DE102007032373A1

DE102007032373A1 - Smartcard, System und Kommunikationsverfahren einer Smartcard

Info

Publication number: DE102007032373A1
Application number: DE102007032373A
Authority: DE
Inventors: Sung-Hyun Anyang Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2006-07-07
Filing date: 2007-07-05
Publication date: 2008-02-14
Also published as: US20080006704A1; CN101101638B; JP2008016032A; KR20080004959A; CN101101638A; KR100939067B1

Abstract

Eine Smartcard umfasst Kontaktpins (C1 bis C8) und einen IC-Chip (240), der erste Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) umfasst, die elektrisch mit den Kontaktpins (C1 bis C8) verbindbar und voneinander verschieden sind, wobei die Kontaktpins (C1 bis C8) in Abhängigkeit von einem Modus einer externen Schnittstelle selektiv mit einer der ersten Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Smartcard, auf ein System und auf ein Kommunikationsverfahren einer Smartcard.
Smartcards oder Chipkarten weisen Chips mit integrierten Schaltungen (IC-Chips) für spezifische Verarbeitungsaufgaben auf, indem sie Mikroprozessoren, Kartenbetriebssysteme, Sicherheitsmodule und Speicher umfassen. Smartcards führen verschiedene Funktionen aus, wie Operationen, Verschlüsselungen und bidirektionale Kommunikation, die Benutzern hohe Sicherheit und Mobilität ermöglichen. Smartcards sind in täglichen Anwendungen weit verbreitet, z.B. im Verkehr, in der medizinischen Versorgung, für die persönliche Identifikation, für die Produktdistribution, für Büroanwendungen usw.
Smartcards werden im Wesentlichen in zwei Typen klassifiziert, nämlich in einen Kontakttyp und einen kontaktlosen Typ. Kombinations- und Hybridkarten werden durch Verschmelzen des Kontakttyps und des kontaktlosen Typs hergestellt. Die Kontaktkarte muss ein Kartenlesegerät physikalisch kontaktieren, um Energie und ein Taktsignal für den Chip betrieb zu erhalten, während die kontaktlose Karte auch mit einem Abstand zum Kartenlesegerät betreibbar ist, ohne die Karte einzuführen.
1 zeigt eine allgemeine Smartcard 100 vom Kontakttyp. Die Smartcard 100 wird in Übereinstimmung mit dem ISO7816-Schnittstellenstandard hergestellt und betrieben. Bezugnehmend auf 1 umfasst die Smartcard 100 einen Verbinder 120 und einen IC-Chip 140.
Wie aus 1 hervorgeht, umfasst der Verbinder 120 acht Kontaktpins C1 bis C8. Der Kontaktpin C1 wird von einer externen Schnittstelleneinheit mit einer für die Smartcard erforderlichen Versorgungsspannung Vcc versorgt. Der Kontaktpin C2 empfängt ein Rücksetzsignal RST zum Zurücksetzen von internen Schaltkreisen der Smartcard. Der Kontaktpin C3 wird von der externen Schnittstelleneinheit mit einem Taktsignal CLK versorgt, das für den IC-Chip 140 stabilisiert ist. Hier wirkt das Taktsignal CLK, um den IC-Chip 140 zu treiben. Der Kontaktpin C5 wird von der externen Schnittstelleneinheit mit einer Massespannung GND versorgt. Die Kontaktpins C4, C5 und C6 werden durch den ISO7816-Schnittstellenstandard noch nicht definiert, um als Ersatzpins in der Zukunft verwendet zu werden. Neuerdings werden die Kontaktpins C4 und C8 in Übereinstimmung mit einem universellen seriellen Busstandard (USB-Standard) zum Übertragen von Datensignalen D+ und D- verwendet. Der Kontaktpin C7 wird als Eingabe/Ausgabepin SIO verwendet, der für die Smartcard 100 zur Ausführung eines Halbduplex-Kommunikationsmodus mit der externen Schnittstelleneinheit erforderlich ist.
Die herkömmliche Smartcard 100 ist allgemein nur mit dem ISO7816-Schnittstellenprotokoll kompatibel. Moderne Smartcards sind meistens darauf fokussiert, ihre Applikationen durch eine Kompatibilität mit verschiedenen Schnittstellenprotokollen, wie z.B. USB, MMC usw., auszu weiten. Die Anzahl der Kontaktpins der Smartcard ist jedoch auf acht beschränkt, wie aus 1 hervorgeht. Diese Beschränkung bereitet Schwierigkeiten für die Herstellung von Smartcards, die mit verschiedenen Schnittstellenprotokollen arbeiten.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine Smartcard, ein System und ein Kommunikationsverfahren einer Smartcard bereitzustellen, welche auch mit einer vorgegebenen Anzahl von Kontaktpins mit verschiedenen Schnittstellenprotokollen kompatibel sind.
Die Erfindung löst dieses Problem durch Bereitstellung einer Smartcard, mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 oder 10, eines Systems mit den Merkmalen des Patentanspruchs 20 und eines Kommunikationsverfahrens einer Smartcard mit den Merkmalen des Patentanspruchs 21.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben, deren Wortlaut hiermit durch Bezugnahme in die Beschreibung aufgenommen wird, um unnötige Textwiederholungen zu vermeiden.
Vorteilhafte, nachfolgend im Detail beschriebene Ausführungsformen der Erfindung sowie die zu deren besserem Verständnis oben erläuterten, herkömmlichen Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:
1 eine herkömmliche Smartcard vom Kontakttyp,
2 eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Smartcard,
3 eine Schnittstellenauswahleinheit aus 2,
4 einen Auto-Detektionsschaltkreis eines Modusauswahlschaltkreises aus 3,
5 eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Smartcard,
