DE102012000052A1

DE102012000052A1 - Control unit for device control

Info

Publication number: DE102012000052A1
Application number: DE201210000052
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Rankl
Original assignee: Giesecke and Devrient GmbH
Current assignee: Giesecke and Devrient Mobile Security GmbH
Priority date: 2012-01-03
Filing date: 2012-01-03
Publication date: 2013-07-04
Also published as: WO2013102482A1; EP2801004A1

Abstract

Eine Steuereinheit (10) zur Steuerung eines Gerätes von einem vorbestimmten Gerätetyp umfasst einen Mikrocontroller (20) mit zumindest einer Geräte-Schnittstelle (22, 24) zu dem zu steuernden Gerät. Eine für den Gerätetyp spezifische Steuerungs-Software (56) ist eingerichtet, Steuersignale zu bestimmen, welche zur Steuerung des Gerätes über die Geräte-Schnittstelle (22) vorgesehen sind. Ein Chipkartencontroller (30), der mit dem Mikrocontroller (20) verbunden ist, speichert und führt die Steuerungs-Software (56) aus. Die Steuereinheit (10) wird erst durch die Steuerungs-Software (56) befähigt, Steuersignale für das Gerät von dem vorbestimmten Gerätetyp zu bestimmen.A control unit (10) for controlling a device of a predetermined type of device comprises a microcontroller (20) with at least one device interface (22, 24) to the device to be controlled. A specific for the device type control software (56) is set up to determine control signals, which are provided for controlling the device via the device interface (22). A smart card controller (30) connected to the microcontroller (20) stores and executes the control software (56). The control unit (10) is first enabled by the control software (56) to determine control signals for the device from the predetermined device type.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Steuereinheit zur Steuerung von technischen Geräten sowie die Programmierung einer solchen Steuereinheit.The present invention relates to a control unit for controlling technical devices and the programming of such a control unit.

Mikrocontroller zur Steuerung von Geräten, wie z. B. autarken Sensoren oder Aktoren, Bauteilen in Sensornetzwerken, Geräten im M2M-Computing sowie kleine industrielle Steuerungen, beispielsweise von Heizungs- oder Alarmanlagen und dergleichen, sowie Steuerungen von Haushaltsgeräten, haben bereits weite Verbreitung gefunden.Microcontroller for controlling devices, such. As self-sufficient sensors or actuators, components in sensor networks, devices in M2M computing and small industrial controls, such as heating or alarm systems and the like, and controls of household appliances, have already found widespread use.

Die Programmierung von Mikrocontrollern erfordert in der Regel viel Erfahrung und ist zeit- und kostenaufwändig. Zumeist ist eine hardwarenahe Programmierung, z. B. in einer Programmiersprache wie Assembler oder C, erforderlich. Ein Entwickler hat sich in die Anforderungen, die ein zu programmierender Mikrocontroller stellt, zumeist erst einzuarbeiten. Hinzu kommt, dass zur Programmierung solcher Mikrocontroller nur sehr einfache und lediglich mit Basisfunktionalitäten ausgestattete Entwicklungsumgebungen bereitstehen. In der Regel sind diese Entwicklungsumgebungen dem jeweiligen Mikrocontroller zugeordnet und unterscheiden sich demnach für verschiedene Mikrocontroller. Folglich sind die sich ergebenden Entwicklungszeiten zur Programmentwicklung sowie die resultierenden Entwicklungskosten vergleichsweise hoch.The programming of microcontrollers usually requires a lot of experience and is time consuming and costly. In most cases, a near-hardware programming, z. In a programming language such as assembler or C. For the most part, a developer has to familiarize himself with the requirements of a microcontroller that has to be programmed. In addition, programming of such microcontrollers requires only very simple development environments equipped with basic functionalities. As a rule, these development environments are assigned to the respective microcontroller and therefore differ for different microcontrollers. Consequently, the resulting development times for program development and the resulting development costs are comparatively high.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine kostengünstige Steuereinheit vorzusehen.The object of the present invention is to provide a cost-effective control unit.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.This object is solved by the features of the independent claims. Advantageous embodiments and further developments of the invention are specified in the dependent claims.

Eine erfindungsgemäße Steuereinheit zur Steuerung von Geräten umfasst demnach einen Mikrocontroller mit zumindest einer Schnittstelle zur Kommunikation mit einem zu steuernden Gerät. Das zu steuernde Gerät ist von einem vorbestimmten Gerätetyp. Die Steuereinheit umfasst ferner eine für den Gerätetyp spezifische Steuerungs-Software. Die Steuerungssoftware bestimmt Steuersignale, welche zur Steuerung des Gerätes von dem vorbestimmten Gerätetyp über die Geräte-Schnittstelle vorgesehen sind. Herkömmlich wurde eine solche Software auf dem Mikrocontroller ausgeführt. Vorliegend wird ein Chipkartencontroller mit dem Mikrocontroller verbunden, der die Steuerungs-Software speichert und ausführt. Die Steuereinheit wird erst durch die Steuerungs-Software befähigt, Steuersignale für das Gerät von dem vorbestimmten Gerätetyp bestimmen kann. Der Mikrocontroller selbst kann das Gerät also nicht steuern.A control unit according to the invention for controlling devices accordingly comprises a microcontroller with at least one interface for communication with a device to be controlled. The device to be controlled is of a predetermined type of device. The control unit further comprises a control software specific to the device type. The control software determines control signals which are provided to control the device from the predetermined device type via the device interface. Conventionally, such software has been executed on the microcontroller. In the present case, a smart card controller is connected to the microcontroller, which stores and executes the control software. The control unit is enabled by the control software to determine control signals for the device from the predetermined device type. The microcontroller itself can not control the device.

