DE102012012514A1 - Method for communication between two communication stations, involves agreeing communication participants on synchronous communication protocol at beginning of communication for following communication by asynchronous communication protocol - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, ein Terminal, einen tragbaren Datenträger und ein System bestehend aus einem Terminal und einem tragbaren Datenträger zur Auswahl mindestens eines synchronen Kommunikationsprotokolls zur. Kommunikation zwischen einem Terminal und einem damit verbundenen tragbaren Datenträger.The invention relates to a method, a terminal, a portable data carrier and a system consisting of a terminal and a portable data carrier for selecting at least one synchronous communication protocol for. Communication between a terminal and an associated portable data carrier.
In den
Ferner ist im Stand der Technik bekannt, dass von den insgesamt acht Kontakten eines ISO-Kontaktflächenfeldes gemäß
Soll ein anderes Kommunikationsprotokoll als das übliche
Ferner ist es problematisch, dass es mit
Aufgabe der Erfindung ist es folglich ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht ein Kommunikationsprotokoll zur Kommunikation und Datenübertragung zwischen Terminal und Datenträger zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist große Datenmengen schnell zu übertragen.The object of the invention is therefore to provide a method which makes it possible to provide a communication protocol for communication and data transmission between terminal and data carrier, which is able to transmit large amounts of data quickly.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Anspruch 1 und die nebengeordneten Ansprüche 12 bis 14 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen 2 bis 11 beschrieben.The object of the invention is achieved by the
Die Erfindung stellt zur Lösung der Aufgabe ein Verfahren zur Kommunikation zwischen mindestens zwei Kommunikationsteilnehmern zur Verfügung, das dadurch gekennzeichnet ist, dass am Anfang einer Kommunikation sich die Kommunikationsteilnehmer mittels eines asynchronen Kommunikationsprotokolls auf ein synchrones Kommunikationsprotokoll für eine folgende Kommunikation einigen. Vorteilhaft an der Erfindung ist, dass im Rahmen des
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung erhält die zeitlichen Verhältnisse der
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung legt den Pegelwechsel des Startbits auf die steigende beziehungsweise die fallende Flanke fest.An advantageous embodiment of the invention specifies the level change of the start bit to the rising or falling edge.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass in dem synchronen Kommunikationsprotokoll mittels eines Takts eines Taktsignals mindestens ein Datensymbol, insbesondere genau ein Datensymbol von. einem Sender an einen. Empfänger synchron zum Takt übertragen wird.An advantageous embodiment of the invention discloses that in the synchronous communication protocol by means of a clock of a clock signal at least one data symbol, in particular exactly one data symbol of. a sender to one. Receiver is transmitted synchronously to the clock.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass ein Taktsignal für das asynchrone Kommunikationsprotokoll aus einem Basistaktsignal, das von einem Kommunikationsteilnehmer zur Verfügung gestellt wird, erzeugt wird.A further advantageous embodiment of the invention discloses that a clock signal for the Asynchronous communication protocol from a base clock signal, which is provided by a communication subscriber, is generated.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass mittels eines Taktangleichers ein dem Taktsignal gleichwertiges Taktsignal aus einem Basistaktsignal erzeugt wird, wenn die Kommunikation asynchron durchgeführt wird. Das Basistaktsignal wird dabei von einem Kommunikationsteilnehmer, vorteilhafterweise von einem Terminal zur Verfügung gestellt.A further advantageous embodiment of the invention discloses that by means of a clock matcher, a clock signal equivalent to the clock signal is generated from a base clock signal when the communication is carried out asynchronously. The base clock signal is thereby provided by a communication subscriber, advantageously by a terminal.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dann mittels eines Schalters zwischen Synchron- und Asynchronbetrieb gewählt, indem ein externer Takt, z. B. das Basistaktsignal, oder der vom Taktangleicher abgeleitete Takt weitergeleitet wird.In a further advantageous embodiment of the invention is then selected by means of a switch between synchronous and asynchronous operation by an external clock, z. B. the base clock signal, or the clock derived from the clock clock is forwarded.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass aus dem Basistaktsignal mittels eines Teilers mindestens ein Taktsignal mit gleicher und/oder niedrigerer Frequenz erzeugt wird.A further advantageous embodiment of the invention discloses that at least one clock signal having the same and / or lower frequency is generated from the base clock signal by means of a divider.