6 einen Auto-Detektionsschaltkreis eines Modusauswahlschaltkreises aus 5,
7 ein System mit einem Host und der Smartcard aus 2,
8 ein System, in dem der Host aus 7 einer ISO7816-Schnittstelleneinheit zugeordnet ist,
9 ein System, in dem der Host aus 7 einer USB-Schnittstelleneinheit zugeordnet ist,
10 ein System, in dem der Host aus 7 einer MMC-Schnittstelleneinheit zugeordnet ist,
11 ein System, in dem der Host aus 7 einer SWP-Schnittstelleneinheit zugeordnet ist, und
12 ein erfindungsgemäßes Kommunikationsverfahren einer Smartcard mit einem externen System.
2 zeigt eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Smartcard 200. Bezugnehmend auf 2 umfasst die Smartcard 200 einen Verbinder 220 und einen IC-Chip 240.
Der Verbinder 220 ist mit einer externen Schnittstelleneinheit verbunden. Der Verbinder 220 umfasst acht Kontaktpins C1 bis C8. Die Kontaktpins C1 bis C8 sind in erste Kontaktpins C4, C6 und C8, zweite Kontaktpins C2, C3 und C7 und dritte Kontaktpins C1 und C5 gruppiert.
Die ersten Kontaktpins C4, C6 und C8 werden bereitgestellt, um eine Schnittstelleneinheit aus einer Menge von verschiedenen Schnittstelleneinheiten 244, 246 und 248 auszuwählen, wobei die Menge keine ISO7816-Schnittstelleneinheit 242 umfasst. Der Kontaktpin C4 ist mit einem Anschluss P4 des IC-Chips 240 verbunden. Der Kontaktpin C4 wird verwendet, um Daten D+ von einer externen USB-Schnittstelleneinheit zu empfangen oder um Daten MDATA von einer externen MMC-Schnittstelleneinheit einzugeben oder an diese auszugeben. Der Kontaktpin C6 ist mit einem Anschluss P6 des IC-Chips 240 verbunden. Der Kontaktpin C6 wird verwendet, um ein Signal SWP mit einer externen SWP-Schnittstelleneinheit auszutauschen oder um ein Taktsignal MCLK von der externen MMC-Schnittstelleneinheit zu empfangen. Der Kontaktpin C8 ist mit einem Anschluss P8 des IC-Chips 240 verbunden. Der Kontaktpin C8 wird verwendet, um Daten D- an die externe USB-Schnittstelleneinheit auszugeben oder um einen Befehl CMD mit der externen MMC-Schnittstelleneinheit auszutauschen.
Die zweiten Kontaktpins C2, C3 und C7 werden bereitgestellt, um nur die ISO7816-Schnittstelleneinheit 242 mit Signalen zu versorgen. Bezugnehmend auf 2 sind die zweiten Kontaktpins C2, C3 und C7 mit der ISO7816-Schnittstelleneinheit 242 verbunden. Der Kontaktpin C2 ist mit einem Anschluss P2 des IC-Chips 240 verbunden. Der Kontaktpin C2 wird verwendet, um ein Rücksetzsignal RST zu empfangen, um interne Schaltkreise des IC-Chips 240 zurückzusetzen. Der Kontaktpin C3 ist mit einem Anschluss P3 des IC-Chips 240 verbunden. Der Kontaktpin C3 wird verwendet, um ein stabilisiertes Taktsignal CLK von einem externen System an den IC-Chip 240 anzulegen. Der IC-Chip 240 wird in Synchronisation mit dem Taktsignal CLK getrieben. Der Kontaktpin C7 ist mit einem Anschluss P7 des IC-Chips 240 verbunden. Der Kontaktpin C7 wird verwendet, um Eingabe-/Ausgabedaten SIO mit dem externen System in einem Halbduplexmodus auszutauschen.
Die dritten Kontaktpins C1 und C5 werden bereitgestellt, um die internen Schaltkreise des IC-Chips 240 mit einer Versorgungsspannung VCC und einer Massespannung GND zu versorgen. Der Kontaktpin C1 wird verwendet, um die Versorgungsspannung VCC von dem externen System zu empfangen, um den IC-Chip 240 zu treiben. Der Kontaktpin C5 ist mit einem Anschluss P5 des IC-Chips 240 verbunden. Der Kontaktpin C5 wird verwendet, um eine elektrische Masse GND zwischen dem IC-Chip 240 und dem externen System zur Verfügung zu stellen. Bezugnehmend auf 2 sind die Anschlüsse P1 und P5 mit einer Energiemanagementeinheit 260 verbunden. Die Energiemanagementeinheit 260 versorgt interne Schaltkreise des IC-Chips 240 mit der Versorgungsspannung VCC und der Massespannung GND, welche über die Anschlüsse P1 und P5 übertragen werden.
Der IC-Chip 240 umfasst die Anschlüsse P1 bis P8, die ISO7816-Schnittstelleneinheit 242, die USB-Schnittstelleneinheit 244, die MMC-Schnittstelleneinheit 246, die SWP-Schnittstelleneinheit 248, eine Schnittstellenauswahleinheit 250, die Energiemanagementeinheit 260 und einen Kernblock 270.
Die Energiemanagementeinheit 260 empfängt die Versorgungsspannung VCC und die Massespannung GND von den Anschlüssen P1 bzw. P5 und versorgt die internen Schaltkreise des IC-Chips 240 mit der Versorgungsspannung VCC und der Massespannung GND.
Der Kernblock 270 umfasst eine CPU, einen Speicher, z.B. ein ROM, ein RAM oder einen Flashspeicher, und einen Sicherheitslogikschaltkreis, obwohl dies in 2 nicht dargestellt ist.
Bezugnehmend auf 2 teilen sich die ISO7816-Schnittstelleneinheit 242, die USB-Schnittstelleneinheit 244, die MMC-Schnittstelleneinheit 246 und die SWP-Schnittstelleneinheit 248 die Energiemanagementeinheit 260 und den Kernblock 270.
Wie aus 2 hervorgeht, ist die Smartcard 200 in Verbindung mit der ISO7816-Schnittstelleneinheit 242 als Basismodus konfiguriert. Andererseits sind die USB-Schnittstelleneinheit 244, die MMC-Schnittstelleneinheit 246 und die SWP-Schnittstelleneinheit 248 in Übereinstimmung mit Signalen, welche über die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 eingegeben werden, elektrisch verbunden.
Die nachfolgende Tabelle 1 fasst die Funktionen der Anschlüsse der Smartcard 200 zusammen. Tabelle 1