Vorzugsweise ist der Mikrocontroller für unterschiedliche Gerätetypen einer Geräteklasse einsetzbar. Die Schnittstellen) des Mikrocontrollers ist (sind) eingerichtet, um Steuersignale an das Gerät zu senden und Gerätesignale von dem Gerät zu empfangen. Steuer- und Gerätesignale können dabei analoge und/oder digitale Signale sein. Der Mikrocontroller weist eine für den Controller (Prozessor) spezifische Betriebssoftware auf. Für eine Geräteklasse, die eine Vielzahl von unterschiedlichen Gerätetypen umfasst, spezifisch ist die Geräteschnittstellenfunktion des Mikroprozessors. Eine Chipkartencontrollerschnittstellenfunktion, über welche die Steuerungs-Software die Geräteschnittstellenfunktion aufrufen kann, ist dagegen generisch, d. h. unabhängig von Gerätetyp und Geräteklasse.Preferably, the microcontroller can be used for different device types of a device class. The interface (s) of the microcontroller is configured to send control signals to the device and receive device signals from the device. Control and device signals can be analog and / or digital signals. The microcontroller has an operating software specific to the controller (processor). For a device class that includes a variety of different device types, the device interface function of the microprocessor is specific. By contrast, a smart card controller interface function over which the control software can invoke the device interface function is generic; H. regardless of device type and device class.

Wichtig ist die mögliche Verwendung einer von dem Chipkartencontroller konfigurierbaren Weiterleitungsfunktion. Diese Funktion leitet über die Geräte-Schnittstelle eingehende Gerätesignale an den Chipkartencontroller weiter. Wenn beispielsweise ein analoges Gerätesignal kontinuierlich vorliegt, kann der Chipkartenkontroller einstellen, wie oft bzw. in welchem Zyklus der aktuelle Wert des Gerätesignals ihm zu übertragen ist.Important is the possible use of a configurable by the smart card controller forwarding function. This function forwards incoming device signals to the chip card controller via the device interface. If, for example, an analog device signal is present continuously, the smart card controller can set how often or in which cycle the current value of the device signal is to be transmitted to it.

In einer bevorzugten Ausgestaltung überträgt der Chipkartencontroller dem Mikrocontroller eine Ereignisliste, wobei ein Ereignis vorzugsweise eine Kriterium für ein Gerätesignal ist (A > 3 oder B = 0). Der Mikrocontroller informiert den Chipkartencontroller, sobald ein Ereignis aus der Ereignisliste auftritt.In a preferred embodiment, the chip card controller transmits an event list to the microcontroller, wherein an event is preferably a criterion for a device signal (A> 3 or B = 0). The microcontroller informs the smart card controller as soon as an event from the event list occurs.

Es ist besonders effizient, wenn Software, die spezifisch für einen Gerätetyp und/oder eine Geräteklasse ist von dem Chipkartencontroller bereitgestellt wird. Diese Bereitstellung erfolgt in einer Phase der Initialisierung zwischen Mikrocontroller und Chipkartencontroller. In dieser Betriebsphase der Steuereinheit kann der Chipkartencontroller dem Mikrocontroller beispielsweise die Geräteschnittstellenfunktion, die Weiterleitungsfunktion und oder deren Konfiguration bereitstellen. In einer danach folgenden Betriebsphase der Steuerung des Gerätes bestimmt die Steuerungssoftware die nötigen Steuersignale.It is particularly efficient when software specific to a device type and / or device class is provided by the smart card controller. This provision takes place in a phase of initialization between microcontroller and chip card controller. In this operating phase of the control unit, the chip card controller can provide the microcontroller with, for example, the device interface function, the forwarding function and / or its configuration. In a subsequent operating phase of the control of the device, the control software determines the necessary control signals.

Bevorzugt wird die Initialisierungsphase zwischen Chipkartencontroller und Mikrocontroller nur einmalig, beispielsweise bei der ersten Inbetriebnahme der Steuereinheit, durchgeführt. Die Initialisierungsphase wird durch eine Initialisierungssoftware in dem Chipkartencontroller unterstützt. Eine Betriebssoftware des Mikroprozessors sowie eine Software zur Kommunikation mit dem Chipkartencontroller müssen im Mikrocontroller vorab vorgesehen werden.The initialization phase between chip card controller and microcontroller is preferably carried out only once, for example during the first startup of the control unit. The initialization phase is supported by an initialization software in the chip card controller. An operating software of the microprocessor and software for communication with the chip card controller must be provided in advance in the microcontroller.

