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Die
vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Aktivieren von
Kontaktbelegungen eines Kontaktfelds eines portablen Datenträgers sowie
einen derartigen portablen Datenträger.
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Heutzutage
werden vielfältige
portable Datenträger
verwendet, die ein Nutzer mit sich führen kann, um unterschiedliche
Dienstleistungen in Anspruch zu nehmen oder Transaktionen durchzuführen. So
werden beispielsweise Chipkarten oder Mobilfunkkarten eingesetzt,
um durch eine entsprechende Authentisierung einen Zugang zu gesicherten
Bereichen oder Dienstleistungen zu erhalten, z. B. die über ein
Mobilfunknetzes bereitgestellten Applikationen eines Mobilfunkanbieters.
Je nach Typ und Einsatzart eines solchen Datenträgers wird die Kommunikation
zwischen dem Datenträger
und einem mit diesem in Kontakt stehenden Endgerät, beispielsweise ein Telekommunikationsendgerät oder ein
Bankterminal, über
ein geeignetes Kommunikationsprotokoll durchgeführt. Der Datenträger steht
dabei mit dem Endgerät über die
physikalische Schnittstelle eines Kontaktfelds des Datenträgers in
Verbindung. Für
ein verwendetes Kommunikationsprotokoll ist jeweils eine individuelle
Kontaktbelegung des Kontaktfelds vereinbart, deren Kontakte nicht
gleichzeitig für andere
Zwecke, z.B. für
ein weiteres Kommunikationsprotokoll, zur Verfügung stehen.
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Da
die Anzahl an Kontaktstellen eines solchen Kontaktfelds und somit
die möglichen
unterschiedlichen Kontaktbelegungen begrenzt sind, ist auch die
Möglichkeit
eingeschränkt,
eine parallele Kommunikation über
mehrere Kommunikationsprotokolle gleichzeitig durchzuführen, da
sich aufgrund der in der Regel festgelegten Kontaktbelegungen Überlappungen
und insofern Kollisionen ergeben können. Über ein im Chipkartenbereich
verwendetes Kontaktfeld gemäß dem ISO
7816-2 Standard mit acht Kontaktstellen C1 bis C8 werden verschiedene
Kommunikationsprotokolle für
eine kontaktbehaftete Kommunikation (nachfolgend als „kontaktbehaftete
Kommunikationsprotokolle" bezeichnet)
eingesetzt, beispielsweise das MMC-Hochgeschwindigkeitsprotokoll
(„Multimedia
Card"), das die
Kontakte C4, C6 und C8 nutzt, oder das USB-Hochgeschwindigkeitsprotokoll
(„Universial
Serial Bus"), das
die Kontakte C4 und C8 einsetzt (vgl. Dokumente SCPt060551 und SCPt060552
des Europäischen
Instituts für
Telekommunikationsnormen, ETSI).
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Darüber hinaus
ist auch eine Unterstützung von
Kommunikationsprotokollen für
eine kontaktlose Kommunikation (nachfolgend als „kontaktlose Kommunikationsprotokolle" bezeichnet) wünschenswert, um
parallel zur Nutzung von kontaktbehafteten Kommunikationsprotokollen
gleichzeitig auch über
eine Funkverbindung kommunizieren zu können. Solche kontaktbehafteten
Kommunikationsprotokolle beanspruchen wiederum zusätzliche
oder überlappende Kontaktbelegungen
des Kontaktfelds. Hierbei besteht jedoch die Möglichkeit, dass eine technisch mögliche kontaktlose
Kommunikation nicht durchgeführt
werden kann, weil zumindest einige Kontakte der zugehörigen Kontaktbelegung
von einer bereits aktivierten kontaktbehafteten Kommunikation blockiert
werden. In diesem Zusammenhang offenbart die
WO 2005/125656 A1 eine
Möglichkeit,
ein kontaktbehaftetes Hochgeschwindigkeitsprotokoll und ein kontaktloses
Kommunikationsprotokoll mit kollidierenden Kontaktbelegungen zu
betreiben. Dazu werden die an dem Datenträger anliegenden Kommunikationsprotokolle
erkannt und gemäß bestimmten
Prioritätsvorgaben
aktiviert bzw. deaktiviert.
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Demzufolge
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine gleichzeitige Kommunikation über kontaktbehaftete
Kommunikationsprotokolle sowie über ein
kontaktloses Kommunikationsprotokoll über ein Kontaktfeld gemäß ISO 7816-2
eines portablen Datenträgers
zu ermöglichen.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein
Verfahren sowie einen Datenträger
mit den Merkmalen der unabhängigen
Ansprüche
gelöst.
Die davon abhängigen
Ansprüche
beschreiben vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung.
