaitable.
L'invention vise aussi un support d'enregistrement ou support d'informations lisible par un ordinateur, et comportant des instructions d'un programme d'ordinateur tel que mentionné ci-dessus. Les supports d'enregistrement mentionnés ci-avant peuvent être n'importe quelle entité ou dispositif capable de stocker le programme. Par exemple, le support peut comporter un moyen de stockage, tel qu'une ROM, par exemple un CD ROM ou une ROM de circuit microélectronique, ou encore un moyen d'enregistrement magnétique, par exemple un disque dur. D'autre part, les supports d'enregistrement peuvent correspondre à un support transmissible tel qu'un signal électrique ou optique, qui peut être acheminé via un câble électrique ou optique, par radio ou par d'autres moyens. Les programmes selon l'invention peuvent être en particulier téléchargés sur un réseau de type Internet.
Alternativement, les supports d'enregistrement peuvent correspondre à un circuit intégré dans lequel le programme est incorporé, le circuit étant adapté pour exécuter ou pour être utilisé dans l'exécution du procédé en question.
Ce terminal, cette carte et ce programme d'ordinateur présentent des caractéristiques et avantages analogues à ceux décrits précédemment en relation avec le procédé de mise à disposition d’une charge électrique.
Liste des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de modes de réalisation particuliers, donnés à titre de simples exemples illustratifs et non limitatifs, et des dessins annexés, parmi lesquels:
La figure 1 illustre le contexte de l’invention;
La figure 2 illustre un exemple d'environnement de mise en œuvre de l'invention selon un mode particulier de réalisation;
La figure 3 illustre une architecture des terminaux impliqués dans un système de chargement selon un mode de réalisation de l’invention;
La figure 4 illustre des étapes du procédé de chargement selon un mode de réalisation de l’invention;
La figure 5a illustre des étapes du procédé de chargement selon un mode de réalisation de l’invention, dans le contexte de la norme ISO 14443.
La figure 5b illustre des étapes du procédé de chargement selon un mode de réalisation de l’invention, dans le contexte de la norme ISO 14443.
Description d'un mode de réalisation de l'invention
Principe général de l'invention
Le principe général de l’invention consiste à pouvoir charger, ou recharger, une carte/étiquette IBC permettant de communiquer sans-fil en utilisant pour canal le corps humain, lorsqu’elle entre en proximité d’un terminal NFC, afin de la rendre suffisamment autonome pour être utilisée régulièrement par son porteur sans nécessité d’un chargeur spécifique.
Modes particuliers de réalisation de l'invention.
La figure 1 illustre le contexte de l’invention.
Dans cet exemple, l’utilisateur (2) porteur de la carte C1 équipée d’un module IBC s’approche jusqu’à toucher quasiment le terminal lecteur T1 pour mettre en œuvre un service, par exemple une transaction monétaire. L’utilisateur (2), ou porteur, de la carte IBC est par exemple un être humain mais pourrait alternativement prendre la forme d’un autre être vivant apte à effectuer un geste volontaire vers le lecteur et à transmettre des ondes porteuses radio. Les terminaux C1 et T1 sont aptes à communiquer en champ proche via un champ électromagnétique (NF, 3) utilisant le corps de l’utilisateur.
Le terminal (T1) peut être par exemple un TPE (pour Terminal Electronique de Paiement) comprenant par exemple une interface utilisateur, encore appelée IHM, destinée à afficher des messages à l’attention de l’utilisateur et à recevoir éventuellement des données, ou encore un terminal mobile possédant un module NFC, un objet connecté (en anglais, IOT), un ordinateur personnel, une souris d’ordinateur, une passerelle domestique, etc. Il est apte à émettre des signaux radioélectriques de type NFC, à travers le corps de l’utilisateur, via une antenne NFC/IBC (non représentée). Dans cet exemple, le terminal (T1) comprend une surface constituée par l’antenne éventuellement protégée et adaptée pour réagir lorsque l’utilisateur l’effleure ou entre en proximité avec elle, par exemple en approchant la main. Le terme « surface » n’est nullement limitatif et donné à titre illustratif, l’antenne étant le seul moyen indispensable au fonctionnement du dispositif.