Nach der Initialisierung schaltet der Chipkartencontroller automatisch um in einen Steuerungsmodus. Diese Umschaltung kann beispielsweise durch automatische Selektion der Steuerungssoftware anstelle der Initialisierungssoftware erfolgen.After initialization, the chip card controller automatically switches to a Control mode. This switching can be done for example by automatic selection of the control software instead of the initialization software.

Ein effizientes Verfahren zur Bereitstellung von Steuereinheiten für unterschiedliche Gerätetypen geht von Mikrocontrollern aus, die für Geräte von unterschiedlichen Gerätetypen einsetzbar sind. Ein Mikrocontroller wird dauerhaft mit einem Chipkartencontroller verbunden. Abhängig vom Gerätetyp des Gerätes, für welches die Steuereinheit bereitgestellt werden soll, wird eine entsprechende gerätespezifische Steuer-Software auf den Chipkartencontroller geladen. Die Steuerungssoftware wird auf dem Chipkartencontroller gespeichert und ist zur Ausführung auf dem Chipkartencontroller vorgesehen.An efficient method of providing controllers for different types of devices is based on microcontrollers that can be used for devices of different types of devices. A microcontroller is permanently connected to a smart card controller. Depending on the device type of the device for which the control unit is to be provided, a corresponding device-specific control software is loaded on the smart card controller. The control software is stored on the smart card controller and is provided for execution on the smart card controller.

Zur Programmierung einer solchen Steuereinheit kann eine Entwicklungsumgebung verwendet werden, um die auf dem Chipkartencontroller gespeicherten und von dieser ausführbaren gerätespezifische Steuerungssoftware zu programmieren.For programming such a control unit, a development environment can be used to program the device-specific control software stored on and executed by the smart card controller.

Dadurch, dass die Steuerung auf dem Chipkartencontroller ausgeführt werden, können diese in einer beliebigen Hochsprache, z. B. Java, und unter Verwendung herkömmlicher bekannter und mit vielfältigen Funktionalitäten ausgestatteter Entwicklungsumgebungen komfortabler und effizienter programmiert werden als dies bei der herkömmlichen Controllerprogrammierung möglich ist. Eine Einarbeitung des Entwicklers in die Programmierung des zugrunde liegenden Mikrocontrollers kann somit bei der Programmierung der für die Gerätesteuerung wesentlichen Spezialfunktionen entfallen. Dadurch werden kürzere Entwicklungszeiten erreicht und die Entwicklungskosten entsprechend gesenkt.The fact that the control is executed on the smart card controller, these can be in any high-level language, eg. Java, and can be programmed more conveniently and efficiently using conventional well-known and multi-functional development environments than is possible with traditional controller programming. An introduction of the developer in the programming of the underlying microcontroller can thus be omitted in the programming of the essential for the device control special functions. As a result, shorter development times are achieved and the development costs are reduced accordingly.

Die Erfindung lässt sich mit herkömmlichen Chipkartencontrollern verwirklichen, welche gemäß bekannter Kommunikationsprotokolle in einfacher Weise mit dem Mikrocontroller verbunden werden können und welche der Steuereinheit auf kostengünstige Weise zusätzliche Rechen- und Speicherkapazitäten zur Verfügung stellen können, welche in herkömmlichen Mikrocontrollern nur zu wesentlich höheren Kosten oder bei gleichen Kosten in wesentlich geringem Umfang zur Verfügung stehen.The invention can be realized with conventional chip card controllers, which can be easily connected to the microcontroller according to known communication protocols and which can provide the control unit in a cost effective manner additional computing and storage capacities available in conventional microcontrollers only at significantly higher cost or same costs are available to a substantially small extent.

Die erfindungsgemäße Steuereinheit eignet sich insbesondere zum Steuern von Sensoren und Aktoren, die auch autonom agieren können. Mittels der Betriebs- und Steuersoftware der Steuereinheit steuerbar sind weiterhin untereinander selbstständig kommunizierende Geräte in M2M-Computing-Anwendungen sowie kleine industrielle Anlagen, beispielsweise Heizungs- oder Alarmanlagen, aber auch Modellbauanlagen oder Haushaltsgeräte, wie z. B. Waschmaschinen, Spülmaschinen, Toaster und dergleichen.The control unit according to the invention is particularly suitable for controlling sensors and actuators, which can also act autonomously. By means of the operating and control software of the control unit are still mutually independently communicating devices in M2M computing applications and small industrial equipment, such as heating or alarm systems, but also model or household appliances such. As washing machines, dishwashers, toasters and the like.

Vorliegend wird als Steuereinheit für ein Gerät eine Steuereinheit verstanden, die fest in das Gerät eingebaut ist.In the present case is understood as a control unit for a device, a control unit, which is permanently installed in the device.

Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen beispielhaft beschrieben. Darin zeigen:Hereinafter, the present invention will be described by way of example with reference to the accompanying drawings. Show:

1 eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Steuereinheit; und 1 a preferred embodiment of a control unit according to the invention; and

2 schematisch einen Ablauf innerhalb der Steuereinheit aus 1 bei Inbetriebnahme und im Betrieb. 2 schematically a flow within the control unit 1 during commissioning and during operation.

