DE19648912B4

DE19648912B4 - Verfahren und elektrisches Gerät zum Datenaustausch und Chipkarte zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE19648912B4
Application number: DE19648912.1A
Authority: DE
Inventors: Joerg Plumeier; Rainer Schmedding
Original assignee: Ipcom GmbH and Co KG
Current assignee: Ipcom GmbH and Co KG
Priority date: 1996-11-26
Filing date: 1996-11-26
Publication date: 2016-10-20
Anticipated expiration: 2016-11-27
Also published as: SE9704335L; KR100646116B1; DE19648912A1; KR19980042718A; FR2757335B1; SE521264C2; SE9704335D0; FR2757335A1

Abstract

Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem elektrischen Gerät (7) mit einer Schreib/Leseeinheit (6) und einem den Datenaustausch steuernden Prozessor (8) und einer Chipkarte (9), die mindestens eine Kontaktfläche (11) besitzt, wobei ein erster Befehl (20) des elektrischen Geräts an die Chipkarte (9) gesendet wird und durch die Chipkarte (9) das Ergebnis (2) der Bearbeitung des ersten Befehls (20) nach Aufforderung durch einen zweiten Befehl (21) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zwischen dem ersten Befehl (20) und dem zweiten Befehl (21) des elektrischen Geräts (7) durch das elektrische Gerät (7) bestimmt wird.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem elektrischen Gerät und einer Chipkarte, sowie einem elektrischen Gerät und einer Chipkarte zur Durchführung des Verfahrens nach der Gattung der unabhängigen Ansprüche.
Heutzutage finden in zunehmendem Maße eine Verbreitung von mobilen und teilweise intelligenten Speichern in verschiedensten Anwendungsbereichen z. B. Telefonkarten, elektronische Geldbörse, usw. statt, wobei meist scheckkartengroße Chipkarten verwendet werden. Prozessorchipkarten mit Kontaktflächen kommunizieren mit den entsprechenden elektrischen Endgeräten, die die Chipkarten aufnehmen und den Kontakt herstellen, über verschiedene asynchrone Transportprotokolle, die z. B. in der internationalen Norm ISO/IEC 7816 festgelegt sind. Die Merkmale der heutigen Protokolle sind, daß die Chipkarte nach einer, je nach Kommando unterschiedlichen Bearbeitungszeit, asynchron und somit zu einem für das Endgerät nicht vorhersehbaren Zeitpunkt beginnt, ihre Antwort über den dafür spezifizierten Kontakt zu übermitteln.
Die asynchrone Antwort der Chipkarte kann jedoch unter bestimmten Umständen unerwünscht oder sogar schädlich sein, wenn sich das Endgerät z. B. selbst in einer weiteren Kommunikation mit einem dritten Kommunikationspartner befindet und aufgrund seiner beschränkten Verarbeitungskapazität nur eine Kommunikationsverbindung zur gleichen Zeit bewältigen kann.
Aus << DE 696 04 288 T2 >> ist ein Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem elektrischen Gerät mit einer Schreib/Leseeinheit und einem den Datenaustausch steuernden Prozessor und einer Chipkarte, die mindestens eine Kontaktfläche besitzt, bekannt, in dem der Kartenleser einen Nullsetzungsbefehl aussendet, daraufhin sendet die Chipkarte eine Bestätigungsmeldung über die Nullsetzung aus und startet einen ersten Verarbeitungszyklus. Das Ergebnis der Bearbeitung des Nullsetzungsbefehls wird nach Aufforderung durch eine Anfrage bezüglich der Zurverfügungstellung übermittelt.