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung teilt der Taktangleicher das angelegte Taktsignal durch einen Teiler, so dass beispielsweise nach der ersten Hälfte der Takte eine Flanke und nach der zweiten Hälfte der Takte die andere Flanke des entstehenden Taktsignals erzeugt wird.In a further advantageous embodiment of the invention, the clock equalizer divides the applied clock signal by a divider, so that, for example, after the first half of the clocks, an edge and after the second half of the clocks the other edge of the resulting clock signal is generated.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung kann dieser Teiler durch Anlegen eines Signals nochmals verändert werden, wodurch sich eine zeitliche Abweichung zwischen Synchron- und Asynchronbetrieb ergibt.In a further advantageous embodiment of the invention, this divider can be changed again by applying a signal, resulting in a time difference between synchronous and asynchronous operation.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung halbiert das angelegte Signal den Teiler, so dass halbe ETU des asynchronen Takts mit einem ganzen Takt des synchronen Betriebs gleichgesetzt werden. Dies ist dort wünschenswert, wo in das synchrone Protokoll Pausen eingefügt werden.In a further advantageous embodiment of the invention, the applied signal bisects the divider, such that half ETUs of the asynchronous clock are set equal to a full clock of the synchronous operation. This is desirable where pauses are inserted in the synchronous protocol.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird mittels einer veränderbaren Teilereinstellung ein ungleichmäßiger Takt, d. h. ein Takt mit unterschiedlich langen High- und Low-Phasen erzeugt.In a further advantageous embodiment of the invention, by means of a variable divider setting an uneven clock, d. H. generates a clock with different long high and low phases.
Vorteilhafterweise wird nach Erkennen einer fallenden oder steigenden Flanke auf einer Datenleitung, z. B. der sogenannten I/O-Leitung auf C7 nach
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass während einer Datenübertragung bei mindestens einer, vorzugsweise jeder steigenden oder fallenden Flanke des Taktsignals mindestens ein Datensymbol von dem Sender an den Empfänger übertragen wird.A further advantageous embodiment of the invention discloses that during a data transmission at least one, preferably each rising or falling edge of the clock signal at least one data symbol is transmitted from the transmitter to the receiver.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass während der Datenübertragung bei jeder steigenden oder fallenden Flanke des Taktsignals mindestens ein Datensymbol, das von dem Sender an den Empfänger übertragen wurde, von dem Empfänger empfangen und gelesen wird.A further advantageous embodiment of the invention discloses that during the data transmission at each rising or falling edge of the clock signal, at least one data symbol transmitted from the transmitter to the receiver is received and read by the receiver.
Da bei höheren Übertragungsgeschwindigkeiten die nötigen Flankensteilheiten nur durch kräftige Verstärker erreicht werden können, muss das Recht die IO-Leitung zu treiben für jeden Zeitpunkt höchstens einem der Kommunikationspartner zugeteilt sein um hohe Verlustströme zu verhindern. Zu Zeiträumen, in denen das Recht in den Basisprotokollen der
In einer vorteilhafen Ausführungsform der Erfindung legen in diesen Zeiträumen beide Kommunikationspartner weak high Pegel an, d. h. über einen Vorwiderstand oder ein gleichwertiges Bauteil.In an advantageous embodiment of the invention, both communication partners set weak high levels in these periods, ie. H. via a series resistor or an equivalent component.
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung legen in diesen Zeitraumen beide Kommunikationspartner keinen definierten Pegel an, sondern schalten nach hochohmig.In another embodiment of the invention, both communication partners do not apply a defined level in these periods, but switch to high impedance.
In weiteren Ausführungsformen legt jeweils nur ein Partner weak high Pegel an.In further embodiments, only one partner each establishes weak high levels.
Beim Warten auf ein Startbit muss sichergestellt sein, dass ein Grundzustand erreicht ist, bevor der neue Sender zu Senden beginnen darf.When waiting for a start bit, it must be ensured that a basic state is reached before the new transmitter is allowed to start transmitting.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird dazu im Vergleich zum Zeitablauf bei den Basisspezifikationen gemäß
In einer anderen Ausführungsform der Erfindung werden diese Pausen nach dem Treibrechtswechsel eingefügt.In another embodiment of the invention, these breaks are inserted after the drive right change.
Insbesondere können die Langen solcher Pausen so gewählt werden, dass sie an den Grenzen eines vollen Taktes zu liegen kommen.In particular, the lengths of such pauses can be chosen to be at the limits of a full measure.
