-
Die Erfindung betrifft einen tragbaren
Datenträger
gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren
zur Durchführung
einer Datenübertragung
mit einem tragbaren Datenträger.
-
Tragbare Datenträger können bei einer Vielzahl unterschiedlicher
Anwendungen eingesetzt werden, beispielsweise als Ausweisdokumente
bei Zugangskontrollen, als Träger
für eine
elektronische Signatur, zur Abwicklung von Transaktionen des Zahlungsverkehrs
usw. Im Rahmen der Anwendungen erfolgt jeweils eine Datenübertragung
zwischen dem Datenträger
und einem Endgerät
oder auch einem anderen Datenträger.
Je nach Anwendung wird diese Datenübertragung über eine berührende Kontaktierung
einer Kontaktfläche
des Datenträgers
durch das Endgerät
oder kontaktlos abgewickelt. Eine berührende Kontaktierung wird häufig bei
Anwendungen bevorzugt, bei denen die Sicherheit und die Zuverlässigkeit
der Datenübertragung
im Vordergrund stehen. Eine kontaktlose Datenübertragung wird in der Regel dann
gewählt,
wenn mit dem Datenträger
eine Transaktion möglichst
schnell abgewickelt werden soll oder wenn das Umfeld der Anwendung
eine Einführung
des Datenträgers
in das Endgerät
schwierig oder gar unmöglich
macht. Dies führt
dazu, dass sowohl ein erster Typ von Datenträgern im Umlauf ist, der über eine
Kontaktfläche
für eine
berührende
Kontaktierung verfügt,
als auch ein zweiter Typ, der eine Antenne für eine kontaktlose Datenübertragung
aufweist. Da zunehmend versucht wird, denselben Datenträger bei
unterschiedlichen Anwendungen einzusetzen, sind zwischenzeitlich
auch Datenträger
bekannt geworden, die sowohl über
eine Kontaktfläche für eine berührende Kontaktierung
als auch über
eine Antenne für
eine kontaktlose Datenübertragung
verfügen.
-
Ein derartiger Datenträger ist
in der
DE 39 35 364
C1 offenbart. Dort ist eine Chipkarte beschrieben, bei
der die Energieversorgung und der bidirektionale Datenaustausch über ein
Kontaktfeld erfolgen. Neuen dem Kontaktfeld sind auch Spulen zur
Spannungsversorgung und zum Datenaustausch vorgesehen. Die in den
Spulen induzierte Wechselspannung wird durch ein Dioden-Kondensatornetzwerk
gleichgerichtet und geglättet
und einer Schaltung zugeführt,
an der auch eine gegebenenfalls über
das Kontaktfeld gelieferte Gleichspannung anliegt. Die Schaltung
ist jeweils über
Leitungsreihen mit dem Kontaktfeld, mit den Spulen und mit einem
Chip der Chipkarte verbunden. Abhängig davon, ob eine Spannung
an den Spulen oder am Kontaktfeld anliegt, werden die Signale von
den Spulen oder die Signale vom Kontaktfeld an den Chip durchgeschaltet.
-
Ein Nachteil des bekannten Konzepts
besteht darin, dass ein relativ hoher Schaltungsaufwand erforderlich
ist. Zudem besteht bei dem Umschaltmechanismus das potentielle Risiko
einer Fehlfunktion, durch die die Datenübertragung gestört oder
sogar unterbrochen werden könnte.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit
einem vertretbaren Aufwand einen zuverlässig arbeitenden tragbaren
Datenträger
zu realisieren, der sowohl für
eine Datenübertragung
durch eine berührende
Kontaktierung als auch für
eine kontaktlose Datenübertragung
ausgebildet ist.
-
Diese Aufgabe wird durch einen tragbaren Datenträger mit
der Merkmalskombination des Anspruchs 1 gelöst.