Mit Bezug auf 1 umfasst eine Steuereinheit 10 zum Steuern von Geräten (nicht gezeigt) einen Mikrocontroller 20 und eine mit dem Mikrocontroller 20 verbundenen Chipkartencontroller 30. Die spezielle Art des Mikrocontrollers 20 wird durch die Klasse der zu steuernden Geräte bestimmt. Der Chipkartencontroller 30 genügt den grundlegenden Vorgaben der Norm ISO/IEC 7816 , d. h. herkömmliche Chipkartencontroller 30 können innerhalb der Steuereinheit 10 verwendet werden. Vorzugsweise kommen dabei kleine Formfaktoren zum Einsatz, die im Wesentlichen so klein wie oder kleiner als ein herkömmliches Kontaktfeld nach ISO 7816 sind. Solche Chipkartencontroller 30 lassen sich mittels herkömmlicher, vielfältig ausgestatteter Entwicklungsumgebungen in Hochsprachen programmieren und komfortabel debuggen.Regarding 1 includes a control unit 10 for controlling devices (not shown) a microcontroller 20 and one with the microcontroller 20 connected smart card controller 30 , The special type of microcontroller 20 is determined by the class of devices to be controlled. The chip card controller 30 meets the basic requirements of Standard ISO / IEC 7816 ie conventional chip card controllers 30 can be inside the control unit 10 be used. Preferably, small form factors are used, which are essentially as small as or smaller than a conventional contact field ISO 7816 are. Such smart card controller 30 can be programmed in high-level languages using conventional, multi-functional development environments and comfortably debugged.

Die Steuereinheit 10 eignet sich je nach technischer Ausgestaltung z. B. zum Steuern von autonomen Sensoren und Aktoren, für selbstständig kommunizierende Geräte in M2M- und Perversive-Computing-Anwendungen sowie zur Steuerung kleiner industrieller Anlagen, beispielsweise Heizungs- oder Alarmanlagen, aber auch Modellbauanlagen oder für Haushaltsgeräte, wie z. B. Waschmaschinen, Spülmaschinen, Toaster und dergleichen.The control unit 10 is suitable depending on the technical design z. As for controlling autonomous sensors and actuators, for autonomously communicating devices in M2M and Perversive Computing applications and for controlling small industrial plants, such as heating or alarm systems, but also model making or home appliances such. As washing machines, dishwashers, toasters and the like.

Eine Datenkommunikation zwischen dem Mikrocontroller 20 und dem Chipkartencontroller 30 verläuft über ein herkömmliches Kommunikationsprotokoll, z. B. T = 0, T = 1 oder USB, wobei der Mikrocontroller 20 in der Rolle eines Terminals als Master agiert und der Chipkartencontroller 30 als Slave behandelt. Der Chipkartencontroller 30 wird fest, d. h. nicht lösbar wie eine Chipkarte, mit dem Mikrocontroller 20 verbunden sein.A data communication between the microcontroller 20 and the smart card controller 30 runs over a conventional communication protocol, z. B. T = 0, T = 1 or USB, the microcontroller 20 acting as master in the role of a terminal and the chip card controller 30 treated as a slave. The chip card controller 30 is fixed, ie not solvable like a chip card, with the microcontroller 20 be connected.

Der Mikrocontroller 20 besitzt verschiedene Eingangs- 22 und Ausgangsschnittstellen 24 und/oder Eingangs- und Ausgangskanäle zur Kommunikation mit dem zu steuernden Gerät, d. h. insbesondere dessen Komponenten wie Aktoren und/oder Sensoren. Dabei können analoge und/oder digitale Eingangs- und Ausgangskanäle vorgesehen sein, wie auch bekannte industrielle Schnittstellen, z. B. I²C, RS232, CAN-Bus, USB oder dergleichen.The microcontroller 20 has different input 22 and output interfaces 24 and / or input and output channels for communication with the device to be controlled, ie in particular its components such as actuators and / or sensors. In this case, analog and / or digital input and output channels can be provided, as well as known industrial interfaces, for. As I ² C, RS232, CAN bus, USB or the like.

Die Steuereinheit 10 umfasst eine Betriebs- und Steuersoftware 40, 50 zum Betreiben der Steuereinheit 10 und zum Steuern des zu steuernden Geräts. Dabei ist ein Teil der Betriebs- und Steuersoftware 40, 50 in Form der Software 50 auf dem Chipkartencontroller 30 gespeichert und eingerichtet, auf einem Prozessor der Chipkartencontroller 30 ausgeführt zu werden. Ein anderer Teil der Betriebs- und Steuersoftware 40, 50 umfasst die Software 40, die auf dem Mikrocontroller 20 (gespeichert ist und dort) ausgeführt wird.The control unit 10 includes operating and control software 40 . 50 for operating the control unit 10 and for controlling the device to be controlled. This is part of the operating and control software 40 . 50 in the form of software 50 on the chip card controller 30 stored and set up on a processor of the smart card controller 30 to be executed. Another part of the operating and control software 40 . 50 includes the software 40 on the microcontroller 20 (stored and there) is executed.