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Ein
erfindungsgemäßer portabler
Datenträger
mit einem Kontaktfeld gemäß ISO 7816-2
umfasst eine Schnittstelleneinrichtung, die eine Kommunikation mit
einem Endgerät
gemäß einem
kontaktlosen Kommunikationsprotokoll über eine vorgegebene Kontaktbelegung
des Kontaktfelds unterstützt (nachfolgend
als „Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung" bezeichnet), sowie
zumindest eine weitere Schnittstelleneinrichtung, die eine Kommunikation mit
einem Endgerät
gemäß einem
kontaktbehafteten Kommunikationsprotokoll über jeweils unterschiedliche
Kontaktbelegungen des Kontaktfelds unterstützt (nachfolgend als „Kontakt-Schnittstelleneinrichtung" bezeichnet). Die
zur Kommunikation über
das kontaktlose Kommunikationsprotokoll zu aktivierende Kontaktbelegung
(nachfolgend als „kontaktlose
Kontaktbelegung" bezeichnet)
kann sich mit zumindest einer der Kontaktbelegungen für die von
dem Datenträger
jeweils unterstützten
kontaktbehafteten Kommunikationsprotokolle (nachfolgend als „kontaktbehaftete
Kontaktbelegung" bezeichnet) überschneiden.
In diesem Fall wird zumindest ein Kontakt von dem kontaktlosen Kommunikationsprotokoll
und von zumindest einem kontaktbehafteten Kommunikationsprotokoll
genutzt, so dass die entsprechenden Kontaktbelegungen bezüglich dieses
Kontakts kollidieren.
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Eine
Steuereinrichtung des Datenträgers
ist imstande, eine (quasi-)parallele Kommunikation über zwei
verschiedene Kommunikationsprotokolle zu ermög lich, deren Kontaktbelegungen
nicht kollidieren, indem die entsprechenden Schnittstelleneinrichtungen
bzw. Kontaktbelegungen bei Anliegen der jeweiligen Kommunikationsprotokolle
an dem Kontaktfeld zumindest zeitlich überlappend aktiviert sind bzw.
sogar gleichzeitig aktiviert werden. Hierbei ist der Begriff „Kontaktbelegung
eines Kommunikationsprotokolls" als
diejenige individuelle Gruppe von Kontakten des Kontaktfelds zu
verstehen, auf die ein Endgerät
bei der Kommunikation mit dem Datenträger über das Kommunikationsprotokoll
zugreift. Unter „Aktivieren
einer Kontaktbelegung" wird
insofern ein Aktivieren derjenigen Schnittstelleneinrichtung des
Datenträgers
verstanden, die auf Kontakte des Kontaktfelds zugreift, die die
Kontaktbelegung bilden, die zu dem von der Schnittstelleneinrichtung
unterstützten Kommunikationsprotokoll
gehört.
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Wenn
an dem Kontaktfeld während
einer Kommunikation zwischen dem Datenträger und einem Endgerät bzw. Terminal über ein
erstes kontaktbehaftetes Kommunikationsprotokoll mittels einer aktivierten
ersten Kontakt-Schnittstelleneinrichtung
ein zweites Kommunikationsprotokoll anliegt, aktiviert die Steuereinrichtung
die entsprechende zweite Schnittstelleneinrichtung, sofern es keine
Kollision zwischen der Kontaktbelegung der ersten Kontakt-Schnittstelleneinrichtung
bzw. des ersten kontaktbehafteten Kommunikationsprotokolls und derjenigen
der zweiten Schnittstelleneinrichtung bzw. des zweiten Kommunikationsprotokolls
gibt.
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Jedoch
prüft die
Steuereinrichtung in dem Fall, dass es sich bei dem zweiten Kommunikationsprotokoll
um ein kontaktbehaftetes Protokoll handelt und die entsprechende
zweite Schnittstelleneinrichtung demzufolge eine Kontakt-Schnittstelleneinrichtung
ist, ob deren Aktivierung dazu führen
würde, dass
eine Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung aufgrund einer Kollision
der entsprechenden Kontaktbelegungen nicht mehr aktiviert werden
könnte.
Eine zweite Kontakt-Schnittstelleneinrichtung wird demzufolge nur
aktiviert, wenn auch nach deren Aktivierung weiterhin eine Kontaktbelegung
für ein
kontaktloses Kommunikationsprotokoll frei bleibt und von der entsprechenden
Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung zur
Kommunikation genutzt werden kann. Der Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung
wird also faktisch eine Priorität
bzw. Bevorzugung gegenüber
einer zweiten Kontakt-Schnittstelleneinrichtung eingeräumt. Dadurch
wird sichergestellt, dass eine Kommunikation über ein kontaktloses Kommunikationsprotokoll
nicht dadurch verhindert wird, dass mehrere kontaktbehaftete Kommunikationen
eine Vielzahl von Kontaktbelegungen beanspruchen. Eine kontaktlose Kommunikation
des Datenträgers
ist also nur dann ausgeschlossen, wenn bereits die kontaktbehaftete Kontaktbelegung
der ersten Kontakt-Schnittstelleneinrichtung mit der Kontaktbelegung
einer kontaktlosen Kommunikationsprotokolls kollidiert. Dadurch wird
die Verfügbarkeit
eines Datenträgers
für die
kontaktlose Kommunikation sichergestellt.
