DE19834079A1 - Verfahren zur Kommunikation zwischen einer Mikroprozessor-Chipkarte und einem kontaktbehafteten Terminal oder einem kontaktlos arbeitenden Terminal - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Nutzung einer Mikroprozessor-Chipkarte, die sowohl kontaktbehaftet als auch kontaktlos betreibbar ist.

Kontaktbehaftete Karten verfügen über elektrische Kontaktflächen für die Energieversorgung und den Datenaustausch mit einem entsprechenden im Berührungskontakt arbeitenden Terminal. Kontaktbehaftete Karten sind seit längerer Zeit als Telefonkarten, Krankenversichertenkarten, Bankkarten etc. weit verbreitet.

Kontaktlose Karten enthalten eine Spule als Antenne für die Energieversorgung und den Datenaustausch mit einem entsprechenden kontaktlos (induktiv) arbeitenden Terminal. Dabei ist ein Antennen-Interface vorgesehen, das aus einer in der Spule induzierten Wechselspannung eine Gleichspannung zur Spannungsversorgung des Mikroprozessors erzeugt. Das Antennen-Interface dient auch als Signalumformer für die zwischen dem kontaktlos arbeitenden Terminal und dem Mikroprozessor auszutauschenden Daten.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren für eine Karte, die sowohl kontaktbehaftet als auch kontaktlos betreibbar ist und somit die Funktionalitäten der beiden oben beschriebenen Kartentypen in sich vereint. Bei der Realisierung eines derartigen Verfahrens gibt es das Problem, daß bei jeder Anwendung der Karte die Funktionsweise (kontaktbehaftet oder kontaktlos) bestimmt werden muß. Dabei soll die Benutzung der Karte so ausgelegt sein, daß die Karte selbständig, ohne Dazutun des Kartenbenutzers erkennt, in welcher Funktionsweise sie zu arbeiten hat.

Eine Lösung dieses Problems wird in der DE 39 35 364 C1 vorgeschlagen. Hier ist ein Komparator in der Mikroprozessor-Chipkarte vorgesehen, dem als Eingangssignale die über eine der Kontaktflächen gelieferte Gleichspannung für die Versorgung des Mikroprozessors und die vom Antennen-Interface erzeugte Gleichspannung zugeführt sind. Je nach dem welche Spannung am Komparator anliegt, wird am Ausgang des Komparators ein unterschiedliches Signal erzeugt, wobei in Abhängigkeit von diesem Signal wiederum ein Multiplexer angesteuert wird, der wahlweise die von den Kontaktflächen kommenden Signalleitungen oder die vom Antennen-Interface kommenden Signalleitungen an den Mikroprozessor durchschaltet. Diese Art der Umschaltung zwischen den beiden Funktionsweisen (kontaktbehaftet oder kontaktlos) ist allerdings kostenaufwendig, da auf der Mikroprozessor-Chipkarte zusätzlich ein Komparator und ein Multiplexer vorzusehen ist.

Aufgabe der Erfindung ist daher die Schaffung eines kostengünstigen und zuverlässigen Verfahrens zur Steuerung der Kommunikation einer Mikroprozessor-Chipkarte, die sowohl kontaktbehaftet also auch kontaktlos betreibbar ist, so daß die Chipkarte selbständig, ohne Dazutun des Kartenbenutzers die jeweilige Funktionsweise erkennt, wobei auf zusätzliche elektronische Bausteine in der Chipkarte zur Unterscheidung zwischen der kontaktbehafteten und der kontaktlosen Betriebsweise verzichtet werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Anhand der beigefügten Zeichnungen soll die Erfindung näher erläutert werden.

In Fig. 1 ist die Draufsicht auf die erfindungsgemäße Chipkarte gezeigt. Man erkennt die Kontaktflächen und die unter der Kartenoberfläche verlaufende Spule.

In Fig. 2 sind die Komponenten der Chipkarte näher dargestellt.