In << US 5 414 835 A >> ist ein portables elektronisches Gerät bekannt, in dem eine Chipkarte das Antwortsignal zum Rücksetzen an die Schreib/Leseeinheit sendet, wobei das Antwortsignal zum Rücksetzen erste Daten des Timers beinhaltet, die eine Zeit definieren, die nach dem Aussenden des Antwortsignals zum Rücksetzen und vor dem Empfang einer Anweisung seitens der Schreib/Leseeinheit erhalten werden. Die Chipkarte empfängt eine erste Anweisung von der Schreib/Leseeinheit und führt die entsprechende Bearbeitung aus. In dem Antwortsignal zum Rücksetzen an die Schreib/Leseeinheit sendet die Chipkarte auch zweite Daten des Timers, die eine Zeit definieren, die nach dem Aussenden des bearbeiteten Resultates und vor dem Empfang der nächsten Anweisung seitens der Schreib/Leseeinheit erhalten werden. Die Schreib/Leseeinheit legt die ersten Daten des Timers in einen Timer und die zweiten Daten des Timers in einen Speicher. Beim Timeout des Timers sendet die Schreib/Leseeinheit die erste Anweisung an die Chipkarte. Wenn die Schreib/Leseeinheit das bearbeitete Resultat von der Chipkarte empfängt, liest sie die zweiten Daten des Timers von dem Speicher aus und legt die Daten des Auslesens in den Timer. Anschließend sendet die Schreib/Leseeinheit die nächste Anweisung an die Chipkarte beim Timeout des Timers.
<< US 5 101 410 A >> offenbart ein Datenübermittlungssystem für eine Chipkarte, in dem Nachrichten zwischen einem externen Gerät und einer Chipkarte bei einer Vielzahl der Zeiten als Antwort auf einen Auslesebefehl seitens des externen Gerätes übermittelt werden. Wenn eine Fehlfunktion während der Bearbeitung in der Chipkarte auftritt, sendet die Chipkarte eine abnormale Antwort an das externe Gerät und empfängt dann einen kontinuierlichen Datenforderungsbefehl von dem externen Gerät. Danach wird eine Statusinformation, welche sich von der in der ersten Nachricht enthaltenen Statusinformation unterscheidet, von der Chipkarte an das externe Gerät gesendet. Das externe Gerät erkennt diese gesendete Statusinformation. Danach wird die Datenübermittlung, die als Antwort auf einen Auslesebefehl gestartet wird, nicht unterbrochen und zusätzliche Daten sind kontinuierlich zu übermitteln.
Aus << WO 94/23 399 A1 >> ist ein Verfahren zum Lesen von Nutz-Variable-Daten bekannt, welches ausgewählte Daten im Antwortsignal zu dem Rücksetzen beinhaltet, welches die Chipkarte als Antwort auf ein Rücksetzungssignal sendet, welches von einem Kartenleser gesendet wird.
In << DE 44 16 125 A1 >> ist eine Einrichtung zur Erhebung der Autobahnmaut mit automatischer Erfassung individueller Daten von Straßenfahrzeugen wie Geschwindigkeit und Verweilzeit und einem Erfassungsgerät zur Bestimmung von Mautgebühren anhand solcher erfasster Daten bekannt.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass der Datenaustausch zwischen dem elektrischen Endgerät und der Chipkarte abgestimmt wird. Vorteilhafterweise wird der Zeitpunkt, zu dem das Ergebnis eines Bearbeitungsvorgangs von der Chipkarte ausgegeben wird, vom elektrischen Gerät durch einen Befehl vorgegeben. Durch diese Abstimmung des Datenaustauschs erhält das elektrische Gerät die Möglichkeit neben der Kommunikation mit der Chipkarte parallel weitere, insbesondere höher priorisierte Aktionen durchzuführen. Weiterhin lässt sich die Zeit zwischen dem ersten Befehl des elektrischen Geräts und dem zweiten Befehl, der die Ausgabe des Ergebnisses steuert, vorteilhafterweise einstellen. Dadurch kann oftmals der kostenintensive Einsatz zusätzlicher, parallel arbeitender Hardware vermieden werden.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen ist eine vorteilhafte Weiterbildung und Verbesserung des im unabhängigen Anspruch angegebenen Verfahrens möglich.