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Falls
es sich bei der zweiten Schnittstelleneinrichtung um eine Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung
handelt, ist die vorgenannte Prüfung
nicht notwendig. Vielmehr wird dann eine Kollision der ersten kontaktbehafteten
Kontaktbelegung und der kontaktlosen Kontaktbelegung von der Steuereinrichtung des
Datenträgers
geprüft.
Die Steuereinrichtung erkennt eine Kontaktbelegung eines an dem
Kontaktfeld anliegenden kontaktbehafteten Kommunikationsprotokolls
und aktiviert die Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung und deren
vorgegebene Kontaktbelegung nur dann, wenn die kontaktbehaftete
Kontaktbelegung der ersten Kontakt-Schnittstelleneinrichtung nicht
mit der vorgegebenen kontaktlosen Kontaktbelegung kollidiert, d.
h., wenn es keine Überlappungen
der beiden zu aktivierenden Kontaktbelegungen gibt.
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Der
oben beschriebene Prozess wird vorzugsweise beim Einschalten des
portablen Datenträgers
durchgeführt,
d.h. im Rahmen seiner Initialisierungs- oder Hochfahrsequenz, bei
der an dem Kontaktfeld anliegende Kommunikationsverbindungen geprüft werden.
Die betreffenden Schnittstelleneinrichtungen werden von der Steuereinrichtung
dann – nach
Maßgabe
der Ergebnisse der oben beschriebenen Kollisionsprüfungen – vorzugsweise
sequenziell aktiviert. Die Kollisionsprüfungen werden durchgeführt, indem
eine von dem Endgerät
an einzelne Kontakte des Kontaktfelds angelegte Spannung überwacht
wird und daraus eine Kontaktbelegung eines Kommunikationsprotokolls
abgeleitet wird, die von der betreffenden Schnittstelleneinrichtung
genutzt wird. Neben dem Erkennen der Kontaktbelegung eines kontaktbehafteten
Kommunikationsprotokolls kann die Steuereinrichtung auch die Kontaktbelegung
eines kontaktlosen Kommunikationsprotokolls prüfen und anhand einer Spannungsversorgung
von bestimmten Kontakten erkennen. So kann beispielsweise das für die Nachfeldkommunikation
einzusetzende kontaktlose SWP-Kommunikationsprotokoll („Single
Wire Protokoll")
anhand einer Spannungsmodulation an dem C6-Kontakt des Kontaktfelds
gemäß ISO 7816-2
erkannt werden, da ein SWP-Signal pulsbreitenmoduliert ist, im Gegensatz
zu den Taktsignalen von kontaktbehafteten Kommunikationsprotokollen.
Nachdem die Steuereinrichtung z.B. ein kontaktbehaftetes und ein
kontaktloses Kommunikationsprotokoll erkannt hat, werden bei kollisionsfreien Kontaktbelegungen
die Kontaktbelegungen beider Kommunikationsprotokolle aktiviert,
so dass die entsprechenden Kontaktlos- bzw. Kontakt-Schnittstelleneinrichtungen
eine kontaktlose und eine kontaktbehaftete Kommunikation über die
entsprechenden Kommunikationsprotokolle gleichzeitig durchführen können.
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Falls
von einem Endgerät
eine kontaktbehaftete Kommunikationsverbindung gemäß dem MMC-Kommunikationsprotokoll
(„Multimedia
Card") an das Kontaktfeld
des Datenträgers
angelegt wird, erkennt die Steuereinrichtung das MMC-Kommunikationsprotokoll
anhand eines hohen Spannungspegels an dem C4-Kontakt und/oder dem
C8-Kontakt des Kontaktfelds, der in der Initia lisierungsphase des MMC-Kommunikationsprotokolls
angelegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann das MMC-Kommunikationsprotokoll
auch dadurch erkannt werden, dass über den C4-Kontakt und/oder
den C8-Kontakt ein bestimmtes MMC-Initialisierungssignal eingeht,
z.B. das CMD1-Signal gemäß der Spezifikation
MMC 4.1 des MMC-Kommunikationsprotokolls. Falls bei einer als erste
Kontakt-Schnittstelleneinrichtung zu aktivierenden MMC-Schnittstelleneinrichtung
darüber
hinaus an dem C6-Kontakt des Kontaktfelds ein Taktsignal des MMC-Kommunikationsprotokolls
erkannt wird, aktiviert die Steuereinrichtung die MMC-Schnittstelleneinrichtung
mit der üblichen
Kontaktbelegung des MMC-Kommunikationsprotokolls, die die Kontakte
C4 und C8 sowie den Kontakt C6 für
das Taktsignal des MMC-Protokolls verwendet. Eine Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung
für ein
kontaktloses Kommunikationsprotokoll, dessen Kontaktbelegung den
Kontakt C6 verwendet, beispielsweise das SWP-Kommunikationsprotokoll,
wird dann von der Steuereinrichtung deaktiviert bzw. nicht aktiviert,
da andernfalls eine Kollision bezüglich des C6-Kontakts auftritt.