Das Kontaktfeld umfaßt fünf Kontaktflächen, wobei eine für die Versorgungsspannung (VCC), eine für die Masse (GND), eine für die Resetleitung (RST), eine für das vom kontaktbehaftet arbeitenden Terminal gelieferte Taktsignal (CLK) und eine für die serielle, bidirektionale Datenübertragung (I/0) vorgesehen ist. Von diesen Kontaktflächen aus verlaufen Verbindungsleitungen direkt zu entsprechenden Eingängen des Mikroprozessor- Bausteins. Neben dem Kontaktfeld gibt es das Antennen-Interface, das mit den Enden der als Antenne wirkenden Spule verbunden ist. Das Antennen-Interface erzeugt aus einer in der Spule induzierten Wechselspannung eine Gleichspannung zur Versorgung des Mikroprozessorchips. Die hierfür vorgesehene Verbindungsleitung ist mit der entsprechenden Verbindungsleitung für das Kontaktfeld in einem Knotenpunkt kurzschlußmäßig verbunden, so daß beide Leitungen jeweils direkt an den einen einzigen Versorgungsspannungseingang des Mikroprozessor-Bausteins geführt sind. Darüber hinaus dient das Antennen-Interface auch als Signalumformer für die zwischen dem kontaktlos arbeitendem Terminal und dem Mikroprozessor-Baustein auszutauschenden Daten. Der Datentransfer zwischen dem Mikroprozessor-Baustein und dem Antennen-Interface erfolgt ebenfalls auf einer seriellen, bidirektionalen Datenleitung (I/0) bitweise in Form von definierten Spannungsimpulsen. Der Datentransfer zwischen dem Antennen-Interface und dem kontaktlos arbeitenden Terminal erfolgt durch Frequenz-, Amplituden- und/oder Phasenmodulation der jeweils vom Terminal oder dem Antennen-Interface gesendeten elektromagnetischen Strahlung. Dabei leistet das Antennen-Interface die Umformung des Datentransfers in beide Richtungen. Die vom Antennen-Interface zum Mikroprozessor-Baustein gehende I/0-Leitung ist dabei in einer ersten Ausführungsform der Erfindung ebenfalls in einen Knotenpunkt mit der entsprechenden I/0-Leitung für das Kontaktfeld kurzschlußmäßig verbunden, so daß beide Leitungen direkt an den einen einzigen Dateneingang/Ausgang (I/O-Port) des Mikroprozessor- Bausteins angeschlossen sind. In einer zweiten Ausführungsform weist der Mikroprozessor-Baustein zwei I/O-Ports auf, wobei vom Antennen-Interface und dem Kontaktfeld je eine separate I/O-Leitung zum Mikroprozessor-Baustein geführt ist. Daneben ist das Antennen-Interface auch noch in der Lage, das für den Betrieb des Mikroprozessor- Bausteins nötige Taktsignal (CLK) zu generieren. Die vom Antennen-Interface zum Mikroprozessor-Baustein gehende Taktsignalleitung (CLK) ist dabei ebenfalls in einen Knotenpunkt mit der entsprechenden Taktsignal-Leitung für das Kontaktfeld kurzschlußmäßig verbunden, so daß beide Leitungen direkt an den einen, einzigen Takteingang geführt sind.

Ferner gehen auch von dem Antennen-Interface eine Masseleitung (GND) und eine Resetleitung (RST) zum Mikroprozessor-Baustein. Diese sind ebenfalls in Kontenpunkten mit den entsprechenden vom Kontaktfeld kommenden Leitungen kurzschlußmäßig verbunden, so daß an den Mikroprozessor-Baustein jeweils nur eine Leitung geführt ist.

Der Mikroprozessor-Baustein besteht aus einer CPU, einem flüchtigen Arbeitsspeicher (RAM), einem Festwertspeicher (ROM), in dem das Betriebssystem gespeichert ist, und einem nicht flüchtigen, wiederbeschreibbaren Speicher (EEPROM), in dem Anwenderprogramme und Steuerprogramme abspeicherbar sind.