In einer anderen Ausführungsform ist es möglich, den Zeitabstand zwischen den beiden Befehlen fest vorzugeben.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung des Datenaustauschs erlaubt die Aussendung einer zyklischen Abfrage nach dem Ergebnis einer ersten Anfrage des Geräts, bis die Antwort der Chipkarte erfolgt.
Vorteilhafterweise wird zur Kommunikation nicht nur ein Kontaktfeld der Chipkarte verwendet, sondern der erste und der zweite Befehl werden über unterschiedliche Kontaktflächen übermittelt. Dadurch ist eine einfachere Übermittlung der Statusinformation möglich.
Ein weiteres vorteilhaftes Verfahren zum Datenaustausch sieht vor, daß nach dem ersten Befehl des elektrischen Gerätes die Chipkarte das Ergebnis ermittelt und das Ergebnis des ersten Befehls für eine Übermittlung bereithält. Danach ist es auf einfache Weise möglich, daß die Bereitstellung des Ergebnisses durch ein Statussignal der Chipkarte an das elektrische Gerät angezeigt wird. Nachdem die Chipkarte über die Statusanzeige dargestellt hat, daß das Ergebnis bereitliegt, wird über einen zweiten Befehl des elektrischen Gerätes die Ausgabe des Ergebnisses gesteuert.
Eine weitere Ausführungsform macht die Übermittlung des Ergebnisses durch zyklische Aussendung der Chipkarte möglich. Diese zyklische Aussendung des Ergebnisses wird durch einen Befehl, der den ordnungsgemäßen Empfang des Ergebnisses quittiert abgebrochen.
Die erfindungsgemäße Chipkarte mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß der in der Chipkarte integrierte Prozessor ein Betriebssystem besitzt, das einen abgestimmten Datenaustausch erlaubt. Das elektrische Gerät, vorzugsweise Autobordgerät für Straßengebührenerfassung, hat ebenfalls den Vorteil, daß der Prozessor ein Betriebssystem besitzt, das den synchronen Datenaustausch ermöglicht.
Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt 1 den zeitlichen Ablauf der Befehlsfolgen, und 2 die schematische Darstellung eines elektrischen Geräts mit Chipkartenkommunikation.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
1 zeigt die zeitliche Abfolge eines Datenaustauschs zwischen einem elektrischen Endgerät und einer Chipkarte. übereinstimmendes Merkmal der heutigen Transportprotokolle ist die Tatsache, daß eine Chipkarte nach einer internen Bearbeitungszeit asynchron und somit zu einem für das Endgerät unvorbestimmbaren Zeitpunkt beginnt, ihre Antwort auf einem Ein/Ausgabefeld der zu übermitteln. Diese Bearbeitungszeit T ist in ISO/IEC 7816-3 lediglich in ihrem Maximalwert festgelegt. 1a zeigt ein Signal 1 des elektrischen Geräts an die Chipkarte. Die Antwort 2 erfolgt innerhalb des Zeitrahmens T. Die Unbestimmtheit des Sendezeitpunkts der Antwort 2 gewinnt insbesondere dann größere Bedeutung, wenn die Bearbeitungszeit der Chipkarte groß gegenüber der für den eigentlichen Sendevorgang benötigten Zeit wird und zudem noch stark variiert. So ist in 1b gezeigt, daß die Antwort 2 der Chipkarte erst nach Ablauf der gesamten Zeit T erfolgen kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren ist in 1c bis e dargestellt. Im zeitlichen Ablauf von 1c wird gezeigt, daß die Antwort 2 einer Chipkarte auf ein Kommando des elektrischen Endgeräts angefordert wird. Damit wird das Kommando des steuernden elektrischen Geräts in zwei Teile aufgeteilt:
Einen ersten Befehlsteil 20, der die Bearbeitung des Befehls initiiert, und einen zweiten Befehlsteil 21, der die Aussendung der Antwort bewirkt. Ein solcher Datenaustausch kann über einen einzelnen Ein/Ausgabekontakt der Chipkarte erfolgen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann das Endgerät zu einem beliebigen Zeitpunkt seiner Wahl durch Wiederholung des zweiten Kommandoteils 21 solange die Antwort von der Chipkarte anfordern, bis die Chipkarte die Bearbeitung beendet und die angeforderte Antwort 2 übertragen hat. Zwischen den Wiederholungen des zweiten Kommandoteiles 21 müssen genügend lange Pausen eingefügt werden, die der Chipkarte den Beginn der Antwort, und dem Endgerät die Detektion desselben ermöglichen.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit ist denkbar, in der die Chipkarte die Antwort 22, 23, 24... auf einen Befehl solange wiederholt, wie in 1d gezeigt, bis das Endgerät den Erhalt der Antwort über ein Statussignal 25 quittiert. Dieses Statussignal 25 kann wiederum entweder über ein weiteren Kontakt der Chipkarte im Kontaktfeld 11 oder auch über denselben bisher verwendeten Ein/Ausgabekontakt übertragen werden. Auch in diesem Fall müssen wieder entsprechende Pausen zwischen der Wiederholung der Antwort liegen, um die Aussendung des Statussignals 25 vom Endgerät und die Detektion desselben durch die Chipkarte zu ermöglichen.