La carte IBC est un dispositif portatif naturellement apte à recevoir des ondes porteuses radio, via une antenne, directement ou à travers le corps de l’utilisateur (2). A cette fin, la carte (C1) est situé à proximité immédiate de l’utilisateur (2), sans nécessairement être en contact direct avec celui-ci. Par exemple, la carte C1 est placée à l’intérieur d’une poche ou d’un sac porté contre l’utilisateur, ou autour de son cou. Dans ces configurations, on estime que la carte (C1) n’est pas éloignée de plus de quelques centimètres du corps de l’utilisateur (2). La distance est par exemple inférieure à 5 cm. La carte C1 est assimilable à une carte électronique à puce classique comportant un «tag NFC» passif, mais elle est équipée d’une petite batterie rechargeable, pour un fonctionnement autonome. La batterie sera notamment rechargée lors d’une mise en œuvre de l’invention.
On notera que la carte C1 représentée ici est une carte IBC mais peut aussi, dans le contexte de l’invention, prendre la forme d’une carte NFC, ou d’un dispositif quelconque incluant une carte NFC. Dans ce cas, le porteur effectue ses transactions en approchant physiquement la carte NFC du terminal, mais le principe de charge reste le même.
Lafigure 2illustre un exemple de mise en œuvre de l'invention selon un mode particulier de réalisation.
Selon ce mode, le porteur (re)charge sa carte en utilisant un terminal NFC/IBC, ici un terminal mobile T2.
On rappelle que les communications NFC peuvent couvrir deux types d’applications liées à deux modes de fonctionnement différents sur un terminal NFC :
-Le premier mode, dit mode émulation, met en œuvre une émulation d'un module de communication en champ proche pour sécuriser des transactions électroniques entre une application stockée sur le terminal et une borne externe de lecture;
- Le second mode, dit mode lecteur, se rapporte à la lecture de données sur des dispositifs de type transpondeurs, ou cartes NFC ; il s’agit du mode lecteur (en anglais,tag reading)tel que défini par le Forum NFC (association industrielle chargée de promouvoir la mise en œuvre et la normalisation de la technologie NFC). Une communication NFC est établie entre un maître, ici le terminal, et un esclave, par exemple un transpondeur. Dans ce cas, le terminal alimente le tag positionné dans le champ électromagnétique qu’il génère, par induction électromagnétique.
On suppose ici que le terminal T2 a activé son module NFC et s’est positionné en mode de lecture de tag (Tag reading). Il est, à partir de cet instant, en écoute d’un transpondeur. Il est donc apte à entrer en communication avec la carte NFC/IBC se comportant comme un transpondeur, et à l’alimenter. Lorsque le porteur de la carte s’approche du mobile, il le plonge dans le champ électromagnétique du terminal. En réponse, le terminal peut recevoir des signaux en provenance de la carte.
Un dialogue s’établit entre la carte et le terminal, conformément à la norme ISO/IEC 14443. On rappelle que la norme 14443 de l’ISO décrit le fonctionnement des cartes à puce sans contact de type NFC. Il existe des variantes A et B de la norme, selon le type de carte utilisé (carte de type A ou carte de type B). Cette norme décrit plusieurs couches (de 1 à 4). Les principales étapes d’initialisation de la communication NFC entre un émetteur et la carte selon les parties 3 et 4 (ISO 14443-3 et ISO 14443-4 de la norme) seront détaillées ultérieurement à l’appui des figures 5a et 5b. A l’issue de ces étapes d’initialisation de la communication, l’émetteur, ou terminal mobile selon l’exemple, est apte à lire et/ou écrire dans la carte sans contact. L’invention se propose au contraire de remplacer ces opérations de lecture/écriture par une opération d’alimentation de la carte.