ISO7816 USB MMC SWP

P1 VCC VCC VCC -

P2 RST -

P3 CLK -

P4 - D+ MDATA -

P5 GND GND GND -

P6 - MCLK SWP

P7 SIO -

P8 - D- MCMD -
Die ISO7816-Schnittstelleneinheit 242 empfängt das Rücksetzsignal RST über den Anschluss P2 und das Taktsignal CLK über den Anschluss P3 und tauscht die Eingabe-/Ausgabedaten SIO über den Anschluss P7 aus. Die ISO7816-Schnittstelleneinheit 242 wird über die Energiemanagementeinheit 260 durch den Anschluss P1 mit der Ver sorgungsspannung VCC und durch den Anschluss P5 mit der Massespannung GND versorgt.
Die USB-Schnittstelleneinheit 244 empfängt die Daten D+ über die Schnittstellenauswahleinheit 250 vom Anschluss P4 und gibt die Daten D- über den Anschluss P8 aus. Die USB-Schnittstelleneinheit 244 wird über die Energiemanagementeinheit 260 vom Anschluss P1 mit der Versorgungsspannung VCC und vom Anschluss P5 mit der Massespannung GND versorgt.
Die MMC-Schnittstelleneinheit 246 empfängt und gibt die Daten MDATA über die Schnittstellenauswahleinheit 250 am Anschluss P4 aus und empfängt das Taktsignal MCLK über den Anschluss P6 und tauscht den Befehl MCMD über den Anschluss P8 aus. Die MMC-Schnittstelleneinheit 246 wird über die Energiemanagementeinheit 260 vom Anschluss P1 mit der Versorgungsspannung VCC und vom Anschluss P5 mit der Massespannung GND versorgt.
Die SWP-Schnittstelleneinheit 248 empfängt das Signal SWP über die Schnittstellenauswahleinheit 250 vom Anschluss P6. Da das Signal SWP mit Energie angelegt wird, wird die SWP-Schnittstelleneinheit 248 nicht über weitere Versorgungsverbindungen versorgt.
Die Schnittstellenauswahleinheit 250 bestimmt durch Abtasten von Signalen, die über die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 vom externen System eingegeben werden, einen Schnittstellenmodus für das externe System und wählt eine der Schnittstelleneinheiten 244, 246 und 248 in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis aus. Wie aus 2 hervorgeht, überträgt die Schnittstellenauswahleinheit 250 die Signale von den ersten Anschlüssen P4, P6 und P8 an die ausgewählte Schnittstelleneinheit.
Wenn der USB-Schnittstellenmodus ausgewählt oder bestimmt ist, verbindet die Schnittstellenauswahleinheit 250 den Anschluss P4 für die Eingabe der Daten D+ und den Anschluss P8 für die Ausgabe der Daten D- elektrisch mit der USB-Schnittstelleneinheit 244.
Wenn der MMC-Schnittstellenmodus ausgewählt oder bestimmt ist, verbindet die Schnittstellenauswahleinheit 250 den Anschluss P4 für die Eingabe/Ausgabe der Daten MDATA, den Anschluss P6 für das Taktsignal MCLK und den Anschluss P8 für die Ausgabe der Daten MCMD elektrisch mit der MMC-Schnittstelleneinheit 246.
Wenn der SWP-Schnittstellenmodus ausgewählt oder bestimmt ist, verbindet die Schnittstellenauswahleinheit 250 den Anschluss P6 für das Signal SWP elektrisch mit der SWP-Schnittstelleneinheit 248.
Die erfindungsgemäße Smartcard 200 bestimmt den Schnittstellenmodus für das externe System durch Abtasten von Signalen, die über die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 vom externen System eingegeben werden, wählt eine der Schnittstelleneinheiten in Übereinstimmung mit dem Bestimmungsergebnis aus und verbindet die ausgewählte Schnittstelleneinheit mit korrespondierenden der ersten Anschlüsse P4, P6 und P8.
3 zeigt die Schnittstellenauswahleinheit 250 aus 2. Die Schnittstellenauswahleinheit 250 umfasst einen ersten Multiplexer 252, einen zweiten Multiplexer 254, einen dritten Multiplexer 256 und einen Modusauswahlschaltkreis 258.
Der erste Multiplexer 252 bestimmt in Reaktion auf einen Auswahlcode S1, der vom Modusauswahlschaltkreis 258 bereitgestellt wird, ein Signal, das über den Anschluss P4 eingegeben wird, als ausgegebene Da ten D+ der USB-Schnittstelleneinheit 244 oder als Daten MDATA der MMC-Schnittstelleneinheit 246.
Der zweite Multiplexer 254 bestimmt in Reaktion auf einen Auswahlcode S2, der vom Modusauswahlschaltkreis 258 bereitgestellt wird, ein Signal, das über den Anschluss P6 eingegeben wird, als ausgegebene Daten D- der USB-Schnittstelleneinheit 244 oder als Daten MCMD der MMC-Schnittstelleneinheit 246.
Der dritte Multiplexer 256 bestimmt in Reaktion auf einen Auswahlcode S3, der vom Modusauswahlschaltkreis 258 bereitgestellt wird, ein Signal, das über den Anschluss P8 eingegeben wird, als Signal SWP der SWP-Schnittstelleneinheit 248 oder als Taktsignal MCLK der MMC-Schnittstelleneinheit 246.
Der Modusauswahlschaltkreis 258 erzeugt die Auswahlcodes S1, S2 und S3 zum Festlegen eines Schnittstellenmodus. Hier können die Auswahlcodes S1 bis S3 durch einen Benutzer ausgewählt oder automatisch erzeugt werden.
Ein Benutzer kann die Auswahlcodes S1 bis S3 auf folgende Weise setzen. Zuerst stellt der Benutzer in Übereinstimmung mit jedem der Schnittstellenmodi Informationen über die Auswahlcodes S1 bis S3 in ein Register ein. Die in das Register eingestellten Auswahlcodes S1 bis S3 werden zum Modusauswahlschaltkreis 258 übertragen.
Daher kann der Benutzer eine Auswahl treffen, um die Smartcard 200 mit einer speziellen Schnittstelleneinheit in Übereinstimmung mit den im Register eingestellten Auswahlcodes S1 bis S3 zu betreiben. Die nachfolgende Tabelle 2 zeigt beispielhaft Schnittstelleneinheiten, welche durch die im Register eingestellten Codes S1 bis S3 ausgewählt werden. Tabelle 2