Falls die Steuereinrichtung jedoch das Taktsignal des MMC-Protokolls
an dem Kontakt C3 erkennt, kann gleichzeitig mit der MMC-Schnittstelleneinrichtung,
die an dem C3-Kontakt das MMC-Taktsignal abgreift, auch eine Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung
für ein
kontaktloses Kommunikationsprotokoll über den Kontakt C6 aktiviert
werden, beispielsweise das SWP-Kommunikationsprotokoll.
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Falls
die Steuereinrichtung nach dem Einschalten des Datenträgers ein
an dem Kontaktfeld anliegendes kontaktbehaftetes ISO-Kommunikationsprotokoll
erkennt, dessen Kontaktbelegung die Kontakte C2, C3 und C7 umfasst,
kann eine ISO-Schnittstelleneinrichtung als erste Kontakt-Schnittstelleneinrichtung
und beispielsweise die SWP-Schnittstelleneinrichtung mit dem Kontakt
C6 als Kontaktlos-Schnittstelleneinrichtung aktiviert werden. Die
Steuereinrichtung erkennt das ISO-Kommunikationsprotokoll beispielsweise
daran, dass an dem Kontakt C3 ein Taktsignal anliegt und ein an
dem Kontakt C2 anliegender Spannungspegel im Rahmen einer normalen
Initialisierungssequenz der ISO-Schnittstelleneinrichtung
von „niedrig" nach „hoch" bzw. 0 nach 1 geändert wird.
Die Steuereinrichtung aktiviert dann die Kontakte C2, C3 und C7 für das ISO-Kommunikationsprotokoll.
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Neben
der ISO-Schnittstelleneinrichtung als erste aktivierte Kontakt-Schnittstelleneinrichtung (über die
Kontakte C2, C3, C7) ist die prinzipiell mögliche Aktivierung einer MMC-Schnittstelleneinrichtung
als zweite Schnittstelleneinrichtung für eine gleichzeitige Kommunikation über das
MMC-Kommunikationsprotokoll (über
C4, C6, C8) jedoch aufgrund der Bevorzugung der kontaktlosen SWP-Schnittstelleneinrichtung
ausgeschlossen. Die MMC-Schnittstelleneinrichtung wird deshalb von
der Steuereinrichtung nach der Aktivierung der ISO-Schnittstelleneinrichtung
deaktiviert, so dass in jedem Fall parallel zu der Kommunikation über das ISO-Kommunikationsprotokoll
eine kontaktlose Kommunikation über
den Kontakt C6 möglich
bleibt. Die Deaktivierung der MMC-Schnittstelleneinrichtung resultiert
aus der Überlegung,
dass der Kontakt C3 bereits für
das Taktsignal des ISO-Kommunikationsprotokolls benötigt wird,
so dass das Taktsignal des MMC-Protokolls nur noch an dem Kontakt
C6 kollisionsfrei anliegen kann, der jedoch für eine kontaktlose Kommunikation
freizuhalten ist.