-
Der erfindungsgemäße Datenträger weist eine Kontaktfläche zur
Datenübertragung
mittels einer berührenden
Kontaktierung, eine Antenneneinrichtung zur kontaktlosen Datenübertragung
und eine Steuereinheit zur Verarbeitung von Daten auf. Die Besonderheit
des erfindungsgemäßen Datenträgers besteht
darin, dass eine erste und eine zweite asynchrone Schnittstelleneinheit vorgesehen
sind, die jeweils über
eine Datenverbindung mit der Steuereinheit verbunden sind, wobei
die erste Schnittstelleneinheit weiterhin über eine Datenverbindung permanent
mit der Kontaktfläche
verbunden ist und die zweite Schnittstelleneinheit weiterhin über eine
Datenverbindung permanent mit der Antenneneinrichtung verbunden
ist.
-
Die Erfindung hat den Vorteil, dass
mit einer vergleichsweise einfachen Schaltungsanordnung sowohl ein
berührender
als auch ein kontaktloser Betrieb des Datenträgers möglich ist. Eine Schalteinrichtung
zur wahlweisen Durchschaltung der Signale der Kontaktfläche oder
der Antenneneinrichtung ist nicht vorgesehen, so dass die damit
verbundenen Probleme vermieden werden können.
-
Die zweite Schnittstelleneinheit
kann insbesondere über
ein Modem mit der Antenneneinrichtung verbunden sein. In der Regel
ist die Datenverbindung zwischen der ersten Schnittstelleneinheit und
der Kontaktfläche
und/ oder zwischen der zweiten Schnittstelleneinheit und dem Modem
als serielle Datenverbindung ausgebildet. Die Datenverbindung zwischen
der ersten Schnittstelleneinheit und der Steuereinheit sowie zwischen
der zweiten Schnittstelleneinheit und der Steuereinheit ist dagegen
in der Regel als BUS-System
ausgebildet. Dadurch können
zum einen die für
die Kommunikation über die
Kontaktfläche
und über
die Antenneneinrichtung vorgegebenen Spezifikationen eingehalten
werden und zum anderen ist intern eine sehr schnelle und flexibel
handhabbare Datenübertragung
möglich.
Realisieren lässt
sich dieses Konzept dadurch, dass die erste und die zweite Schnittstelleneinheit
als asynchrone Empfänger-
und Sendeeinheiten ausgebildet sind. In diesem Zusammenhang ist
es weiterhin von Vorteil, wenn ein Taktgenerator vorgesehen ist,
der ein Taktsignal an die Steuereinheit ausgibt. Dadurch ist es
möglich,
die Steuereinheit, die vorzugsweise als Mikroprozessor ausgebildet
ist, unabhängig
von einem vom Kommunikationspartner vorgegebenen Taktsignal zu betreiben,
wobei insbesondere eine deutlich höhere Taktfrequenz gewählt wird.
Die Geschwindigkeit der internen Datenübertragung wird somit nicht
durch das extern vorgegebene Taktsignal begrenzt.
-
Das bevorzugte Einsatzgebiet der
Erfindung sind Chipkarten, bei denen vielfältige Anwendungen sowohl mit
berührender
Kontaktierung als auch mit kontaktloser Datenübertragung bekannt sind.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren bezieht sich auf
die Durchführung
einer Datenübertragung mit
einem tragbaren Datenträger,
der eine Kontaktfläche
für eine
Datenübertragung
durch eine berührende
Kontaktierung und eine Antenneneinrichtung für eine kontaktlose Datenübertragung
aufweist. Dieses Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass die Datenübertragung
durch eine berührende
Kontaktierung über
eine erste asynchrone Schnittstelleneinheit des Datenträgers abgewickelt
wird und die kontaktlose Datenübertragung über eine
zweite asynchrone Schnittstelleneinheit des Datenträgers abgewickelt wird.
Die beiden Schnittstelleneinheiten können mit der Kontaktfläche und
der Antenneneinrichtung mittels einer seriellen und mit der Steuereinheit
mittels einer parallelen Datenübertragung
kommunizieren und jeweils eine Konvertierung zwischen seriell und parallel übertragenen
Daten durchführen.