Bei einer erfindungsgemäßen synchronen Übertragung entsprechend T = 0 dauert die Übertragung eines Bytes mindestens 13 Takte für ein Startbit, acht Datenbits, ein Paritybit, ein Stopbit 1 mit einem Übergang des Treibrechts, ein Bit für die Fehleranzeige vom Empfänger zum Sender und ein Stopbit 2 mit evtl. wieder einem Übergang des Treibrechts.In a synchronous transmission according to the invention corresponding to T = 0, the transmission of one byte takes at least 13 cycles for one Start bit, eight data bits, a parity bit, a
Bein einem Takt von beispielsweise 25 MHz ergibt sich daher eine Datenübertragungsrate von ca. 2 MB/s, d. h. ca. 76,9 kB/MHz.At a rate of 25 MHz, for example, a data transmission rate of approximately 2 MB / s results, ie. H. about 76.9 kB / MHz.
In einer erfindungsgemäßen synchronen Variante des T = 1-Protokolls findet die Übergabe des Treibrechts nach jedem vollständig versandten Byteblock statt.In a synchronous variant of the T = 1 protocol according to the invention, the transfer of the driving right takes place after each byte block has been completely sent out.
Bei einem Takt von beispielsweise 25 MHz und einem Cyclic Redundancy Check (CRC) als Fehlererkennungsmechanismus ergibt sich so eine Datenrate von ca. 2,37 MB/s, d. h. ca. 94,7 kB/MHz.At a clock rate of, for example, 25 MHz and a cyclic redundancy check (CRC) as an error detection mechanism, this results in a data rate of approximately 2.37 MB / s, ie. H. approx. 94.7 kB / MHz.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass die Kommunikation zwischen den Kommunikationsteilnehmern im Halb- und/oder im Vollduplexbetrieb stattfindet.A further advantageous embodiment of the invention discloses that the communication between the communication participants takes place in half and / or full duplex mode.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass ein Austausch der Datensymbole zwischen den Kommunikationsteilnehmern byte- oder blockorientiert durchgeführt wird.A further advantageous embodiment of the invention discloses that an exchange of the data symbols between the communication participants is carried out byte-wise or block-oriented.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass als Kommunikationsteilnehmer mindestens ein Terminal und mindestens ein tragbarer Datenträger verwendet werden.A further advantageous embodiment of the invention discloses that at least one terminal and at least one portable data carrier are used as communication subscribers.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass das Terminal das Basistaktsignal zur Verfügung stellt.A further advantageous embodiment of the invention discloses that the terminal provides the base clock signal.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung offenbart, dass die Kommunikationsverbindung kontaktlos und/oder leitungsgebunden ist.A further advantageous embodiment of the invention discloses that the communication connection is contactless and / or conducted.
Zur Lösung der Aufgabe offenbart die Erfindung ferner ein Terminal, das eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.To achieve the object, the invention further discloses a terminal adapted to carry out the method described above.
Zur Lösung der Aufgabe offenbart die Erfindung ferner einen tragbaren Datenträger, der eingerichtet ist, das oben beschriebene Verfahren auszuführen.To achieve the object, the invention further discloses a portable data carrier which is adapted to carry out the method described above.
Zur Lösung der Aufgabe offenbart die Erfindung ferner ein System, bestehend aus mindestens einem Terminal, gemäß obiger Diskussion und mindestens einem tragbaren Datenträger gemäß obiger Diskussion, das eingerichtet ist das oben beschriebene Verfahren auszuführen.To solve the object, the invention further discloses a system consisting of at least one terminal, according to the above discussion and at least one portable data carrier according to the above discussion, which is adapted to carry out the method described above.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Figur detailliert beschrieben.An embodiment of the invention will be described below in detail with reference to the accompanying figure.
Es zeigt:It shows:
Darunter befinden sich drei verschiedene Gruppen eines Datensignalverlaufs, welcher auf einer Datenleitung, der sogenannten IO-Leitung zwischen einem Terminal und einem tragbaren Datenträger, wie z. B. einer Chipkarte, stattfindet.Among them are three different groups of data waveforms, which on a data line, the so-called IO line between a terminal and a portable data carrier, such. B. a smart card takes place.
Die erste Gruppe zeigt einen Signalverlauf für einen Bitwechsel bei steigender und die zweite Gruppe bei fallender synchroner Taktflanke des synchronen CLK-Signals. Die dritte Gruppe zeigt den Signalverlauf bei einem Wechsel von Sender und Empfänger.The first group shows a signal transition for a bit change on rising and the second group on falling synchronous clock edge of the synchronous CLK signal. The third group shows the signal curve when the transmitter and receiver change.