Selon des modes de réalisation de l’invention, la carte transmet un message spécifique au terminal pour lui signifier qu’il ne doit rien faire, mais simplement rester en mode lecteur afin de l’alimenter. Ce message spécifique peut comporter de surcroît des champs optionnels destinés à indiquer au terminal l’intervalle de temps pendant lequel il doit mettre à disposition la charge, la manière dont il doit alimenter la carte, etc. Alternativement, ces données optionnelles peuvent être transmises au terminal dans d’autres messages qui suivent le premier message spécifique.
Ce message peut s’insérer dans un protocole de type 14443-3 ou 4, selon des exemples de réalisation qui seront décrits plus en détails à l’appui des figures 5a et 5b.
Lafigure 3illustre une architecture des terminaux C1 (carte NFC/IBC) et T2 (Terminal mobile destiné à l’alimenter) selon un mode particulier de réalisation de l'invention.
Le terminal T2 possède l'architecture classique d'un téléphone mobile, de type smartphone, et comprend notamment une mémoire MEM, une unité de traitement UT, équipée par exemple d'un processeur PROC, et pilotée par le programme d'ordinateur PGM stocké en mémoire MEM. A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur PGM sont par exemple chargées dans une mémoire avant d'être exécutées par le processeur PROC. Le processeur PROC de l'unité de traitement UT met notamment en œuvre les étapes du procédé de mise à disposition d’une charge électrique selon l'un quelconque de modes particuliers de réalisation décrits en relation avec les figures 4 , 5a et 5b, selon les instructions du programme d'ordinateur PGM.
Le terminal comporte aussi une électronique de commande pour les communications en champ proche, ou module NFC. Le programme PGM est par exemple une application spécifique, ou Applet, chargée de la gestion de la communication avec la carte IBC. Elle peut se trouver dans la mémoire du terminal mobile, ou dans celle d’un élément de sécurité (non représenté) qui lui est associé. Elle peut être par exemple une applet de type «Android» prévue pour s’exécuter sur les mobiles équipés de ce système d’exploitation. Elle peut s’exécuter en arrière-plan, ou être lancée manuellement par l’utilisateur, ou encore être lancée automatiquement lorsqu’une carte de type IBC/NFC est détectée à proximité du terminal.
Optionnellement, le terminal comporte aussi un module de communication distinct du module NFC, par exemple Bluetooth (ou Wi-Fi, Li-Fi, etc.) noté BT sur la figure.
La carte à puce C1 a l'architecture classique d’une carte à puce équipée d’un module, ou étiquette NFC et comprend notamment
  • une mémoire MEM’, une unité de traitement UT’, équipée par exemple d'un processeur PROC’, et pilotée par le programme d'ordinateur PGC stocké en mémoire MEM’. A l'initialisation, les instructions de code du programme d'ordinateur PGC sont par exemple chargées dans une mémoire avant d'être exécutées par le processeur PROC’.
  • Le processeur PROC’ de l'unité de traitement UT met notamment en œuvre les étapes du procédé de chargement selon l'un quelconque de modes particuliers de réalisation décrits en relation avec les figures 4, 5a et 5b, selon les instructions du programme d'ordinateur PGC. Le programme PGC est notamment chargé de la gestion de la communication avec le terminal et de la commande d’adaptation pour le chargement de l’alimentation.
  • Une électronique de commande pour les communications en champ proche, ou module NFC.
  • une alimentation ALIM qui peut prendre la forme d’une petite batterie, par exemple une batterie de 3V lithium rechargeable classique.
  • un circuit redresseur REDR capable d’adapter l’alimentation proposée à la batterie de manière à respecter le cahier des charges du constructeur. Un tel circuit est à la portée de l’homme du métier. Par exemple, l’antenne NFC qui reçoit l’onde électromagnétique du lecteur peut être connectée à un redresseur de tension. Une fois la tension redressée et filtrée, elle peut être appliquée à un régulateur, par exemple un circuit de type 2F33CV de la société STMicroelectronics, pour stabiliser une tension aux bornes de de la batterie.
Optionnellement la carte comporte aussi un module de communication distinct du module NFC, par exemple Bluetooth (ou Wi-Fi, Li-Fi, etc.) noté BT’ sur la figure, pouyr communiquer avec le module BT du terminal.