Die Betriebsfunktionen 42 sowie die Schnittstellensoftware 46 zum Chipkartencontroller 30 sind unabhängig von den technischen Eigenschaften der zu steuernden Geräte. Die Betriebsfunktionen 42 dienen zum Betreiben des Mikrocontrollers 20 selbst, beispielsweise dessen Hardwarekomponenten, insbesondere verwalten sie die Ein- und Ausgangsschnittstellen 22, 24. Insofern kommt dies einem Betriebssystem des Mikrocontrollers 20 gleich. Die Software 40 kann weiterhin Grundfunktionen umfassen, die geeignet sind, mit der gesamten Klasse von zu steuernden Geräten (auch verschiedener Hersteller), unabhängig von den technischen Unterschieden einzelner Unterklassen oder einzelner Geräte der Klasse, in Verbindung zu treten. Eine Unterklasse kann beispielsweise aus den Geräten eines Herstellers bestehen oder aus einer Untermenge solcher Geräte, die sich für eine Zusatzanwendung technisch eignen, dafür aber einer spezifischen Steuerung bedürfen. Die wichtigste Grundfunktion ist die Schnittstellenfunktion 44 zu den Geräteschnittstellen 22, 24.The operating functions 42 as well as the interface software 46 to the chip card controller 30 are independent of the technical characteristics of the devices to be controlled. The operating functions 42 are used to operate the microcontroller 20 itself, for example its hardware components, in particular they manage the input and output interfaces 22 . 24 , In this respect, this comes an operating system of the microcontroller 20 equal. The software 40 may further comprise basic functions capable of communicating with the entire class of devices to be controlled (even by different manufacturers), regardless of the technical differences of individual subclasses or individual devices of the class. For example, a subclass may consist of a manufacturer's equipment or a subset of such equipment that may be technically appropriate for an add-on application, but require specific control. The most important basic function is the interface function 44 to the device interfaces 22 . 24 ,

Weiterhin umfasst der Mikrocontroller eine Weiterleitungsfunktion 48. Die Weiterleitungsfunktion ist durch Weiterleitungskriterien 49 konfigurierbar.Furthermore, the microcontroller comprises a forwarding function 48 , The forwarding function is by forwarding criteria 49 configurable.

Die auf dem Chipkartencontroller 30 gespeicherte und dort ausführbare Software 50 umfasst eine Betriebssystem-Software 52 des Chipkartencontrollers, eine Initialisierungssoftware 54 und die gerätespezifische Software 56.The on the chip card controller 30 stored and executable software 50 includes operating system software 52 of the smart card controller, an initialization software 54 and the device-specific software 56 ,

Die Initialisierungssoftware 54 stellt dem Mikrocontroller 20 ausführbare Software bereit, insbesondere die Geräteschnittstellenfunktion 44 und die durch Kriterien 49 konfigurierbare Weiterleitungsfunktion 48. Die bereitgestellte Software mag spezifisch für die Geräteklasse sein, trifft aber keine Steuerentscheidungen.The initialization software 54 puts the microcontroller 20 executable software, especially the device interface function 44 and by criteria 49 configurable forwarding function 48 , The provided software may be specific to the device class, but does not make tax decisions.

Nur die auf dem Chipkartencontroller 30 ausgeführte Steuerungssoftware 56 bestimmt, welche Steuersignale später an das Gerät zu senden sind. Die Steuerungssoftware 56 kann über die Schnittstellenfunktionen 46 und 44 des Mikrocontrollers das Steuersignal an das Gerät senden.Only those on the chip card controller 30 executed control software 56 determines which control signals are to be sent to the device later. The control software 56 can via the interface functions 46 and 44 of the microcontroller send the control signal to the device.

Mit Bezug auf 2 wird schematisch ein Ablauf innerhalb der Steuereinheit 10 veranschaulicht.Regarding 2 schematically a flow within the control unit 10 illustrated.

Bei Inbetriebnahme der Steuereinheit 10 wird in einer Initialisierungsphase der Chipkartencontroller 30 in einem ersten Schritt S1 durch den Mikrocontroller 20 mittels einer Anschaltsequenz eingeschaltet. Die Chipkartencontroller 30 antwortet gattungsgemäß im Schritt S2 mit einem ATR (”Answer to Reset”). Anschließend werden in den Schritten S3 und S4 (PPS, ”Protocol Parameter Selection”) in bekannter Weise Parameter des verwendeten Kommunikationsprotokolls eingestellt.When commissioning the control unit 10 In an initialization phase, the chip card controller 30 in a first step S1 through the microcontroller 20 switched on by means of a power up sequence. The chip card controller 30 responds generically in step S2 with an ATR ("Answer to Reset"). Subsequently, in steps S3 and S4 (PPS, "Protocol Parameter Selection"), parameters of the communication protocol used are set in a known manner.