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Anhand
einer an dem C6-Kontakt und/oder dem C8-Kontakt anliegenden entsprechend
geringen oder Nullspannung, erkennt die Steuereinrichtung, dass
entweder kein kontaktbehaftetes Kommunikationsprotokoll oder das
kontaktbehaftete USB-Hochgeschwindigkeitsprotokoll anliegt. Eine
anliegende Kommunikationsverbindung gemäß dem USB-Protokoll kann die
Steuereinrichtung alternativ auch anhand eines über den Kontakt C4 und/oder
den Kontakt C8 eingehenden USB-Initialisierungssignals, z.B. gemäß der Spezifikation
USB 1.0 des USB-Protokolls, erkennen. Die entsprechende USB-Schnittstelleneinrichtung
kann also sowohl als erste als auch als zweite Kontakt-Schnittstelleneinrichtung
aktiviert werden, ohne dass dadurch eine kontaktlose Kommunikation
durch die SWP-Schnittstelleneinrichtung blockiert würde, da
die USB-Kontaktbelegung die Kontakte C4 und C8 umfasst und somit
die Aktivierung der, den Kontakt C6 der SWP-Schnittstelleneinrichtung
blockierenden MMC-Schnittstelleneinrichtung, die ebenfalls C4 und
C8 nutzt, prinzipiell ausgeschlossen ist. Somit ist beispielsweise
eine (quasi-)parallele kontaktbehaftete Kommunikation gemäß dem ISO-Protokoll
(C2, C3, C7), gemäß dem USB-Protokoll
(C4, C8) und eine kontaktlose Kommunikation gemäß dem SWP-Protokoll (C6) möglich.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
also, das kontaktlose SWP-Protokoll über den C6-Kontakt gleichzeitig
mit zumindest einem kontaktbehafteten Kommunikationsprotokoll zu
betreiben, z.B. mit dem MMC-Protokoll (über C3 für das Taktsignal und C4, C8),
mit dem ISO-Protokoll (über
C2, C3, C8) oder mit dem USB-Protokoll (über C4, C8). Falls über das Kontaktfeld
des portablen Datenträgers
bereits eine kontaktbehaftete Kommunikation über das ISO-Protokoll und eine kontaktlose Kommunikation über das SWP-Protokoll
durchgeführt
werden, kann theoretisch das USB-Protokoll noch zusätzlich aktiviert
werden, nicht aber das MMC-Protokoll. Darüber hinaus ist auch das auf
dem MMC-Standard basierende SD-Kommunikationsprotokoll zur kontaktbehafteten Kommunikation
in die vorliegende Erfindung integrierbar.
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Neben
der kontaktlosen Nahfeldkommunikation über das SWP-Protokoll können auch
andere Funkkommunikationen in die vorliegende Erfindung integriert
werden, z.B. Kommunikationsprotokolle für RFID („Radio Frequency Identification"), BlueTooth, WiFi
(„Wireless
Fidelity") und dergleichen,
die wiederum individuelle Kontaktbelegungen des Kontaktfelds gemäß ISO 7816-2
verwenden können.
Darüber
hinaus ist es prinzipiell möglich,
die vorliegende Erfindung auf beliebige mehrfeldrige Kontaktfelder als
Kontaktschnittstellen zwischen Kommunikationsgeräten anzuwenden, um ein kontaktloses
Kommunikationsprotokoll parallel mit kontaktbehafteten Kommunikationsprotokollen
unter Vermeidung von Kollisionen zu betreiben. Die Erfindung ist
jedoch bevorzugt für
den Einsatz bei einem portablen Datenträger mit einem Kontaktfeld gemäß ISO 7816-2
zur Realisierung des kontaktlosen SWF-Protokolls neben anderen gängigen kontaktbehafteten
Kommunikationsprotokollen geeignet. Als portable Datenträger kommen
hier insbesondere Chipkarten, Smart Cards, Mobilfunkkarten und dergleichen
in Frage.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden
Beschreibung verschiedener erfindungsgemäßer Ausführungsbeispiele sowie weiterer
Ausführungsalternativen
im Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen. Darin zeigen:
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1 eine
Chipkarte mit einer erfindungsgemäßen Steuereinrichtung;
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2 eine
schematische Darstellung einer gleichzeitigen Aktivierung des MMC-
und des SWP-Kommunikationsprotokolls;
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3 Kontaktbelegungen
bei gleichzeitiger Aktivierung eines ISO- und eines SWP-Kommunikationsprotokolls;
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4 Kontaktbelegungen
bei gleichzeitiger Aktivierung eines MMC- und eines SWP-Kommunikationsprotokolls;
und
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5 Kontaktbelegungen
bei gleichzeitiger Aktivierung eines ISO-, eines USB- und eines SWP-Kommunikationsprotokolls.
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Das
achtfeldrige Kontaktfeld gemäß ISO 7816-2
ist insbesondere dafür
vorgesehen, bei Chipkarten, Smart Cards, Mobilfunkkarten und dergleichen über individuelle
Kontaktbelegungen physikalische Schnittstellen für verschiedene Kommunikationsprotokolle
bereitzustellen. Eine Chipkarte 1 mit einem solchen Kontaktfeld 2 ist
in 1 gezeigt. Das Kontaktfeld gemäß ISO 7816-2 besteht aus acht Kontakten
C1 bis C8, wobei der Kontakt C1 für eine Versorgungsspannung
(V+) der Chipkarte und der Kontakt C5 als Masse (GND) vorgesehen
ist. Abhängig
von dem jeweiligen Kommunikationsprotokoll, das ein mit der Chipkarte 1 in
Kontakt stehendes Endgerät,
beispielsweise ein Mobiltelefon, ein Bankterminal oder eine sonstige
stationäre
oder portable elektronische Kommunikationsvorrichtung, in einer Initialisierungs-
oder Startphase der Chipkarte 1 vorgibt, werden bestimmte
Kontaktbelegungen für
die jeweiligen Kommunikationsprotokolle verwendet. Die Kommunikation
wird dann von einer entsprechenden Schnittstelleneinrichtung 4–7 über aktivierte
Kontaktbelegungen durchgeführt.