Ausgewählte Schnittstelle S1 S2 S3

USB 1 1 0

MMC 1 0 0

SWP 1 0 1
Wenn im Register die Auswahlcodes als S1=1, S2=1 und S3=0 gesetzt sind, wird die Smartcard 200 exklusiv für eine Kommunikation im USB-Schnittstellenmodus verwendet. Wenn im Register die Auswahlcodes als S1=1, S2=0 und S3=0 gesetzt sind, wird die Smartcard 200 exklusiv für eine Kommunikation im MMC-Schnittstellenmodus verwendet. Wenn im Register die Auswahlcodes als S1=1, S2=0 und S3=1 gesetzt sind, wird die Smartcard 200 exklusiv für eine Kommunikation im SWP-Schnittstellenmodus verwendet.
Der Modusauswahlschaltkreis 258 detektiert Signale, die an die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 übertragen werden, und erzeugt automatisch die Auswahlcodes S1 bis S3. Für diesen Vorgang ist es erforderlich, dass der Modusauswahlschaltkreis 258 weiter einen Auto-Detektionsschaltkreis umfasst, der die Signale, welche an die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 übertragen werden, detektiert.
4 zeigt einen Auto-Detektionsschaltkreis 259 des Schnittstellenauswahlschaltkreises aus 3. Der Auto-Detektionsschaltkreis 259 erzeugt die Abtastcodes S1 bis S3 durch Detektieren von Signalpegeldifferenzen der Signale, die in die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 eingegeben werden, und Impedanzlücken der Anschlüsse.
Signale, die von verschiedenen Schnittstellenmodi eingegeben werden, unterscheiden sich durch verschiedene Spannungspegel voneinander.
Die Smartcard 200 speichert entsprechend den verschiedenen Schnittstellenmodi Spannungspegel der Signale. Der Auto- Detektionsschaltkreis 259 bestimmt den Schnittstellenmodus für das externe System durch Vergleichen der Spannungspegel der Signale an den Anschlüssen mit den in der Smartcard 200 gespeicherten Werten.
Obwohl es hier nicht dargestellt ist, arbeitet der Auto-Detektionsschaltkreis 259 zum Detektieren von Impedanzlücken an den Anschlüssen wie folgt. Der Auto-Detektionsschaltkreis 259 bewertet Spannungspegel der Anschlüsse mit variierenden Impedanzen um die Anschlüsse, an welche Signale vom externen System angelegt werden. Dateninformationen der Spannungspegel werden mit Schnittstellenwerten verglichen, die in der Smartcard 200 gespeichert sind, woraus ein Schnittstellenmodus des externen Systems bestimmt wird.
Die Schnittstellenauswahleinheit 250 bestimmt einen Schnittstellenmodus durch Detektieren von Signalen der ersten Anschlüsse P4, P6 und P8, wählt eine Schnittstelleneinheit unter Bezugnahme auf das Bestimmungsergebnis aus und stellt elektrische Verbindungen für Anschlüsse der ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Schnittstellenmodus her.
5 zeigt eine andere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Smartcard 300. Bezugnehmend auf 5 umfasst die Smartcard 300 erste Anschlüsse P4, P6 und P8, die mit Signalleitungen der Schnittstelleneinheiten 344, 346 und 348 nach Art eines doppelten Bondings verbunden sind. Der Anschluss P4 ist mit einer Dateneingabeleitung D+ der USB-Schnittstelleneinheit 344 und mit der Datenleitung MDATA der MMC-Schnittstelleneinheit 346 verbunden. Der Anschluss P6 ist mit einer Signalleitung SWP der SWP-Schnittstelleneinheit 348 und der Taktsignalleitung MCLK der MMC-Schnittstelleneinheit 346 verbunden. Der Anschluss P8 ist mit der Datenausgabeleitung D- der USB-Schnittstelleneinheit 344 und der Befehlleitung MCMD der MMC-Schnittstelleneinheit 346 verbunden.
Eine Schnittstellenauswahleinheit 350 umfasst Schalter 351 bis 356 und einen Modusauswahlschaltkreis 358. Die Schalter 351 bis 356 bestimmen und steuern Verbindungen zwischen den ersten Anschlüssen P4, P6, und P8 und den Schnittstelleneinheiten 344, 346 und 348 in Reaktion auf die Auswahlcodes S1, S2 und S3, die vom Modusauswahlschaltkreis 358 bereitgestellt werden.
Der Schalter 351 bestimmt in Reaktion auf den Auswahlcode S1, den Anschluss P4 mit der Eingabedatenleitung D+ der USB-Schnittstelleneinheit 344 elektrisch zu verbinden. Der Schalter 352 bestimmt in Reaktion auf den Auswahlcode S2, den Anschluss P8 mit der Ausgabedatenleitung D- der USB-Schnittstelleneinheit 344 elektrisch zu verbinden. Der Schalter 353 bestimmt in Reaktion auf den Auswahlcode S1, den Anschluss P4 mit der Datenleitung MDATA der MMC-Schnittstelleneinheit 346 elektrisch zu verbinden. Der Schalter 354 bestimmt in Reaktion auf den Auswahlcode S2, den Anschluss P8 mit der Befehlsleitung MCMD der MMC-Schnittstelleneinheit 346 elektrisch zu verbinden. Der Schalter 355 bestimmt in Reaktion auf den Auswahlcode S3, den Anschluss P6 mit der Signalleitung SWP der SWP-Schnittstelleneinheit 348 elektrisch zu verbinden. Der Schalter 356 bestimmt in Reaktion auf den Auswahlcode S3, den Anschluss P6 mit der Taktsignalleitung MCLK der MMC-Schnittstelleneinheit 346 elektrisch zu verbinden.