-
Um eine möglichst effiziente und zuverlässige Datenübertragung
zu ermöglichen,
kann die Steuereinheit mit einem im Datenträger intern erzeugten Taktsignal,
die erste Schnittstelleneinheit mit einem von der Kontaktfläche empfangenen
Taktsignal und die zweite Schnittstelleneinheit mit einem von der
Antenneneinrichtung empfangenen Taktsignal versorgt werden.
-
Die Erfindung wird im folgenden anhand
des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert, bei
dem der erfindungsgemäße Datenträger als
Chipkarte ausgebildet ist. Die Erfindung ist aber nicht auf Chipkarten
beschränkt,
sondern bezieht sich in gleicher Weise auch auf andersartig ausgebildete
Datenträger.
-
Es zeigen
-
1 eine
Chipkarte gemäß der Erfindung
in Aufsicht und
-
2 ein
stark vereinfachtes Blockschaltbild mit wichtigen Funktionskomponenten
der erfindungsgemäßen Chipkarte.
-
1 zeigt
eine Chipkarte 1 gemäß der Erfindung
in Aufsicht. Die Chipkarte 1 weist einen Kartenkörper 2 auf,
der beispielsweise aus einem Kunststoffmaterial besteht. Der Kartenkörper 2 ist
mit einer Kontaktfläche 3 versehen,
die der berührenden
Kontaktierung durch ein Endgerät
dient. Durch diese berührende
Kontaktierung wird eine galvanische Verbindung zwischen dem Endgerät und der
Chipkarte 1 hergestellt, über die eine Betriebsspannung
an die Chipkarte 1 angelegt werden kann und eine Datenübertragung
zwischen der Chipkarte 1 und dem Endgerät durchgeführt werden kann. Darüber hinaus weist
die Chipkarte 1 noch eine Reihe von Komponenten auf, die
von außen
nicht sichtbar sind. Diese Komponenten werden anhand von 2 näher erläutert.
-
2 zeigt
ein stark vereinfachtes Blockschaltbild mit wichtigen Funktionskomponenten
der Chipkarte 1. Aus dem Blockschaltbild geht hervor, dass
die Chipkarte 1 nicht nur für einen Betrieb mit berührender
Kontaktierung, sondern auch für
einen kontaktlosen Betrieb ausgelegt ist. Hierfür weist die Chipkarte 1 eine
Antenne 4 auf, mit deren Hilfe eine kontaktlose Datenübertragung
durchgeführt
werden kann. Die Chipkarte 1 verfügt weiterhin über eine Steuereinheit 5,
die beispielsweise in Form eines Mikroprozessors realisiert sein
kann, der ein Programm ausführt.
Das Programm und für
die Ausführung
des Programms benötigte
Daten sind in einem Speicher 6 abgelegt, der in der Regel
als nicht flüchtiger Speicherbaustein,
beispielsweise als EEPROM ausgebildet ist und auf den die Steuereinheit 5 zugreifen kann.
Ein Taktgenerator 7 erzeugt ein Taktsignal CLK, das für den Betrieb
der Steuereinheit 5 benötigt wird
und gibt es an die Steuereinheit 5 aus. Die Kommunikation
mit der Steuereinheit 5 erfolgt über einen internen BUS 8,
an den eine erste und eine zweite asynchrone Empfänger- und
Sendeeinheit 9 und 10 angekoppelt sind, die im
folgenden jeweils kurz als UART, d. h. Universal Asynchronous Receiver
and Transmitter bezeichnet werden. Die erste UART 9 ist zudem über eine
serielle Datenverbindung mit der Kontaktfläche 3 verbunden und
erhält über eine
weitere Verbindung ein Taktsignal CLK1 von der Kontaktfläche 3.
Die zweite UART 10 ist zudem über eine serielle Datenverbindung
mit einem Modem 11 verbunden, an dem die Antenne 4 angeschlossen
ist. Über
eine weitere Verbindung mit dem Modem 11 wird der zweiten
UART 10 ein Taktsignal CLK2 zugeführt. Schließlich besteht jeweils noch
eine Verbindung von der Kontaktfläche 3 und dem Modem 11, die
gemeinsam zu einem nicht figürlich
dargestellten Anschluss für
die Betriebsspannung VCC der Chipkarte 1 führen.