Über ein solches Statussignal kann auch die Chipkarte anzeigen, daß die Bearbeitung abgeschlossen ist und die Antwort gesendet werden kann. Nach 1e erfolgt auf den Befehl 20 des elektrischen Geräts ein Statussignal 26 der Chipkarte, das anzeigt, daß die Bearbeitung abgeschlossen ist. Das Endgerät quittiert mit Aufforderung 21 zur Ausgabe der Ergebnisses, worauf das Ergebnis 2 von der Chipkarte übermittelt wird.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit ist, daß Kommando und Antwort über Ein/Ausgabekontakte übertragen werden, jedoch zusätzlich ein weiterer Kontakt des Kontaktfeldes 11 zur Übertragung einer Anforderung bzw. Freigabe der Antwort benutzt wird. So könnte die Chipkarte z. B. erst dann antworten, wenn sie vom Endgerät auf einem weiteren Kontakt ein entsprechendes Steuersignal erhält. Das kann z. B. das Anlegen eines definierten logischen Pegels, oder die Übertragung eines entsprechenden Datenwortes sein. Für diesen Zweck könnten die in den heutigen Protokollen noch unbelegten Kontaktfelder der Chipkarte C4, C8 oder der häufig ungenutzte VPP-Kontakt benutzt werden.
2 zeigt ein Anwendungsbeispiel für das erfindungsgemäße Verfahren. Die Anwendung ist hier die automatische Erfassung von Straßenbenutzungsgebühren mit Hilfe mobiler, im Fahrzeug angebrachter Autobordgeräte 7 (On-Board-Unit OBU). Eine OBU 7 kommuniziert sowohl als Nebenkomponente (Slave) über die Funkschnittstelle 5 mit einer straßenseitigen Funkeinrichtung 4 und der dazu gehörigen Kommunikationszentrale 3, als auch als Hauptkomponente (Master) mit einer eingeschobenen Chipkarte 9, auf der sich die Kontaktfläche 11 mit mehreren Kontakten befindet. Die OBU hält über ihre Schnittstelle, über die Chipkarten-Schreib/Leseeinheit 6, Kontakt zur Chipkarte. Aus Kostengründen wird eine solche OBU im Regelfall nur mit einem einfachen Geräteprozessor 8 ausgestattet sein, der nur eine Kommunikation gleichzeitig abarbeiten kann. Auf der Chipkarte überwacht der Prozessor 12 die Verbindung und bearbeitet die Befehle der OBU. Hat die OBU ein Kommando zur Chipkarte abgesetzt und wartet auf die Antwort und erhält sie in diesem Zeitraum zusätzlich eine Aufforderung der straßenseitigen Kommunikationszentrale 3 zu einer weiteren Kommunikation, so muß sie dieser Aufforderung folgen und kann dadurch evtl. die Antwort der Chipkarte 9 nicht empfangen. Durch die Anwendung des vorgeschlagenen Verfahrens ist eine Kommunikation sowohl mit der straßenseitigen Kommunikationszentrale 3 als auch mit der Chipkarte 9 für das Bordgerät 7 möglich. Durch die Tatsache daß die OBU die Antwort der Chipkarte anfordern kann, ist sie bereit, eine Kommunikation mit der straßenseitigen Kommunikationszentrale 3 zu führen, und erst anschließend die Antwort der Chipkarte anzufordern.