Der Modusauswahlschaltkreis 358 detektiert Signale, welche an die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 übertragen werden, und erzeugt Auswahlcodes S1 bis S3, die an die Schalter 351 bis 356 angelegt werden. Für diesen Vorgang ist es erforderlich, dass der Modusauswahlschaltkreis 358 weiter einen Auto-Detektionsschaltkreis umfasst.
6 zeigt einen Auto-Detektionsschaltkreis 359 in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung. Der in 6 dargestellte Auto-Detektionsschaltkreis 359 erzeugt die Auswahlcodes S1 bis S3 durch Abtasten von Spannungspegeln der Signale, die in die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 eingegeben werden, oder Impedanzlücken der Anschlüsse.
Der Auto-Detektionsschaltkreis 359 bestimmt durch Abtasten von Signalen, die an den ersten Anschlüssen P4, P6 und P8 eingegeben werden, einen Schnittstellenmodus, um mit einem externen System zu kommunizieren, und legt die ausgewählten Codewerte an die Schalter 351 bis 356 an. Die Schnittstelleneinheit 350 bestimmt in Übereinstimmung mit den Auswahlcodewerten des Auto-Detektionsschaltkreises 359 die Schalter 351 bis 356 an oder ab zu schalten und verbindet korrespondierende der ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 mit der ausgewählten Schnittstelleneinheit.
Bezugnehmend auf 5 und 6 stellt die Smartcard 300 elektrische Verbindungen mit den Schnittstelleneinheiten entsprechend der folgenden Vorgehensweise her. In einem Rückfallbasismodus ist die Smartcard 300 generell mit der ISO7816-Schnittstelleneinheit 342 verbunden und die Schalter 351 bis 356 sind alle in einem geöffneten Zustand.
Wenn die Smartcard 300 mit einem externen System im USB-Schnittstellenmodus kommunizieren soll, erzeugt der Auto-Detektionsschaltkreis 359 der Smartcard 300 die Auswahlcodes S1 und S2 durch Abtasten der Signale, die in die Anschlüsse P4 und P8 eingegeben werden. Die Schalter 351 und 352 werden durch die vom Auto-Detektionsschaltkreis 359 erzeugten Auswahlcodes S1 und S2 an geschaltet. Daher wird die USB-Schnittstelleneinheit 344 automatisch mit dem Anschluss P4, der die Eingabedaten D+ empfängt, und mit dem Anschluss P8, der die Ausgabedaten D- ausgibt, verbunden. Dann ist die Smartcard 300 in der Lage, mit dem externen System im USB-Schnittstellenmodus zu kommunizieren.
Wenn die Smartcard 300 mit einem externen System im MMC-Schnittstellenmodus kommunizieren soll, erzeugt der Auto-Detektionsschaltkreis 359 der Smartcard 300 die Auswahlcodes /S1, /S2 und /S3 durch Abtasten der Signale, die in die Anschlüsse P4, P6 und P8 eingegeben werden. Die Schalter 353, 354 und 355 werden durch die vom Auto-Detektionsschaltkreis 359 erzeugten Auswahlcodes /S1, /S2 und /S3 angeschaltet. Daher wird die MMC-Schnittstelleneinheit 346 automatisch mit dem Anschluss P4, der die Daten MDATA eingibt oder ausgibt, mit dem Anschluss P6, der das Taktsignal MCLK empfängt, und mit dem Anschluss P8, der das Taktsignal MCLK empfängt, verbunden. Dann ist die Smartcard 300 in der Lage, mit dem externen System im MMC-Schnittstellenmodus zu kommunizieren.
Wenn die Smartcard 300 mit einem externen System im SWP-Schnittstellenmodus kommunizieren soll, erzeugt der Auto-Detektionsschaltkreis 359 der Smartcard 300 den Auswahlcode S3 durch Abtasten des Signals, das in den Anschluss P6 eingegeben wird. Der Schalter 356 wird durch den vom Auto-Detektionsschaltkreis 359 erzeugten Auswahlcode S3 an geschaltet. Daher wird die SWP-Schnittstelleneinheit 348 automatisch mit dem Anschluss P6 verbunden, der das Signal SWP eingibt oder ausgibt. Dann ist die Smartcard 300 in der Lage, mit dem externen System im SWP-Schnittstellenmodus zu kommunizieren.
Wie oben ausgeführt ist, erzeugt die erfindungsgemäße Smartcard 300 durch Abtasten von Signalen, die in die ersten Anschlüsse P4, P6 und P8 eingegeben werden, Auswahlcodewerte, um eine Schnittstelleneinheit zur Kommunikation mit einem externen System auszuwählen. Entsprechend den Auswahlcodewerten werden Anschlüsse der ersten An schlüsse P4, P6 und P8 in Übereinstimmung mit dem ausgewählten Schnittstellenmodus elektrisch mit einer ausgewählten Schnittstelleneinheit verbunden, wodurch die Smartcard 300 mit dem externen System kommunizieren kann.