-
Die Chipkarte 1 kann sowohl
bei Anwendungen eingesetzt werden, bei denen die Datenübertragung
durch eine berührende
Kontaktierung durchgeführt
wird als auch bei Anwendungen mit kontaktloser Datenübertragung.
Bei einer berührenden
Kontaktierung der Chipkarte 1 wird der Chipkarte 1 die
Betriebsspannung VCC über
die Kontaktfläche 3 zugeführt. Weiterhin
erhält
die erste UART 9 das Taktsignal CLK1 von der Kontaktfläche 3 und führt über die Kontaktfläche 3 eine
serielle Datenübertragung
mit einem externen Gerät
durch. Die erste UART 9 wandelt dabei die von ihr empfangenen
serielle Daten in parallele Daten um, die über den internen BUS 8 von der
Steuereinheit 5 abgerufen werden. Die Steuereinheit 5 wird
nicht mit dem Taktsignal CLK1 betrieben, das an der ersten UART 9 anliegt,
sondern mit dem eigenen Taktsignal CLK, das vom Taktgenerator 7 erzeugt
wird. Dadurch besteht die Möglichkeit,
dass die Steuereinheit 5 den Abruf der parallelen Daten von
der ersten UART 9 unanhängig
von der seriellen Datenübertragung
zwischen der ersten UART 9 und der Kontaktfläche 3 durchführt. Hierzu
ist es hilfreich, wenn die erste UART 9 über eine
Zwischenspeichermöglichkeit
verfügt.
In analoger Weise erfolgt auch die Übertragung der parallelen Daten
von der Steuereinheit 5 zur ersten UART 9.
-
Bei einer Anwendung mit kontaktloser
Datenübertragung
empfängt
die Antenne 4 von außen übermittelte
Signale und leitet diese an das Modem 11 weiter bzw. sendet
vom Modem 11 erhaltene Signale. Die Betriebsspannung für die Chipkarte 1 wird vom
Modem 11 aus den von außen an die Antenne 4 übermittelten
Signalen extrahiert. Ebenso wird vom Modem 11 aus diesen
Signalen das Taktsignal CLK2 erzeugt und an die zweite UART 10 weitergeleitet. Zudem
führt das
Modem 11 eine serielle Übertragung der über die
Antenne 4 übermittelten
Daten mit der zweiten UART 10 durch. Analog zur Vorgehensweise der
ersten UART 9 bei der berührenden Kontaktierung führt auch
die zweite UART 10 eine Umwandlung zwischen seriellen und
parallelen Daten durch und es findet eine parallele Datenübertragung
zwischen der zweiten UART 10 und der Steuereinheit 5 statt.
-
Insgesamt kann die Steuereinheit 5 somit über den
internen BUS 8 sowohl mit der ersten UART 9 als
auch mit der zweiten UART 10 kommunizieren und dadurch
letztendlich eine Datenübertragung
sowohl über
die Kontakt fläche 3 als
auch über
die Antenne 4 abwickeln. Durch das Taktsignal CLK kann die
Steuereinheit 5 mit einer wesentlich höheren Taktfrequenz betrieben
werden als dies mit den externen Taktsignalen CLK1 oder CLK2 möglich wäre und dadurch
eine sehr hohe interne Datenübertragungsrate
erzielt werden. Außerdem
wird es dadurch ermöglicht,
die seriellen und parallelen Übertragungsvorgänge unabhängig voneinander
durchzuführen.
Durch den Einsatz des ersten und des zweiten UART 10 ist
sogar eine gleichzeitige Kommunikation über die Kontaktfläche 3 und
die Antenne 4 möglich,
insbesondere dann, wenn die Steuereinheit 5 über eine
Multitaskingfähigkeit
verfügt.