Für den kontaktbehafteten Datenaustausch und für den kontaktlosen Datenaustausch gibt es jeweils verschiedene Datenübertragungsprotokolle (T_Kontakt; T_Kontaktlos). Dabei sind in dem nichtflüchtigen Speicher (ROM und/oder EEPROM) des Mikroprozessor-Bausteins in der Karte entsprechende Programme gespeichert, die dem Mikroprozessor die Unterstützung dieser beiden Protokolle ermöglichen, so daß der Mikroprozessor zur Durchführung beider Betriebsweisen programmiert ist. Dabei werden unter dem Begriff Datenübertragungsprotokoll sowohl Festlegungen (z. B. Bitlänge (etu), Pegel, Synchronisationsbits etc.) für die unterste physikalische Schicht der Kommunikation zwischen dem Mikroprozessor und dem kontaktbehafteten Terminal und zwischen dem Mikroprozessor und dem Antennen-Interface verstanden als auch Anwendungsprogramme und Befehlssätze, die in einem Übertragungsschichtmodell höher liegen.

Der Mikroprozessor-Baustein und das Antennen-Interface sind vorzugsweise auf einem Halbleiterbaustein integriert. Alternativ dazu ist es jedoch auch vorgesehen, ein sogenanntes Kombimodul zu verwenden, das den Mikroprozessor-Baustein und das Antennen-Interface (samt Verbindungsleitungen zwischen den beiden) als separate Komponenten enthält.

Nachfolgend wird das erfindungsgemäße Verfahren zur Unterscheidung zwischen den Betriebsweisen anhand von Fig. 3 beschrieben.

Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß der Mikroprozessor nach dem Vorliegen einer für seinen Betrieb ausreichend hohen Versorgungsspannung einen sogenannten internen Power-On-Reset durchführt und/oder jeweils ein Reset-Signal empfängt.

Im Falle der kontaktbehafteten Betriebsweise schaltet das kontaktbehaftete Terminal, wenn eine Karte bis zu einem Anschlag eingeschoben wurde, ausgelöst über einen im Terminal befindlichen Card-In-Mikroschalter die Versorgungsspannung und unmittelbar danach das Taktsignal ein. Ein typischer unterer Grenzwert für die Versorgungsspannung ist beispielsweise 3 V. Das kontaktbehaftete Terminal liefert einen immer gleichen Wert z. B. 5 V, während die Höhe der von dem Antennen-Interface erzeugten Gleichspannung u. a. von der Entfernung von Karte zum Terminal abhängt. So kann die tatsächlich anliegende Spannung im kontaktlosen Fall u. U. unterschiedlich sein, z. B. einmal 3,5 V und dann z. B. 4 V. Dies hat jedoch auf den Betrieb des Mikroprozessor keinen Einfluß. Entscheidend ist nur, daß eine ausreichend hohe Versorgungsspannung vorliegt. Ungefähr einige zehn Millisekunden nach dem Einschalten der Versorgungsspannung und des Taktsignals wird dann vom Terminal auch das Reset-Signal gesendet und über die entsprechende Kontaktfläche an den Mikroprozessor geführt (erstmalig kann der Mikroprozessor jedoch auch einen eigenen Power- On-Reset generieren). Daraufhin sendet dann die Karte den sogenannten Answer-To-Reset (ATR), der in Form einer vorherbestimmten Bit-Folge unter anderem eine Information bzgl. des jeweiligen Datenübertragungs-Protokolls enthält. Erst wenn das Terminal diesen empfangen und "verstanden" hat, d. h. in der Lage ist, den gesendeten ATR zu lesen und das jeweilige Protokoll zu unterstützen, beginnt die eigentliche Kommunikation. Wenn allerdings das Terminal innerhalb eines bestimmten Zeitfensters (ca. einige zehn Millisekunden) nach dem Reset keinen ordnungsgemäßen ATR empfangen hat oder diesen nicht lesen konnte, dann schickt das Terminal erneut einen Reset zur Karte.