7 zeigt ein System mit einem Host 400 und der Smartcard 200 aus 2. Bezugnehmend auf 7 wird das System aus der Smartcard 200 und dem Host 400 gebildet. Der Host 400 umfasst die ISO7816-Schnittstelleneinheit, die USB-Schnittstelleneinheit, die MMC-Schnittstelleneinheit und/oder die SWP-Schnittstelleneinheit. Die erfindungsgemäße Smartcard 200 ist in der Lage, mit verschiedenen externen Schnittstelleneinheiten, wie z.B. der USB-Schnittstelleneinheit, der MMC-Schnittstelleneinheit oder der SWP-Schnittstelleneinheit, zu kommunizieren.
8 zeigt ein System, in dem der Host 400 aus 7 mit einer ISO7816-Schnittstelleneinheit 420 assoziiert ist. Bezugnehmend auf 8 ist die Smartcard 200 generell in der Lage, mit dem Host 400 zu kommunizieren, der die ISO7816-Schnittstelleneinheit 420 aufweist.
9 zeigt ein System, in dem der Host 400 aus 7 mit einer USB-Schnittstelleneinheit 440 assoziiert ist. Die Schnittstellenauswahleinheit 250 ermittelt durch Abtasten der Signale an den Anschlüssen P4 und P8, die vom Host 400 übertragen werden, dass der Schnittstellenmodus, in dem die Smartcard 200 betrieben wird, der USB-Schnittstellenmodus ist. Daher identifiziert die Smartcard 200 diese Signale, die an die Anschlüsse P4 und P8 übertragen werden, als Eingabe- und Ausgabedaten D+ und D- der USB-Schnittstelleneinheit 244. Die Smartcard 200 wird über die Energiemanagementeinheit 260 vom Anschluss P1 mit der Versorgungsspannung VCC und vom Anschluss P5 mit der Massespannung GND versorgt.
10 zeigt ein System, in dem der Host 400 aus 7 mit einer MMC-Schnittstelleneinheit 460 assoziiert ist. Die Schnittstellenauswahleinheit 250 ermittelt durch Abtasten der Signale an den Anschlüssen P4, P6 und P8, die vom Host 400 übertragen werden, dass der Schnittstellenmodus, in dem die Smartcard 200 betrieben wird, der MMC-Schnittstellenmodus ist. Daher identifiziert die Smartcard 200 die Signale, die an die Anschlüsse P4, P6 und P8 übertragen werden, als Eingabe- bzw. Ausgabedaten MDATA, als Taktsignal MCLK und als Befehl MCMD der MMC-Schnittstelleneinheit 246. Die Smartcard 200 wird über die Energiemanagementeinheit 260 vom Anschluss P1 mit der Versorgungsspannung VCC und vom Anschluss P5 mit der Massespannung GND versorgt.
11 zeigt ein System, in dem der Host 400 aus 7 mit einer SWP-Schnittstelleneinheit 480 assoziiert ist. Die Schnittstellenauswahleinheit 250 ermittelt durch Abtasten des Signals am Anschluss P6, das vom Host 400 übertragen wird, dass der Schnittstellenmodus, in dem die Smartcard 200 betrieben wird, der SWP-Schnittstellenmodus ist. Daher identifiziert die Smartcard 200 dieses Signal, das an den Anschluss P6 übertragen wird, als das Signal SWP der MMC-Schnittstelleneinheit 248.
12 zeigt ein erfindungsgemäßes Kommunikationsverfahren der Smartcard 200 mit einem externen System. Die Smartcard 200 umfasst eine Mehrzahl von verschiedenen Schnittstelleneinheiten. Diese Schnittstelleneinheiten teilen sich die Anschlüsse der Smartcard zur Kommunikation mit dem externen System.
Bezugnehmend auf 12 läuft ein Kommunikationsverfahren der Smartcard 200 mit dem externen System wie folgt ab. Zuerst bestimmt die Smartcard 200 im Schritt S10 einen Schnittstellenmodus zur Kommunikation mit dem externen System. Das Bestimmen des Schnittstellenmodus wird von einem Benutzer oder automatisch durch Abtasten eines Signals ausgeführt, das von einem Anschluss übertragen wird, der mit dem externen System verbunden ist.
Anschließend arbeitet die Smartcard 200, um im Schritt S20 eine ausgewählte Schnittstelleneinheit mit dem gemeinsamen Anschluss elektrisch zu verbinden, um in Überstimmung mit dem im Schritt S10 ausgewählten Schnittstellenmodus eine Kommunikation zu ermöglichen. Im Schritt S20 werden die verbleibenden nicht ausgewählten Schnittstelleneinheiten vom gemeinsamen Anschluss elektrisch getrennt.
Dann beginnt die Smartcard 200 im Schritt S30 über den im Schritt S20 verbundenen Anschluss eine Datenkommunikation mit dem externen System.
Entsprechend ist die Smartcard in der Lage, verschiedene Schnittstelleneinheiten zu umfassen und eine Datenkommunikation mit verschiedenen externen Schnittstelleneinheiten, wie z.B. 420 440, 460 und 480, auch mit einer begrenzten Anzahl von Anschlüssen zu ermöglichen.
Zusammenfassend stellt die vorliegende Erfindung eine Smartcard zur Verfügung, die verschiedene Arten von Schnittstelleneinheiten aufweist und in der Lage ist, eine Datenkommunikation mit verschiedenen externen Schnittstellensystemen auch mit einer begrenzten Anzahl von Kontaktpins durchzuführen.