Jede Gruppe ist ferner unterteilt in die Darstellung eines Signalverlaufs eines entsprechend der Erfindung synchronen T = 0 und T = 1 Protokolls. Die Bezeichnung T = 0s und T = 1s bedeutet, dass es sich um ein erfindungsgemäß synchrones Protokoll handelt, welches sich sonst nicht (wesentlich) von den aus dem Stand der Technik bekannten asynchronen Protokollen T = 0 und T = 1 gemäß
In
Ferner wird im Folgenden von Partner 1 und Partner 2 gesprochen, um den Datenaustausch möglichst einfach zu erklären. Partner 1 bzw. 2 entsprechen beispielweise Terminal und tragbarer Datenträger oder auch tragbarer Datenträger und Terminal.Furthermore,
In der ersten Gruppe startet der Signalverlauf des T = 0s Protokolls eines ersten Partners, sogenannter Partner 1, aus einem Ruhezustand mit einem logischen High-Pegel indem Partner 1 mit der ersten fallenden Flanke auf der Datenleitung als erstes ein Startbit mit einem Low-Pegel ausgibt. Dem Startbit schließen sich acht Datenbits und ein Paritybit an. Nach dem Paritybit folgt ein Übergang des Treibrechts. Partner 1 gibt nach Abschluss des Sendens des Paritybits während der ersten Hälfte des folgenden Taktsignals einen logischen High-Pegel aus. Ab der zweiten Hälfte des Taktsignales geben sowohl Partner 1 als auch Partner 2 einen logischen High-Pegel aus, aber jeweils mit reduzierter elektrischer Leistung. Sinn der reduzierten elektrischen Leistung und des gleichen logischen Pegels, der von beiden Partnern ausgegeben wird, ist, dass ein Kurzschluss auf der Datenleitung vermieden wird. Partner 1 beendet die Ausgabe des High-Pegels mit der nächsten steigenden Flanke des synchronen Taktsignals. Mit Beendigung der Ausgabe des High-Pegels durch Partner 1 gibt Partner 2 mit voller elektrischer Leistung den angemessenen Pegel aus. Damit ist das Recht auf die Datenleitung Signale auszugeben oder wie auch gesagt wird die Leitung zu treiben von Partner 1 auf Partner 2 übergegangen. Partner 2 gibt ein Fehleranzeigebit aus, das besagt, ob Partner 2 alle Daten von Partner 1 richtig empfangen hat. Nach diesem Fehleranzeigebit erfolgt wieder ein Übergang des Treibrechts, jetzt aber von Partner 2 auf Partner 1. Der Ablauf ist wie oben, nur umgekehrt. Nach Abschluss des Sendens des Fehleranzeigebits gibt Partner 2 während der ersten Hälfte des folgenden Takts einen logischen High-Pegel aus. Ab der zweiten Hälfte des Taktes geben Partner 1 und Partner 2 jeweils einen High-Pegel aus, aber mit reduzierter elektrischer Leistung. Mit Beginn der nächsten steigenden Flanke des synchronen Taktsignals CLK ist das Recht auf die Datenleitung zu Schreiben, d. h. Daten auszugeben, bzw. die Leitung zu treiben wieder auf Partner 1 übergegangen. Damit kann Partner 1 jetzt entweder das fehlerhaft empfangene Byte wiederholen oder – falls Partner 2 keinen Fehler signalisiert hatte – das nächste Byte übertragen. Partner 1 beginnt wieder mit einem Startbit, indem Partner 1 auf die Datenleitung einen logischen Low-Pegel ausgibt. Es folgen wieder acht Datenbits und ein Paritybit. Nach dem Paritybit folgt wieder ein Übergang des Treibrechts von Partner 1 auf Partner 2, damit Partner 2 eine Fehleranzeige ausgeben kann.In the first group, the signal history of the T = 0s protocol of a first partner, so-called
Der Signalverlauf für das erfindungsgemäße synchrone T = 1 Protokoll unterscheidet sich von dem oben beschriebenen synchronen T = 0 Protokoll nur dadurch, dass von Partner 1 anstatt dem Paritybit ein Stopbit gesendet wird. Es findet kein Übergang des Rechts Daten auf die Datenleitung zu schreiben von Partner 1 auf Partner 2 statt. Anstelle des Übergangs wird von Partner 1 wieder ein Startbit mit einem Low-Pegel gesendet, an den sich wieder acht Datenbits anschließen.The signal profile for the synchronous T = 1 protocol according to the invention differs from the synchronous T = 0 protocol described above only in that a stop bit is sent by
Die zweite Gruppe zeigt nur einen entsprechend verschobenen Signalverlauf für die erfindungsgemäßen synchronen Protokolle T = 0 und T = 1, da der Bitwechsel auf der Datenleitung nicht mehr bei der steigenden Flanke, sondern bei der fallenden Flanke durchgeführt wird.The second group shows only a correspondingly shifted waveform for the synchronous protocols according to the invention T = 0 and T = 1, since the bit change on the data line is no longer carried out at the rising edge, but at the falling edge.