Claims

Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem elektrischen Gerät (7) mit einer Schreib/Leseeinheit (6) und einem den Datenaustausch steuernden Prozessor (8) und einer Chipkarte (9), die mindestens eine Kontaktfläche (11) besitzt, wobei ein erster Befehl (20) des elektrischen Geräts an die Chipkarte (9) gesendet wird und durch die Chipkarte (9) das Ergebnis (2) der Bearbeitung des ersten Befehls (20) nach Aufforderung durch einen zweiten Befehl (21) übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zwischen dem ersten Befehl (20) und dem zweiten Befehl (21) des elektrischen Geräts (7) durch das elektrische Gerät (7) bestimmt wird.
Verfahren zum Datenaustausch nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zwischen dem ersten Befehl (20) und dem zweiten Befehl (21) durch das elektrische Gerät fest eingestellt wird.
Verfahren zum Datenaustausch nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Befehl (21) des elektrischen Geräts (7) zyklisch wiederholt wird, bis eine Antwort (2) der Chipkarte (9) gesendet wird.
Verfahren zum Datenaustausch nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Befehl (20) und der zweite Befehl (21) des elektrischen Geräts (7) über unterschiedliche Kontakte der Kontaktfläche (11) der Chipkarte (9) übermittelt wird.
Verfahren zum Datenaustausch zwischen einem elektrischen Gerät (7) mit einer Schreib/Leseeinheit (6) sowie einem den Datenaustausch steuernden Prozessor (8) und einer Chipkarte (9), die mindestens eine Kontaktfläche (11) besitzt, wobei ein erster Befehl (20) des elektrischen Geräts an die Chipkarte (9) gesendet wird, die Chipkarte (9) das Ergebnis (2) der Bearbeitung des ersten Befehls (20) zur Übermittlung bereithält und die Bereitschaft durch die Chipkarte (9) signalisiert wird, wobei das bereitgestellte Ergebnis nach Aufforderung durch einen zweiten Befehl (21) des elektrischen Geräts übermittelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Zeit zwischen dem ersten Befehl (20) und dem zweiten Befehl (21) des elektrischen Geräts (7) durch das elektrische Gerät (7) bestimmt wird.
Verfahren zum Datenaustausch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereitschaft durch eine Statusanzeige der Chipkarte (9) signalisiert wird.
Verfahren zum Datenaustausch nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Ergebnis (2) durch zyklische Aussendung des Ergebnisses (2) übermittelt wird.
Verfahren zum Datenaustausch nach Anspruch 5 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zyklische Aussendung des Ergebnisses (22, 23, 24) durch einen quittierenden Befehl (25) des elektrischen Geräts (7) abgebrochen wird.
Chipkarte (9) mit mindestens einem Kontaktfeld (11) und einem damit verbundenen Prozessor (12), dadurch gekennzeichnet, dass der Prozessor einen abgestimmten Datenaustausch zwischen der Chipkarte (9) und der Schreib/Leseeinheit (6) eines elektrischen Geräts gemäß einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.
Elektrisches Gerät (7), vorzugsweise Autobordgerät für Straßengebührenerfassung, mit einer Schreib/Leseeinheit (6) und einem damit verbundenen Geräteprozessor (8), dadurch gekennzeichnet, dass der Geräteprozessor (8) des elektrischen Geräts (7) einen abgestimmten Datenaustausch zwischen Chipkarte (9) und der Schreib/Leseeinheit (6) des elektrischen Geräts (7) gemäß einem Verfahren nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 8 ausführt.