Claims

Smartcard umfassend: – Kontaktpins (C1 bis C8) und – einen IC-Chip (240), der erste Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) umfasst, die elektrisch mit den Kontaktpins (C1 bis C8) verbindbar und voneinander verschieden sind, – wobei die Kontaktpins (C1 bis C8) in Abhängigkeit von einem Modus einer externen Schnittstelle selektiv mit einer der ersten Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) verbunden sind.
Smartcard nach Anspruch 1, wobei der IC-Chip weiter eine Schnittstellenauswahleinheit (250) umfasst, die den Modus der externen Schnittstelle bestimmt und in Abhängigkeit von dem Bestimmungsergebnis eine der ersten Schnittstelleneinheiten auswählt.
Smartcard nach Anspruch 2, wobei die Schnittstellenauswahleinheit umfasst: – einen Modusauswahlschaltkreis (258), der in Abhängigkeit von einem Signal an einem der Kontaktpins einen Auswahlcode erzeugt, um eine der ersten Schnittstelleneinheiten auszuwählen, und – einen Multiplexerschaltkreis (252, 254, 256), der die erste Schnittstelleneinheit, die durch den Auswahlcode ausgewählt ist, mit korrespondierenden Kontaktpins verbindet.
Smartcard nach Anspruch 3, wobei der Modusauswahlschaltkreis den Auswahlcode durch Detektieren eines Signalpegels an wenigstens einem der Kontaktpins erzeugt.
Smartcard nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Modusauswahlschaltkreis den Auswahlcode durch Detektieren einer Impedanz an wenigstens einem der Kontaktpins erzeugt.
Smartcard nach einem der Ansprüche 2 bis 5, wobei die Schnittstellenauswahleinheit umfasst: – ein Register, das Modussetzinformationen speichert, – einen Modusauswahlschaltkreis (258), der in Abhängigkeit von den Modussetzinformationen einen Auswahlcode erzeugt, um eine der ersten Schnittstelleneinheiten auszuwählen, und – einen Multiplexerschaltkreis (252, 254, 256), der die erste Schnittstelleneinheit, die durch den Auswahlcode ausgewählt ist, mit korrespondierenden Kontaktpins verbindet.
Smartcard nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die ersten Schnittstelleneinheiten eine USB-Schnittstelleneinheit (244), eine MMC-Schnittstelleneinheit (246) und/oder eine SWP-Schnittstelleneinheit (248) umfassen.
Smartcard nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei der IC-Chip weiter eine zweite Schnittstelleneinheit (242) umfasst, die mit den Kontaktpins verbindbar ist.
Smartcard nach Anspruch 8, wobei die zweite Schnittstelleneinheit eine ISO7816-Schnittstelleneinheit (242) umfasst.
Smartcard umfassend: – erste Kontaktpins (C4, C6, C8), – zweite Kontaktpins (C2, C3, C7), – dritte Kontaktpins (C1, C5) und – einen IC-Chip (240), der eine ISO7816-Schnittstelleneinheit (242) und andere Typen von Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) umfasst, wobei – die ersten Kontaktpins (C4, C6, C8) mit den anderen Typen von Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) verbindbar sind, – die zweiten Kontaktpins (C2, C3, C7) mit der ISO7816-Schnittstelleneinheit (242) verbindbar sind, – die ersten Kontaktpins (C4, C6, C8) in Abhängigkeit von einem Modus der externen Schnittstelle selektiv mit einer der anderen Typen von Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) verbunden sind, und – sich die ISO7816-Schnittstelleneinheit (242) und die anderen Typen von Schnittstelleneinheiten (244, 246, 248) die dritten Kontaktpins (C1, C5) zur Versorgung mit einer Versorgungsspannung (VCC) und einer Massespannung (GND) teilen.
Smartcard nach Anspruch 10, wobei der IC-Chip weiter eine Schnittstellenauswahleinheit (250) umfasst, welche den Modus der externen Schnittstelle bestimmt und in Abhängigkeit von dem Bestimmungsergebnis eine der anderen Typen von Schnittstelleneinheiten auswählt.