Im Falle der kontaktlosen Betriebsweise wird die Versorgungsspannung beim Einführen einer Karte in den Sendebereich des kontaktlosen Terminals über das Antennen-Interface erzeugt. Auch im kontaktlosen Fall wird, wie im kontaktbehaftetn Fall, ungefähr einige zehn Millisekunden später ein Reset an den Mikroprozessor gesendet. Dieses Reset-Signal wird vom Antennen-Interface generiert. Dies kann jeweils automatisch erfolgen nachdem die Versorgungsspannung eine bestimmte Schwelle überschritten hat oder auch in Abhängigkeit eines vom kontaktlosen Terminal ausgelösten und vom Antennen-Inteface detektierten Signals. Darüber hinaus ist auch in diesem Fall das erfindungsgemäße Verfahren anwendbar für Mikroprozessoren, die nach dem Vorliegen der Versorgungsspannung automatisch einen internen Reset, den sogenannten Power-On-Reset generieren.

Erfindungsgemäß ist nun in vorgesehen, im Speicher (RAM oder EEPROM) des Mikroprozessor-Bausteins ein Protokoll-Selektions-Kriterium abzuspeichern, und den Mikroprozessor so zu programmieren, daß dieser jeweils nach einem Reset eine Überprüfung des gespeicherten Kriteriums durchführt, wobei der Mikroprozessor in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Überprüfung die Kommunikation gemäß des kontaktbehafteten Protokolls oder des kontaktlosen Protokolls aktiviert; d. h. einen "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" oder einen "kontaktlosen Programmverzweigungspfad" einschlägt. Zur Realisierung dieses Verfahrensablaufes ist in dem EEPROM- und/oder ROM- Speicher des Mikroprozessor-Bausteins ein entsprechendes Steuerprogramm quasi als Startroutine gespeichert.

Das Protokoll-Selektions-Kriterium kann zwei Werte (A) oder (B) annehmen. In der einfachsten Ausführungsform ist das Protokoll-Selektions-Kriterium ein Bit, das durch einen entsprechenden Schreib- bzw. Löschvorgänge gesetzt (Wert = A ≘ 1) bzw. zurückgesetzt (Wert = B ≘ 0) werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert selbstverständlich auch mit einer invertierten Logik.

Das Protokoll-Selektions-Kriterium wird, falls es im nichtflüchtigen EEPROM-Speicher gespeichert ist, vorzugsweise vom Kartenhersteller oder Kartenherausgeber vor der Auslieferung an den Benutzer auf einen bestimmten Startwert (A) gesetzt. Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert jedoch auch, wenn der Startwert unbestimmt ist, wobei ja nur die beiden Werte (A oder B) möglich sind.

Im folgenden sollen die beiden möglichen Szenarien durchgegangen werden.

Der Startwert des im EEPROM gespeicherten Protokoll-Selektions-Kriterium sei (B ≘ 0). Das Steuerprogramm ist dabei so konzipiert, daß, wenn das Protokoll-Selektions-Kriterium den Wert (B) hat, der "kontaktlose Programmverzweigungspfad", und wenn das Protokoll- Selektions-Kriterium den Wert (A) hat, der "kontaktbehaftete Programmverzweigungspfad" eingeschlagen wird.

Zunächst soll der Verfahrensablauf für die Eingabe einer für das erfindungsgemäße Verfahren ausgelegten Karte in ein kontaktbehaftetes Terminal, d. h. der Fall, daß der Benutzer seine Karte kontaktbehaftet nutzen möchte, beschrieben werden.