Die dritte Gruppe beschreibt den Signalverlauf bei einem Richtungswechsel. Richtungswechsel bedeutet, dass zuerst ein Partner sendet und dann der andere Partner. Die Bitwechsel finden in diesem Ausführungsbeispiel bei der fallenden Flanke des synchronen Taktsignals CLK statt.The third group describes the signal course in the event of a change of direction. Change of direction means that one partner sends first and then the other partner. The bit changes take place in this embodiment at the falling edge of the synchronous clock signal CLK.
Das Datensignal von Partner 1 für T = 0s startet mit der ersten fallenden Flanke des Datensignals IO mit der Ausgabe eines Startbits mit einem logischen Low-Pegel. Dem schließen sich wieder acht Datenbits und ein Paritybit an. Wie oben beschrieben, findet ein Treiberübergang von Partner 1 auf Partner 2 statt. Dem Treiberübergang folgt ein Fehleranzeigebit von Partner 2. Nach der Ausgabe des Fehleranzeigebits gibt Partner 2 für mindestens einen folgenden Takt des synchronen Taktsignals CLK einen logischen High-Pegel auf der Datenleitung aus. Danach beginnt Partner 2 eine Datenausgabe mit einem Startbit, das einen Low-Pegel hat. Dem Startbit schließen sich acht Datenbits und ein Paritybit an. Nach dem Paritybit folgt, wie oben beschrieben, eine Übergabe des Treibrechts von Partner 2 auf Partner 1. Nach der Übergabe des Treibrechts sendet Partner 1 ein Fehleranzeigebit an Partner 2. Dem Fehleranzeigebit schließt sich wieder eine Treiberübergabe von Partner 1 an Partner 2 an.The data signal from
Der Signalverlauf für T = 1s bei einem Richtungswechsel ist relativ ähnlich dem Signalverlauf für T = 0s. Aus dem Ruhezustand mit einem logischen High-Pegel beginnt Partner 1 mit einer fallenden Flanke mit einem Startbit mit einem logischen Low-Pegel mit einer Datenausgabe. Dem Startbit schließen sich acht Datenbits an. Im Anschluss an das achte Datenbit folgt ein Stopbit. Nach dem Stopbit folgt während eines Taktes ein Treiberübergang von Partner 1 auf Partner 2, wie er oben beschrieben ist. Nachdem das Treibrecht von Partner 1 auf Partner 2 übergegangen ist, wird von Partner 2 weiter ein logischer High-Pegel ausgegeben. Partner 2 beginnt die Datenausgabe mit einer fallenden Flanke vom High- zum Low-Pegel für ein Startbit, dem acht Datenbits folgen. Nach dem achten Datenbit kommt ein Stopbit.The waveform for T = 1s at a change of direction is relatively similar to the waveform for T = 0s. From hibernation with a logical high level,
Der große Vorteil der Erfindung ist, dass sich die Erfindung leicht in bestehende Protokolle integrieren lässt, indem einfach ein neues Protokoll definiert wird, z. B. T = 5 für T = 0s oder T = 6 für T = 1s, das zwar ein synchrones Protokoll ist, sicher aber nicht durch andere Protokollparameter von einem bekannten Protokoll, z. B. T = 0 oder T = 1 unterscheidet.The great advantage of the invention is that the invention can be easily integrated into existing protocols by simply defining a new protocol, e.g. B. T = 5 for T = 0s or T = 6 for T = 1s, which is a synchronous protocol, but certainly not by other protocol parameters from a known protocol, eg. B. T = 0 or T = 1 is different.
Ferner ermöglicht die Erfindung eine deutlich schnellere Datenübertragung, als dies mit bestehenden Protokollen zwischen einem Terminal und einem tragbaren Datenträger möglich ist.Furthermore, the invention enables a much faster data transmission than is possible with existing protocols between a terminal and a portable data carrier.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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