Auf dem Chipkartencontroller 30 ist die Initialisierungsanwendung 54 gespeichert. Diese Anwendung kann eingerichtet sein, funktional das Ergebnis der Schritte S5 bis S10 zu bewirken, indem es dem Mikrocontroller in der Initialisierungsphase steuert. Es ist also insbesondere nicht notwendig, dass auf dem Mikrocontroller eine Software vorgesehen ist, welche die in 2 zur Erläuterung des Ablaufs dargestellten Kommandos S5, S7 und S9 sendet. Vorzugsweise läuft die Initialisierungsphase in einer Steuereinheit nur einmal bei der ersten Inbetriebnahme ab.On the chip card controller 30 is the initialization application 54 saved. This application may be configured to functionally effect the result of steps S5 through S10 by controlling the microcontroller in the initialization phase. In particular, it is therefore not necessary for software to be provided on the microcontroller which corresponds to the in 2 to explain the sequence shown commands S5, S7 and S9 sends. Preferably, the initialization phase in a control unit runs only once during the first startup.

Die Schritte S5 und S6 dienen dazu, die Softwarefunktionen 44 und oder 48 dem Mikrocontroller 20 bereit zu stellen. Mittels des Kommandos GET CODE, das hier für Chipkarten erstmals beschrieben wird, fordert der Mikrocontroller 20 in Schritt S5 der Chipkartencontroller 30 auf, falls vorhanden, die entsprechenden Aktualisierungen bereitzustellen. Der Chipkartencontroller 30 antwortet in Schritt S6, indem sie, so vorhanden, die angeforderten Programmteile (”CODE”) zu Verfügung stellt, oder aber mitteilt, dass keine (weiteren) Funktionen vorliegen. Der Mikrocontroller kann eine eventuell empfangene Aktualisierung in der Regel direkt integrieren, ohne dass ein weiterer RESET notwendig wäre.Steps S5 and S6 serve the software functions 44 and or 48 the microcontroller 20 to provide. By means of the command GET CODE, which is described here for chip cards for the first time, the microcontroller demands 20 in step S5, the smart card controller 30 to provide the appropriate updates, if any. The chip card controller 30 responds in step S6 by providing, if available, the requested program parts ("CODE") or by notifying that there are no (further) functions. As a rule, the microcontroller can directly integrate a received update, if no further RESET is necessary.

In Schritt S7 fragt der Mikrocontroller 20 mittels des im Chipkartenbereich hier neu eingeführten Kommandos GET TIMER eine Zeitinformation von dem Chipkartencontroller 30 ab. Diese Zeitinformation gibt die Zeitspanne an, die in der späteren Steuerungsphase zwischen zwei Kommandos mit Gerätesignalen verstreichen darf. Die Chipkartencontroller 30 liefert in Schritt S8 die entsprechende Information (”TIMER”). Dem Mikrocontroller wird somit angegeben in welchem Rhythmus Werte eines, gegebenenfalls kontinuierlich vorhandenes, Gerätesignals weitergeleitet werden sollen.In step S7, the microcontroller asks 20 Time information from the chip card controller by means of the command GET TIMER introduced here in the chip card area 30 from. This time information indicates the time span that may elapse between two commands with device signals in the later control phase. The chip card controller 30 provides the corresponding information ("TIMER") in step S8. The microcontroller is thus indicated in which rhythm values of an optionally continuously present device signal should be forwarded.

In einem ebenfalls optionalen Schritt S9 fordert der Mikrocontroller 20 mittels eines Kommandos GET EVENTS von dem Chipkartencontroller 30 eine Ereignisliste an. Die Ereignisliste kann gerätespezifisch sein. Diese Ereignisliste definiert für ein einzelnes zu steuerndes Gerät, unter welchen Umständen der Mikrocontroller 20 ein von dem zu steuernden Gerät über eine Eingangsschnittstelle 22 empfangenes Signal oder dergleichen an den Chipkartencontroller 30 weiterzuleiten hat. In der einfachsten Form kann eine solche Ereignisvorgabe z. B. aussagen, dass ein an einem Eingangskanal 22 anliegendes Signal immer dann an die Chipkartencontroller 30 weitergeleitet werden muss, wenn ein gewisser Schwellenwert über- bzw. unterschritten wird.In a likewise optional step S9, the microcontroller requests 20 by means of a command GET EVENTS from the chip card controller 30 an event list. The event list can be device-specific. This event list defines for a single device to be controlled, under what circumstances the microcontroller 20 one of the device to be controlled via an input interface 22 received signal or the like to the smart card controller 30 has to forward. In the simplest form, such an event specification z. B. say that one on an input channel 22 applied signal always to the smart card controller 30 must be forwarded if a certain threshold is exceeded or fallen below.