Nach Eingabe der Karte in das kontaktbehaftete Terminal wird der Card-In-Schalter betätigt, die Versorgungsspannung eingeschaltet und dann ein Reset vom Terminal an die Karte gesendet. Erfindungsgemäß überprüft nun der Mikroprozessor der Karte den Wert des Protokoll-Selektions-Kriteriums. Da der Wert (B) ist, wird programmgemäß der "kontaktlose Programmverzweigungspfad" eingeschlagen. Dabei wird automatisch programmgemäß auch der Wert des Protokoll-Selektions-Kriteriums von (B) nach (A) geändert. Anschließend sendet die Karte den "kontaktlosen ATR", der jedoch vom kontaktbehafteten Terminal nicht verstanden wird. Da das kontaktbehaftete Terminal auf den ersten Reset den ATR nicht ordnungsgemäß empfangen hat, sendet es erneut einen Reset an die Karte. Dies führt dazu, daß wiederum eine Überprüfung des Protokoll-Selektions-Kriteriums ausgeführt wird. Da nun der Wert (A) ist, wird programmgemäß der "kontaktbehaftete Programmverzweigungspfad" eingeschlagen. Auch hierbei wird automatisch programmgemäß der Wert des Protokoll- Selektions-Kriteriums geändert - diesmal von (A) nach (B). Im nun richtig selektierten "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" wird der "kontaktbehaftete ATR" gesendet, und die gewünschte Kommunikation findet statt.

Zusätzliche Bauteile wie ein Spannungskomparator und ein Multiplexer sind bei der erfindungsgemäßen Realisierung überflüssig.

Jetzt soll der Verfahrensablauf für die Benutzung einer für das erfindungsgemäße Verfahren ausgelegten Karte in Verbindung mit einem kontaktlosen Terminal, d. h. der Fall, daß der Benutzer seine Karte kontaktlos nutzen möchte, beschrieben werden.

Nach dem Einführen der Karte in den Sendebereich des kontaktlosen Terminals wird über das Antennen-Interface die Versorgungsspannung aufgebaut und der Reset für den Mikroprozessor ausgelöst. Erfindungsgemäß überprüft nun der Mikroprozessor der Karte den Wert des Protokoll-Selektions-Kriteriums. Da der Wert (B) ist, wird in diesem Fall programmgemäß unmittelbar der richtige "kontaktlose Programmverzweigungspfad" eingeschlagen, die Karte sendet den "kontaktlosen ATR", und die gewünschte Kommunikation findet statt.

Nun soll noch auf ein Problem (vgl. Fig. 4) hingewiesen werden, daß bei der kontaktlosen Betriebsweise auftreten kann, wobei für diesen Fall weiter unten ein verfeinertes Steuerungsverfahren angegeben wird, mit dem diesem Problem begegnet werden kann.

Nach dem Einführen der Karte in den Sendebereich des kontaktlosen Terminals wird, wie oben bereits erwähnt, vom Antennen-Interface die Versorgungsspannung aufgebaut, wobei jedesmal, wenn die Versorgungsspannung eine bestimmte Schwelle überschritten hat, ein Reset ausgelöst wird. Dabei kann aus verschiedenen Gründen anfangs beim Einführen der Karte in den Sendebereich des Terminals ein Schwanken der Versorgungsspannung auftreten.

Gemeint ist hiermit, daß die Versorgungsspannung, nachdem sie einmal die für den Betrieb des Mikroprozessors notwendige Schwelle überschritten hat, wieder unter diese Schwelle abfällt, dann wieder über diese Schwelle ansteigt, wieder abfällt usw. bis sie schließlich stabil über der Schwelle liegt. Die Gründe für das anfängliche Schwanken der Versorgungsspannung liegen darin, daß zum Aufbau der Versorgungsspannung über eine gewisse Zeit aus dem elektromagnetischen Feld des Terminals von der Karte über die Spule Leistung aufgenommen werden muß. Dabei hängt der zeitliche Verlauf des Spannungsaufbaus empfindlich davon ab, in welcher Lage die Karte ins Feld (Wirkbereich des kontaktlosen Terminals) gebracht wird, ob die Kartenlage dabei verändert wird, wie schnell die Karte ins Feld eingebracht wird etc., wobei auch eine Rolle spielt, daß das Feld an sich nicht homogen ist, sondern mit zunehmenden Abstand vom Terminal die Intensität quadratisch abnimmt.