Lafigure 4illustre des étapes du procédé de chargement selon un mode de réalisation de l’invention.
Lors d’une étape E0, la carte est approchée du mobile. Par exemple, elle peut être posée dessus. Elle rentre dans le champ électromagnétique généré par le terminal.
Lors d’une étape E10 sur le mobile, l’application en charge de la carte IBC (par exemple l’applet PGM) est lancée. Elle peut être activée par l’utilisateur, ou être exécutée en arrière-plan sur le mobile. S’il n’était pas déjà en mode lecteur, tel qu’introduit ci-dessus, le mobile bascule dans ce mode au cours d’une étape E11. On notera que, par construction, si le terminal est un téléphone mobile et constate une variation de charge au niveau de son antenne NFC, il se met automatiquement en mode lecteur. Par ailleurs, les lecteurs qui ne sont pas de type mobile sont toujours positionnés dans ce mode. Le basculement en mode lecteur peut donc être considéré comme automatique. En mode lecteur de carte, le terminal génère un champ magnétique de type NFC. A partir de ce moment, on entre dans le protocole standard d’initialisation de l’échange décrit dans les normes ISO 14443-3 et 14443-4tels que décrits plus en détails à l’appui des figures 5a et 5b.
Lors de l’étape E2, la réponse de la carte à la sollicitation du mobile est transmise de la carte vers l’émetteur. Cette réponse prend par exemple la forme d’un message MSG1. Ce message a pour but d’indiquer au terminal qu’il ne doit rien faire d’autre que rester actif en mode lecteur NFC. Il peut de plus comporter un certain nombre de paramètres comme par exemplela durée souhaitée d’alimentation (T, par exemple 5 minutes), la puissance requise pour l’alimentation, et tout autre paramètre qui pourrait être utile pour gérer la charge.
Selon une variante, ce message peut indiquer que la carte n’a pas besoin d’être (re)chargée. Pour indiquer qu’elle n’a pas besoin de se charger, la carte peut se positionner en mode «invisible» c’est-à-dire qu’elle ne sera pas détectée par le lecteur. Toute méthode à la portée de l’homme du métier pour annuler l’inductance mutuelle qui s’établit en temps normal entre les antennes du terminal et de la carte peut être mise en œuvre.
Selon un mode de réalisation de l’invention, le message MSG1 est transmis de la carte au lecteur via la communication NFC établie entre les deux dispositifs.Selon un autre mode de réalisation de l’invention, le message peut être transmis en Bluotooth, Wi-Fi, ou tout protocole sans-fil, à condition que la carte soit équipée du module correspondant.
Le terminal reçoit ce message à l’étape E12 et peut répondre en conséquence de manière positive ou négative. Dans le cas d’une réponse positive, il peut passer à l’étape E13 d’alimentation. Dans le cas d’une réponse négative, il peut renvoyer un message MSG2 vers la carte, sur un canal en champ proche ou sur un canal différent en utilisant son module BT, accompagnée de manière facultative d’un code indiquant les raisons de son refus, par exemple:
  • la carte n’est pas autorisée auprès du terminal en raison de son constructeur, son type, le type d’applications qu’elle héberge, etc.
  • le terminal et la carte ne sont pas pré-appairés;
  • les paramètres transmis par la carte avec le message MSG1 ne correspondent pas aux capacités du terminal;
  • le propriétaire a interdit le rechargement des cartes IBC;
  • le terminal n’a pas assez de batterie pour accéder à la requête;
  • etc.
Lors d’une étape E13, le mobile reste positionné en mode lecteur pendant un temps qui peut, selon des variantes, avoir été prédéfini sur le terminal, reçu en paramètre d’un message en provenance de la carte, spécifié par une norme (par exemple la norme 14443 évoquée plus haut), ou calculé en fonction de paramètres précédemment reçus (par exemple, pour réaliser une charge à 80% de la carte, connaissant ses caractéristiques de batterie, le terminal T2 peut calculer qu’il doit mettre la charge à disposition pendant 3 minutes), etc.