Die Initialisierungssoftware 54 beantwortet diese Anfrage des Mikrocontrollers 20, indem diesem z. B. eine Ereignisliste übergeben wird, welche Ereignisvorgaben für sämtliche Eingangsschnittstellen 22 umfasst. Es ist auch möglich, dass die Ereignisliste Ereignisvorgaben nur für einzelne, nicht aber alle Eingangsschnittstellen 22 enthält. Damit ist die Initialisierungsphase beendet und die Steuereinheit 10 betriebsbereit. Der Chipkartencontroller 30 selektiert nun als Anwendung automatisch die Steuerungssoftware 56.The initialization software 54 answers this request from the microcontroller 20 by this z. B. an event list is passed, which event specifications for all input interfaces 22 includes. It is also possible that the event list event presets only for individual, but not all input interfaces 22 contains. This completes the initialization phase and the control unit 10 operational. The chip card controller 30 now automatically selects the control software as an application 56 ,

Allgemein verläuft die Betriebsphase, durch eine sich stets wiederholende Folge von Schritten B1 und B2. Der Mikrocontroller 20 leitet in Schritt B1 ein von dem zu steuernden Gerät über eine Eingangsschnittstelle 22 empfangenes Gerätesignal mittels der Weiterleitungsfunktion 48 an den Chipkartencontroller 30 weiter. Als Ereignisdaten können beispielsweise folgenden Daten übertragen werden. Das Eintreten eines bestimmten Ereignisses anhand einer Ereignisnummer (A > 5 ist erfüllt => Sende Ereignis-ID = 1). Alternativ kann das Ereignis selbst übertragen werden (A > 5). Schließlich kann einfach der Wert des Gerätesignals und dessen Identifikator übertragen werden (A = 8 => Sende „A,8”).In general, the operating phase proceeds through a repetitive sequence of steps B1 and B2. The microcontroller 20 in step B1, initiates a device to be controlled via an input interface 22 received device signal by means of the forwarding function 48 to the chip card controller 30 further. The following data can be transmitted as event data, for example. The occurrence of a specific event based on an event number (A> 5 is fulfilled => send event ID = 1). Alternatively, the event itself can be transmitted (A> 5). Finally, simply the value of the device signal and its identifier can be transmitted (A = 8 => transmit "A, 8").

Im Chipkartencontroller werden die entsprechenden Ereignisdaten mittels einer der Steuerungssoftware 56 bearbeitet und daraufhin ein Steuersignal bestimmt. Entsprechende Steuerdaten werden als Antwort auf die Ereignisdaten dem Mikrocontroller 20 im Schritt B2 übergeben. Als Steuerdaten kann beispielsweise die Anweisung übertragen werden „Setze Steuersignal B auf 2”. Der Mikrocontroller sendet daraufhin das von der Steuerungssoftware bestimmte Steuersignal an das Gerät. Diese beiden Schritte wiederholen sich während der Betriebsphase der Steuereinheit 10 für die verschiedenen Eingangsschnittstellen 22 in einer im Folgenden beschriebenen Weise.In the chip card controller, the corresponding event data is generated by means of one of the control software 56 edited and then determines a control signal. Corresponding control data is sent to the microcontroller in response to the event data 20 passed in step B2. For example, the instruction can be transmitted as control data "Set control signal B to 2". The microcontroller then sends the control signal determined by the control software to the device. These two steps are repeated during the operating phase of the control unit 10 for the different input interfaces 22 in a manner described below.

Gemäß einer ersten Variante sendet der Mikrocontroller 20 die von dem zu steuernden Gerät empfangenen Gerätesignale zyklisch, d. h. in vorgegebenen zeitlichen Abständen, die durch die in Schritt S8 empfangene Zeitinformation bestimmt sind, an den Chipkartencontroller 30.According to a first variant, the microcontroller sends 20 the device signals received by the device to be controlled cyclically, ie at predetermined time intervals, which are determined by the time information received in step S8, to the smart card controller 30 ,

Alternativ oder zusätzlich ist gemäß einer zweiten Variante vorgesehen, dass die Gerätesignale von dem Mikrocontroller 20 ereignisgesteuert, also gemäß der in Schritt S10 von der Chipkartencontroller 30 empfangenen Ereignisliste, an den Chipkartencontroller 30 weitergeleitet werden. Das heißt, dass ein Eingangssignal auch dann umgehend an den Chipkartencontroller 30 weitergeleitet wird, wenn das vorstehend beschriebene Zeitintervall zwischen zwei Signalweiterleitungen noch nicht verstrichen ist, das Signal aber die in den Ereignisvorgaben definierten Bedingungen erfüllt. Liegen für alle Eingangsschnittstellen 22 umfassende Ereignisvorgaben vor, so kann die Signalweiterleitung auch vollständig ereignisgesteuert vorgenommen werden.Alternatively or additionally, it is provided according to a second variant, that the device signals from the microcontroller 20 event-driven, that is, according to the in step S10 of the smart card controller 30 received event list, to the smart card controller 30 to get redirected. This means that an input signal will be sent immediately to the chip card controller 30 is forwarded if the time interval described above between two signal forwardings has not yet elapsed, but the signal fulfills the conditions defined in the event specifications. Lying for all input interfaces 22 comprehensive event specifications, the signal forwarding can also be completely event-driven.