Bei der Vielzahl von heute eingesetzten bzw. wünschenswerten Kommunikationsprotokollen
besitzt das Kontaktfeld gemäß ISO 7816
nicht genug einzelne Kontakte, um beliebige Kommunikationsprotokolle
gleichzeitig betreiben zu können.
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Die
Chipkarte 1 umfasst desweiteren einen Prozessor 9 (CPU),
der ein Betriebssystem 13 (OS) der Chipkarte 1 und
weitere Applikationen, z.B. die Schnittstelleneinrichtungen 4–7,
ausführt,
sowie eine Speicheranordnung, bestehend aus einem permanenten ROM-Speicher 10,
einen nicht-flüchtigen
EEPROM-Speicher 11 und einem flüchtigen RAM-Arbeitsspeicher 12.
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Ein
gängiges
Kommunikationsprotokoll für die
Kommunikation über
ein Kontaktfeld gemäß ISO 7816-2
ist das von einer ISO-Schnittstelleneinrichtung 5 bereitgestellte
kontaktbehaftete ISO-Kommunikationsprotokoll, dessen Kontaktbelegung
die Kontakte C2, C3 und C7 umfasst (vgl. 3 und 5). Darüber hin aus
werden zunehmend die kontaktbehafteten Hochgeschwindigkeitsprotokolle
MMC („Multimedia
Card") und USB („Universal
Serial Bus") eingesetzt,
deren entsprechende Schnittstelleneinrichtungen 4, 6 eine
Kommunikation über
das MMC-Protokoll standardmäßig über die
Kontakte C4, C6 und C8 und eine Kommunikation über das USB-Protokoll über die
Kontakte C4 und C8 durchführen,
so dass die Kontaktbelegungen der beiden Hochgeschwindigkeitsprotokolle
USB und MMC bezüglich
der Kontakte C4 und C8 kollidieren. Darüberhinaus können auch andere kontaktbehaftete
Kommunikationsprotokolle eingesetzt werden, z.B. das auf dem MMC-Protokoll
basierende SD-Protokoll, das bei SD-Speicherkarten („Secure
Digital Card") eingesetzt
wird.
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Neben
diesen auf eine kontaktbehaftete Kommunikation abgestimmten Protokollen
werden bei Chipkarten auch zunehmend Kommunikationsprotokolle für eine kontaktlose
Kommunikation eingesetzt, die weitere Kontaktbelegungen des Kontaktfelds
gemäß ISO 7816-2
beanspruchen. In diesem Zusammenhang sind insbesondere solche Kommunikationsprotokolle
zu nennen, die bei der Nahfeldkommunikation der Chipkarte mit einem
Endgerät über Funk-
bzw. Hochfrequenzsignale eingesetzt werden. Beispielhaft für derartige
kontaktlose Kommunikationsprotokolle wird nachfolgend von dem SWP-Protokoll
ausgegangen, das den Kontakt C6 nutzt. Das erfindungsgemäße Prinzip
kann aber unmittelbar auf jedes andere kontaktlose Kommunikationsprotokoll übertragen
werden, über
das ein portabler Datenträger,
wie z.B. einer Chipkarte oder Smart Card, eine kontaktlose Kommunikation
mit einem Endgerät,
Terminal oder einer sonstigen Kommunikationseinrichtung durchführen kann.
So können
beispielsweise auch andere kontaktlose Kommunikationsprotokolle
eingesetzt werden, z.B. solche, die auf eine Funkkommunikation über eine
BlueTooth-Schnittstelle, über
die WiFi-Technologie („Wireless
Fidelity") oder über RFID
(„Radio
Frequency Identification")
abgestimmt sind.