Selon une variante, le terminal pourra adapter, éventuellement au cours du temps, la puissance de la charge mise à disposition, par exemple en réduisant le temps de charge si sa propre alimentation passe en-dessous d’un seuil de charge.
Pendant ce temps, lors de l’étape E3, le module redresseur de la carte (REDR) transmet à l’alimentation de la carte une tension et un courant induits redressés, destinés à son alimentation pour la charger ou la recharger.
Lors de l’étape E4, un message (facultatif) est transmis de la carte vers l’émetteur. Ce message a pour but d’indiquer à l’émetteur qu’il peut cesser d’alimenter la cartepar exemple parce qu’elle a rencontré un problème électrique (elle chauffe, il y a un problème sur l’un de ses composants, etc.) Ce message peut être émis sur un canal en champ proche ou sur un canal différent en utilisant son module BT’.
Lors de l’étape E15, le mobile cesse d’alimenter la carte. Le cas échéant, il la désactive avant de cesser l’alimentation.
Selon une variante, une indication de fin de charge peut être restituée sur le terminal (via son IHM).
Lors de l’étape E5, la carte cesse d’être alimentée, elle peut être retirée de la proximité du terminal.
Lafigure 5aillustre des étapes du procédé d’initialisation et sélection de carte par un terminal selon la norme ISO 14443 (parties 3 et 4) pour une carte de type A. Cette norme décrit plusieurs couches de communication. Pour plus de détails on se réfèrera aux normes ISO elles-mêmes, de références:
  • 14443-3 - Cartes d'identification — Cartes à circuit(s) intégré(s) sans contact — Cartes de proximité — Partie 3: Initialisation et anticollision
  • 14443-4 - Cartes d'identification — Cartes à circuit(s) intégré(s) sans contact — Cartes de proximité — Partie 4: Protocole de transmission
Les principales étapes d’initialisation de la communication NFC entre un émetteur et la carte selon les parties 3 et 4 d’ISO 14443-3 et ISO 14443-4 sont les suivantes, illustrées sur la figure 5a pour une carte de type A:
  • Lors d’étapes S1/S2, l’émetteur envoie une requête d’identification (appelée “REQA”) et attend une réponse (appelée “ATQA”).
  • Lors d’étapes S3/S4, une procédure spécifique d’anticollision permet de lier l’émetteur à un seul récepteur, si plusieurs récepteurs sont présents dans le champ, et de recevoir l’identifiant unique de la carte (UID).
  • Lors d’étapes S5/S6, la procédure d’identification du récepteurest poursuivie; à l’issue de cette étape, l’émetteur est en possession d’un identifiant (SAK : “Select Acknowledge”) du type de carte, permettant notamment de détecter si le récepteur supporte la couche de communication ISO/IEC14443-4.
  • Une fois la communication établie et le récepteur identifié, on utilise le protocole applicatif associé au récepteur pour communiquer avec lui; le support de ce protocole est testé lors d’une étape S7. Le protocole utilisé ultérieurement peut être propriétaire (noté PPRIV sur la figure) ou de type ISO/IEC14443-4 (noté PROT 14443-4) défini par la norme si la carte le supporte)
Un mode de réalisation selon l’invention consiste à introduire, dans l’une des données émises par la carte à destination du terminal, une indication selon laquelle une charge est demandée. Ceci correspond au message MSG1 de la figure 4. Selon un mode de réalisation préféré, cette indication sera insérée dans un champ RFU (Réservé pour utilisation ISO/CEI future) de la norme. L’avantage d’utiliser un champ RFU est de ne pas modifier le comportement d’une carte conforme au protocole 144443-3, mais simplement de s’approprier un champ laissé libre. Ci-dessous, on propose quelques variantes possibles, dont la liste n’est nullement limitative:
Premier cas: information dans l’UID
Selon un premier cas, la demande de recharge est transmise dans un champ de l’identifiant UID. Selon cette première variante, le terminal ayant détecté dans l’UID une demande de charge, peut:
  • rester en attente lors de l’étape S7, c’est-à-dire ne rien faire pendant T secondes (étape S’7);
  • à l’issue de l’étape S7, entrer en communication avec la carte via un protocole privé de niveau 4 et échanger via ce protocole privé des informations complémentaires relatives à la charge;
  • à l’issue de l’étape S7, entrer en communication avec la carte via le protocole 14443-4 et échanger sur ce protocole normalisé des informations complémentaires relatives à la charge: temps de charge requis/accordé, puissance de charge requise/accordée, etc.