Eine Steuereinheit 10 zur Steuerung von Geräten in der beschriebenen Form, auch von eingebetteten Systemen, ermöglicht den Einsatz höherer Programmiersprachen zur Programmierung der Spezialfunktionen 50 auf der Chipkartencontroller 30 zu geringen Kosten. Hochwertige, herkömmliche Entwicklungsumgebungen können erstmals für die Steuerungsprogrammierung von Mikrocontrollern 20 unverändert eingesetzt werden. Dadurch wird es auch für Dritte, z. B. für Anwender der Steuereinheit 10, nachträglich möglich, Spezialfunktionen 50 individualisiert anzupassen oder hinzuzufügen, beispielsweise – im Falle einer Steuerung eines Sensors innerhalb eines Sensornetzwerks – eine Ver- und Entschlüsselung und Aufbereitung von Sensordaten bereitzustellen. Die Steuereinheit 10 ist kostengünstig herzustellen, da Chipkartencontroller 30 zu niedrigen Preisen verfügbar sind. Dies gilt insbesondere auch für die mittels eines Chipkartencontrollers 30 bereitstellbaren Speicherressourcen. Ein Chipkartencontroller 30 kann also innerhalb der Steuereinheit und unter Verwendung der bekannten Chipkartenkommandos PUT DATA und GET DATA (gemäß ISO/IEC 7816 ) zusätzlich als preisgünstiger Datenspeicher verwendet werden.A control unit 10 For controlling devices in the described form, including embedded systems, allows the use of higher-level programming languages for programming the special functions 50 on the chip card controller 30 at low cost. High-quality, conventional development environments can be used for control programming of microcontrollers for the first time 20 be used unchanged. As a result, it is also for third parties, for. B. for users of the control unit 10 , subsequently possible, special functions 50 individualized adapt or add, for example - in the case of control of a sensor within a sensor network - provide encryption and decryption and processing of sensor data. The control unit 10 is inexpensive to manufacture, since smart card controller 30 available at low prices. This is especially true for the means of a smart card controller 30 Deployable storage resources. A chip card controller 30 Thus, within the control unit and using the known chip card commands PUT DATA and GET DATA (according to FIG ISO / IEC 7816 ) are also used as a low-cost data storage.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Standard ISO / IEC 7816 [0022]
ISO 7816 [0022]
ISO / IEC 7816 [0043]

Claims

Control unit ( 10 ) for controlling a device of a predetermined type of device, the control unit comprising: - a microcontroller ( 20 ) with at least one device interface ( 22 . 24 ) to the device to be controlled, - control software specific to the device type ( 56 ), wherein the control software is set up to determine control signals which are used to control the device via the device interface ( 22 ), characterized by a smart card controller ( 30 ) connected to the microcontroller ( 20 ), wherein the smart card controller ( 30 ) the control software specific to the device type ( 56 ), wherein the chip card controller ( 30 ) the control software specific to the device type ( 56 ), and the control unit ( 10 ) only through the control software ( 56 ) Can determine control signals for the device from the predetermined device type.

Control unit ( 10 ) according to claim 1, characterized in that the microcontroller ( 20 ) can be used for different device types of a device class and has a device interface function specific to the device class ( 44 ) having.

Control unit ( 10 ) according to claim 2, characterized in that the chip card controller ( 30 ) the microcontroller ( 10 ) the device interface function ( 44 ).

Control unit ( 10 ) according to claim 2 or 3, characterized in that the microcontroller ( 20 ) a smart card controller interface function ( 46 ), via which the control software ( 56 ) the device interface function ( 44 ).

Control unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 5, characterized in that the microcontroller ( 20 ) one of the smart card controller ( 30 ) configurable forwarding function ( 48 ), which via the device interface ( 24 ) incoming device signals to the smart card controller ( 30 ).

Control unit ( 10 ) according to claim 6, characterized in that the chip card controller ( 30 ) the microcontroller ( 10 ) the forwarding function ( 48 ).

Control unit ( 10 ) according to claim 6 or 7, characterized in that the chip card controller ( 30 ) the forwarding function ( 48 ) by forwarding criteria ( 49 ).

Control unit ( 10 ) according to claim 8, characterized in that the forwarding criteria ( 49 ) includes a list of events.

Control unit ( 10 ) according to claim 8 or 9, characterized in that the forwarding criteria ( 49 ) relate to a time value which is determined by the microcontroller ( 20 ) is determined and monitored, preferably the forwarding function ( 49 ) cyclically, according to the time value, a device signal forwards.

Control unit ( 10 ) according to one of claims 8 to 10, characterized in that the forwarding criteria ( 49 ) relate to a threshold for a device signal.

Control unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the chip card controller ( 30 ) fixed to the microcontroller ( 20 ) connected is.

Control unit ( 10 ) according to one of claims 1 to 11, characterized in that the chip card controller ( 30 ) automatically between an initialization software ( 54 ) for a phase of initialization between microcontrollers ( 20 ) and smart card controller ( 30 ) and the control software ( 56 ) for a phase of controlling the device.

Device with an integrated control unit according to one of Claims 1 to 13.

Method for the efficient provision of control units ( 10 ) for different device types, with the steps: permanently connecting a microcontroller ( 20 ), which can be used for devices of different device types, with a chip card controller ( 30 ), depending on the device type of the device for which the control unit ( 10 ), loading a corresponding device-specific control software ( 56 ) on the smart card controller ( 30 ) for execution on the smart card controller ( 30 ) is provided.