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Um
eine möglichst
hohe Verfügbarkeit
der Chipkarte 1 im Hinblick auf eine kontaktlose Nahfeldkommunikation über das
SWP-Protokoll sicherzustellen und zu ermöglichen, dass eine kontaktlose Kommunikation
gemäß dem SWP-Protokoll gleichzeitig
mit zumindest einer kontaktbehafteten Kommunikation gemäß einem
der kontaktbehafteten Protokolle ausgeführt werden kann, umfasst die
Chipkarte 1 eine Steuereinrichtung 3 (CNTL), die
eine an einzelnen Kontakten des Kontaktfelds 2 anliegende Spannung
prüft und
daraus eines oder mehrere durch Endgeräte/Terminals vorgegebene Kommunikationsprotokolle
ermittelt. Auf diese Weise erkennt die Steuereinrichtung 3 mögliche Kollisionen
bezüglich
einzelnen von verschiedenen Schnittstelleneinrichtungen 4, 5, 6, 7 verwendeten
Kontakten des Kontaktfelds 2 und aktiviert die entsprechenden
Kontaktbelegungen so, dass neben einer aktiven Schnittstelleneinrichtung 4, 5, 6 zur
kontaktbehafteten Kommunikation zumindest auch eine Schnittstelleneinrichtung 7 zur
kontaktlosen Kommunikation aktiv sein kann.
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Dadurch
wird insbesondere erreicht, dass der Kontakt C6, der von der SWP-Schnittstelleneinrichtung
zur Nahfeldkommunikation benötigt
wird, für das
SWP-Protokoll zur Verfügung
steht, so dass eine einheitliche Lösung zur Realisierung einer
parallelen Nahfeldkommunikation mit einer Chipkarte 1 besteht. Die
Steuereinrichtung 3 ermöglicht,
dass die SWP-Schnittstelleneinrichtung 7 gleichzeitig mit
zumindest einer der in 1 gezeigten USB-, ISO-, MMC-Schnittstelleneinrichtungen 4, 5, 6 betrieben werden
kann und sie von der Steuereinrichtung 3 gegenüber einer
zweiten zu aktivierenden Kontakt-Schnittstelleneinrichtung 4, 5, 6 bevorzugt
wird. Darüber
hinaus ist es auch möglich,
weitere Schnittstelleneinrichtungen und deren Protokolle, wie z.
B. das kontaktbehaftete SD-Protokoll oder weitere kontaktlose Protokolle, über die
Steuereinrichtung 3 kollisionsfrei zu aktivieren.
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Die
Kollisionsprüfung
und kontrollierte Aktivierung durch die Steuereinrichtung 3 kann
insbesondere im Zusammenhang mit den konkurrierenden Kontaktbelegungen
des kontaktbehafteten MMC-Protokolls und des kontaktlosen SWP-Protokolls
vorteilhaft eingesetzt werden. Hierzu führt die in 2 gezeigte
Steuereinrichtung 3 im Rahmen der Hochfahr-/Initialisierungssequenz
beim Einschalten der Chipkate 1 eine adaptive Takterkennung
an den Kontakten C3 und C6 durch, um zu ermitteln, ob an einem dieser
Kontakte ein Taktsignal des MMC-Protokolls anliegt. Hierbei stellt
das Endgerät/Terminal, das
mit der Chipkarte 1 verbunden ist, sicher, dass in dieser
Phase nur einer der beiden Kontakte C3 oder C6 ein Taktsignal führt und
der andere einen konstanten Spannungspegel hat.
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Zur
Erkennung eines an dem Kontaktfeld 2 anliegenden MMC-Kommunikationsprotokolls
prüft die
Steuereinrichtung 3 zunächst
die an dem Kontakt C4 und/oder C8 anliegende Versorgungsspannung. Wenn
an einem oder beiden Kontakten ein erhöhter Spannungspegel festgestellt
wird, geht die Steuereinrichtung 3 von einem MMC-Protokoll
aus. Ebenso geht die Steuereinrichtung 3 von einem anliegenden MMC-Protokoll
aus, wenn über
den Kontakt C8 ein CMD1-Signal eingeht, das gemäß der Spezifikation MMC 4.1
in der Initialisierungsphase des MMC-Protokolls gesendet wird.
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Dadurch überprüft die Steuereinrichtung 3, ob
der Takt für
das MMC-Protokoll an C3 oder an C6 anliegt. Falls ein Taktsignal
des MMC-Protokolls an dem Kontakt C3 anliegt, wird die MMC-Schnittstelleneinrichtung 6 mit
der Kontaktbelegung C3, C4, C8 aktiviert. Der Kontakt C6 bleibt
dann für
die SWP-Schnittstelleneinrichtung 7 zur
Kommunikation gemäß dem SWP-Protokoll
frei, da der Kontakt C6 von dem MMC-Protokoll nicht beansprucht
wird.