Second cas: message spécifique dans le protocole 14443-4
Selon un second mode de réalisation de l’invention, la demande de (re)charge est transmise par la carte au terminal au niveau protocolaire 4.
Par exemple, s’il s’agit du protocole 14443-4, elle peut être insérée dans un message spécifique ou lors d’un échange standard de requêtes et réponses (REQ/REP), utiliser un codage particulier du champ «statuts word» (SW1, SW2 dans la norme) utilisé dans toutes les réponses.
Lafigure 5billustre des étapes du procédé d’initialisation et sélection de carte par un terminal selon la norme ISO 14443 (parties 3 et 4) pour une carte de type B. On décrit ici seulement les étapes S'1 et S’2 qui remplacent les étapes S1 et S2 décrites au préalable. Les étapes ultérieures (anticollision et sélection) sont mises en œuvre de manière différente mais aboutissent, de la même manière que dans le cas précédent de la carte de type A, à une sélection de la carte qui ouvre sur une communication utilisant un protocole privé ou un protocole de type 14443-4. Les mêmes variantes s’appliquent donc que dans le cas de la figure 5a.
Lors d’étapes S’1/S’2, l’émetteur envoie une requête d’identification (appelée “REQB” ou «WUPB») comprenant un champ AFI et attend une réponse ATQB comprenant en retour un champ AFI, codé sur un octet. Selon la norme 14443-3 précitée, l'identificateur de famille d'application (AFI) représente le type d'application ciblé par le coupleur de proximité (ici, le terminal) et permet de présélectionner les cartes de proximité avant l'ATQB. Seules les cartes de proximité avec des applications du type indiqué par l'AFI sont autorisées à répondre à une commande REQB/WUPB avec un AFI différent de "00". Si la carte est conforme à l’AFI requis, elle peut répondre par une réponse de type «ATQB» comportant elle-même un champ «AFI» dans un champ «données d’application». Une combinaison judicieuse des champs laissé libres dans l’AFI (notées comme précédemment RFU) permet d’indiquer, selon un mode de réalisation de l’invention, une demande de charge, par exemple on pourra positionner dans la réponse:
  • Le demi-octet le plus significatif de l'AFI à la valeur X = 1111
  • Le demi-octet le moins significatif de l'AFI à la valeur Y = T, où T code par exemple le nombre de secondes de charge requises.
Avantageusement, une telle combinaison permet de transmettre la demande de charge sans modifier la conformité de la carte à la norme 14443.
Il va de soi que le mode de réalisation qui a été décrit ci-dessus a été donné à titre purement indicatif et nullement limitatif, et que de nombreuses modifications peuvent être facilement apportées par l’homme de l’art sans pour autant sortir du cadre de l’invention.

Claims (15)

  1. Procédé de mise à disposition d’une charge électrique pour charger une carte électronique (C1) comportant un module de communication en champ proche (NFC) par un terminal (T1, T2), le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte, sur le terminalpositionné (E10) en mode lecteur en champ proche de manière à générer un champ électromagnétique apte à charger une telle carte électronique, les étapes suivantes:
    -initialiser (E11) la communication sur un canal en champ proche entre le terminal et la carte;
    -recevoir (E12) un message (MSG1) en provenance de la carte, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la charge électrique ;
    -maintenir (E13) la charge électrique en restant en mode lecteur.
  2. Procédé de mise à disposition d’une charge électrique selon la revendication précédente, caractérisé en ce que ledit message comporte en outreles étapes de:
    - obtenir une durée (T) pendant laquelle la charge doit être maintenue;
    - arrêter (E15) la mise à disposition de la charge au bout de cette durée.