Smartcard nach Anspruch 11, wobei die Schnittstellenauswahleinheit umfasst: – einen Modusauswahlschaltkreis (258), der in Abhängigkeit von einem Signal an einem der ersten Kontaktpins einen Auswahlcode erzeugt, um eine der anderen Typen von Schnittstelleneinheiten auszuwählen, und – einen Multiplexerschaltkreis (252, 254, 256), der die Schnittstelleneinheit, die durch den Auswahlcode ausge wählt ist, mit korrespondierenden ersten Kontaktpins verbindet.
Smartcard nach Anspruch 12, wobei der Modusauswahlschaltkreis den Auswahlcode durch Detektieren eines Signalpegels an wenigstens einem der Kontaktpins erzeugt.
Smartcard nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Modusauswahlschaltkreis den Auswahlcode durch Detektieren einer Impedanz an wenigstens einem der Kontaktpins erzeugt.
Smartcard nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die Schnittstellenauswahleinheit umfasst: – ein Register, das Modussetzinformationen speichert, – einen Modusauswahlschaltkreis (258), der in Abhängigkeit von den Modussetzinformationen einen Auswahlcode erzeugt, um eine der anderen Typen von Schnittstelleneinheiten auszuwählen, und – einen Multiplexerschaltkreis (252, 254, 256), der die Schnittstelleneinheit, die durch den Auswahlcode ausgewählt ist, mit korrespondierenden Kontaktpins verbindet.
Smartcard nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei die anderen Typen von Schnittstelleneinheiten eine USB-Schnittstelleneinheit (244), eine MMC-Schnittstelleneinheit (246) und eine SWP-Schnittstelleneinheit (248) umfassen.
Smartcard nach einem der Ansprüche 10 bis 16, wobei die ersten Kontaktpins einem vierten Pin (C4), einem sechsten Pin (C6) und einem achten Pin (C8) eines ISO7816-Schnittstellenstandards entsprechen; die zweiten Kontaktpins einem zweiten Pin (C2), einem dritten Pin (C3) und einem siebten Pin (C7) des ISO7816- Schnittstellenstandards entsprechen; und die dritten Kontaktpins einem ersten Pin (C1) und einem fünften Pin (C5) des ISO7816-Schnittstellenstandards entsprechen.
Smartcard nach Anspruch 17, – wobei der vierte Pin zur Dateneingabe einer USB-Schnittstelle (244, 440) oder zur Dateneingabe und Datenausgabe einer MMC-Schnittstelle (246, 460) dient, – wobei der sechste Pin zur Übertragung eines Signals einer SWP-Schnittstelle (248, 480) oder zum Empfang eines Taktsignals (CLK) einer MMC-Schnittstelle (246, 460) dient, und – wobei der achte Pin zur Datenausgabe der USB-Schnittstelle (244, 440) oder zum Austausch eines Befehls mit der MMC-Schnittstelle (246, 460) dient.
Smartcard nach Anspruch 18, – wobei der Modusauswahlschaltkreis durch Detektieren eines an den vierten Pin angelegten Signals bestimmt, ob der vierte und der achte Pin mit der USB-Schnittstelle (244, 440) oder mit der MMC-Schnittstelle verbunden sind, und – wobei der Modusauswahlschaltkreis durch Detektieren eines an den sechsten Pin angelegten Signals bestimmt, ob der sechste Pin mit der SWP-Schnittstelle oder mit der MMC-Schnittstelle verbunden ist.
System umfassend, – eine Smartcard (200) und – einen Host (400), der mit der Smartcard kommuniziert, – wobei die Smartcard (200) eine Smartcard nach einem der Ansprüche 1 bis 19 ist.
Kommunikationsverfahren einer Smartcard (200), die Kontaktpins (C1 bis C8) und einen IC-Chip (240) umfasst, der mit den Kontaktpins (C1 bis C8) verbunden ist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: – Auswählen einer Schnittstelle aus einer Mehrzahl von verschiedenen Schnittstellen (244, 246, 248) des IC-Chips (240) in Abhängigkeit von einem Signal an wenigstens einem der Kontaktpins (C1 bis C8) und/oder in Abhängigkeit von in einem Register gespeicherten Modussetzinformationen, – selektives Verbinden der Kontaktpins (C1 bis C8) mit der ausgewählten Schnittstelle und – Kommunizieren mit einem externen System über die ausgewählte Schnittstelle.