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Wenn
die MMC-Schnittstelleneinrichtung 6 als erste Kontakt-Schnittstelleneinrichtung
von der Steuereinrichtung 3 aktiviert wird, wird der Kontakt, an
dem das Taktsignal des MMC-Protokolls anliegt, fest als Taktquelle
für die
MMC-Schnittstelleneinrichtung 6 verwendet,
solange eine Versorgungsspannung anliegt. Andere Kontakte, insbesondere
der Kontakt C3 bei einem MMC-Taktsignal auf C6 oder der Kontakt
C6 bei einem MMC-Taktsignal auf C3, können ab diesem Zeitpunkt für andere
Protokolle verwendet werden. Wenn das MMC-Taktsignal an C3 erkannt wird, kann
der Kontakt C6 für
die SWP-Schnittstelleneinrichtung 7 aktiviert werden. Diese
möglichen
Kontaktbelegungen des MMC-Protokolls sind in den 3 und 4 dargestellt,
in denen die Kontaktbelegung für
das MMC-Protokoll den Takt (CLK) auf C3 (4) bzw.
C6 ( 3, strichliniert) hat, auf C4 ein DAT0-Signal
und auf C8 ein CMD-Signal führt.
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Ein
anliegendes ISO-Kommunikationsprotokoll wird von der Steuereinrichtung 3 an
einem am Kontakt C3 anliegenden Taktsignal erkannt, wobei die Abgrenzung
zum MMC-Protokoll in einer Änderung
des Spannungspegels am Kontakt C2 von 0 (niedrig) auf 1 (erhöht) im Rahmen
der Initialisierungssequenz des ISO-Protokolls besteht. Die Steuereinrichtung 3 aktiviert
dann die ISO-Schnittstelleneinrichtung 5 mit
dem Kontakt C3 für
den Takt (CLK), C2 für
eine Reset-Leitung (RST) und C7 für eine Ein-/Ausgangsdatenleitung
(I/O).
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3 zeigt
die Kontaktbelegungen einer gleichzeitig aktivierten kontaktbehafteten ISO-Schnittstelleneinrichtung
und kontaktlosen SWP-Schnittstelleneinrichtung. Die übliche Kontaktbelegung
des MMC-Protokolls mit dem Taktsignal auf C6 kollidiert zwar nicht
mit derjenigen des ISO-Protokolls, wohl aber mit dem SWP-Protokoll,
dessen Signal auf dem Kontakt C6 anliegt.
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5 zeigt,
dass ein gleichzeitiger Betrieb der ISO-Schnittstelleneinrichtung 5,
der USB-Schnittstelleneinrichtung 4 sowie der SWP-Schnittstelleneinrichtung 7 möglich ist,
da diese drei Protokolle wechselseitig unterschiedliche Kontaktbelegungen verwenden.
Das USB-Protokoll führt
bei seiner Initialisierungssequenz auf C4 und C8 eine Nullspannung, durch
die das USB-Protokoll von dem MMC-Protokoll unterschieden werden
kann, welches auf diesen Kontakten einen erhöhten Spannungspegel führt. Durch
die Nullspannung auf C4 und/oder C8 oder durch spezielle USB-Initialisierungssignale
auf C4 (D+) oder C8 (D–)
im Rahmen der USB-Initialisierungssequenz wird ein an dem Kontaktfeld 2 anliegendes
USB-Protokoll von der Steuereinrichtung 3 erkannt und die
USB-Schnittstelleneinrichtung 4 aktiviert. Da die Kontaktbelegung
der USB-Schnittstelleneinrichtung 4 mit
derjenigen der MMC-Schnittstelleneinrichtung 6 kollidiert
und somit eine zusätzliche Aktivierung
der MMC-Schnittstelleneinrichtung 6 nicht möglich ist,
bleibt der Kontakt C6 für
das SWP-Protokoll
frei. Die USB- und die ISO-Schnittstelleneinrichtung 4, 5 können also
gleichzeitig aktiviert sein, da keine dieser beiden Kontakt-Schnittstelleneinrichtungen
den Kontakt C6 benötigt
und insofern eine kontaktlose Kommunikation der Chipkarte 1 mit
einem Terminal weiterhin möglich
bleibt.
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Ein
an dem Kontaktfeld 2 anliegendes SWP-Protokoll ist grundsätzlich anhand
einer Spannungsmodulation an dem Kontakt C6 erkennbar, da im Gegensatz
zu den ansonsten am Kontakt C6 anliegenden Taktsignalen von kontaktbehafteten
Protokollen, wie z.B. dem MMC-Protokoll, das SWP-Signal pulsbreitenmoduliert
und insofern von einem Taktsignal unterscheidbar ist. Auf diese
Weise kann die Steuereinrichtung 3 auch eine ausschließliche Aktivierung
der SWP-Schnittstelleneinrichtung 7 vornehmen, falls kein
kontaktbehaftetes Kommunikationsprotokoll anliegt, z.B. wenn die
Stromversorgung des Endgeräts
nicht funktioniert und die Stromversorgung der Chipkarte 1 über einen
Nahfeldkommunikations-Controller erfolgt.