  3. Procédé de mise à disposition d’une charge électrique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comporte en outreune étape de mise en œuvre, par le terminal, d’une adaptation de la puissance de la charge mise à disposition.
  4. Procédé de mise à disposition d’une charge électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce qu’il comporte en outre:
    - obtenir (E15), par le terminal, une commande d’arrêtde la mise à disposition de la charge;
    - arrêter (E15) la mise à disposition de la charge pour la carte.
  5. Procédé de chargement électrique d’une carte électronique (C1) comportant un module de communication en champ proche (NFC) et une batterie rechargeable par un terminal (T1, T2) positionné en mode lecteur en champ proche, le procédé étant caractérisé en ce qu’il comporte sur la carteles étapes suivantes lorsque la carte se trouve dans le champ électromagnétique généré par le terminal :
    -initialiser (E1) la communication sur un canal en champ proche entre la carte et le terminal; et
    -émettre (E2) un message (MSG1) vers le terminal, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la mise à disposition d’une charge électrique ;
    - adapter (E3, REDR) la charge reçue pour charger la batterie.
  6. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comporte en outre les étapes suivantes:
    -obtenir une durée (T) pendant laquelle la charge doit être maintenue;
    -transmettre ladite durée au terminal.
  7. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit message (MSG1) est émis sur un autre canal de communication (BT) que le canal en champ proche.
  8. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit message (MSG1) est émis par la carte en champ proche après une réinitialisation ou en réponse à une requête d’initialisation (REQA, REQB) de la carte.
  9. Procédé selon l’une des revendications précédentes, dans lequel ledit message (MSG1) est émis, au cours d’une communication de type ISO 14443-3 (S1-S8) entre la carte et le terminal, dans un champ laissé libre par la norme pour un usage futur (RFU).
  10. Procédé selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit message (MSG1) est émis au cours d’une communication de type ISO 14443-4 (S9-S12) entre la carte et le terminal.
  11. Terminal (T2) comprenant un dispositif de communication en champ proche (NFC, IBC), une mémoire (MEM’) et un processeur (PROC’) configurés pour, lorsque le terminal est positionné en mode lecteur, de manière à générer un champ électromagnétique apte à charger une carte électroniquecomportant un module de communication en champ proche :
    -initialiser (E11, NFC) la communication sur un canal en champ proche entre le terminal et la carte;
    -recevoir (E12, NFC, BT) un message (MSG1) en provenance de la carte, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la charge électrique ;
    -maintenir (E13, NFC) la charge électrique en restant en mode lecteur.
  12. Carte électronique (C1) comprenant un dispositif de communication en champ proche (NFC, IBC), une alimentation rechargeable (ALIM), un circuit d’adaptation (REDR), une mémoire (MEM) et un processeur (PROC) configurés pour, lorsque la carte se trouve dans le champ électromagnétique généré par le terminal:
    -initialiser (E1, NFC) la communication sur un canal en champ proche entre la carte et le terminal;
    -émettre (E2, NFC, BT’) un message (MSG1) vers le terminal, ledit message contenant au moins une donnée indiquant au terminal qu’il doit maintenir la mise à disposition d’une charge électrique ;
    - adapter (REDR) la charge reçue pour charger la batterie.
  13. Système comprenant un terminal selon la revendication 11 et une carte électronique selon la revendication 12.
  14. Système comprenant un terminal selon la revendication 11 et une carte électronique selon la revendication 12, dans lequel le terminal et la carte électronique comportent de surcroît un autre module de communication (BT, BT’) permettant d’établir un canal de communication différent du canal en champ proche, et le message est échangé sur ce canal de communication différent du canal en champ proche.
  15. Programme d’ordinateur apte à être mis en œuvre sur un terminal tel que défini dans la revendication 11 ou une carte électronique telle que définie dans la revendication 12, le programme comprenant des instructions de code qui, lorsque le programme est exécuté par un processeur, réalise les étapes du procédé défini selon l’une des revendications 1 à 10.
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