Da jedoch jeweils, wenn die Versorgungsspannung die Schwelle überschritten hat, ein Reset ausgelöst wird, würde nach dem oben beschriebenen allgemeinen erfindungsgemäßen Verfahren so lange zwischen dem "kontaktlosen Datenübertragungsprotokoll" und dem "kontaktbehafteten Datenübertragungsprotokoll" hin und her geschaltet bis die Versorgungsspannung stabil über der Schwelle liegt. Da die Zahl der Spannungszusammenbrüche und Wiederanstiege naturgemäß unkontrolliert ist, wäre nicht definiert, welches Datenübertragungsprotokoll denn nun aktiv ist, wenn die Versorgungsspannung schließlich stabil über der Schwelle liegt.

Aus diesem Grunde wird in einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ein verfeinertes Verfahren angegeben, das diesem Problem Rechnung trägt.

In diesem verfeinerten Verfahren (vgl. Fig. 5) ist ein erstes Kriterium (Protokoll-Muster) vorgesehen, das zwei definierte Werte (A1 oder B1) oder einen undefinierten Wert annehmen kann. Daneben ist ein zweites Kriterium (Startbit) vorgesehen, das zwei definierte Werte (A2 oder B2) annehmen kann, wobei,

• - wenn die Überprüfung des ersten Kriteriums ergibt, daß dieses Kriterium einen undefinierten Wert hat, der Mikroprozessor programmgemäß eine Überprüfung des zweiten Kriteriums durchführt, wobei dann, wenn das zweite Kriterium den Wert (A2) hat, der Mikroprozessor
  • a) einen "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" einschlägt, und
  • b) den Wert des ersten Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher auf (B1) setzt, und danach
  • c) den "kontaktbehafteten Answer-To-Reset" sendet,
• - wenn die Überprüfung des ersten Kriteriums ergibt, daß dieses Kriterium den Wert (A1) hat, der Mikroprozessor den
  • a) "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" einschlägt, und
  • b) den Wert des ersten Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher von (A1) nach (B1) ändert, und danach
  • c) den "kontaktbehafteten Answer-To-Reset" sendet,
• - wenn die Überprüfung des ersten Kriteriums ergibt, daß dieses Kriterium den Wert (B1) hat, der Mikroprozessor
  • a) den "kontaktlosen Programmverzweigungspfad" einschlägt, und
  • b) den "kontaktlosen Answer-To-Reset" sendet, und unmittelbar danach
  • c) den Wert des ersten Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher von (B1) nach (A1) ändert.

Bei Verwendung von zwei Kriterien kann jeweils dann, wenn die Karte neu in ein Terminal (kontaktlos, kontaktbehaftet) eingeführt, sichergestellt werden, daß jedesmal mit einem bestimmten Protokoll begonnen wird.

Das 1. Kriterium (Protokollmuster) ist vorzugsweise im flüchtigen Speicher (RAM) des Mikroprozessor-Bausteins gespeichert. Dabei ist anzumerken, daß auch der RAM-Speicher seine Speicherwerte erst mit einer gewissen Verzögerung (im Sekundenbereich, in Einzelfällen gar bis zu einigen zehn Sekunden) nach dem Abfall der Versorgungsspannung behält, so daß die Restspeicherzeit auch zur Überbrückung temporärer Spannungseinbrüche (im Millisekundenbereich) ausreicht. Der RAM-Speicher erlaubt im Vgl. zum EEPROM einen schnelleren Zugriff. Allerdings sind für die meisten Anwendungen auch die Zugriffszeiten im EEPROM ausreichend, so daß auch die Abspeicherung des 1. Kriteriums im EEPROM vorgesehen ist. Das 2. Kriterium wird als Startbit vorzugsweise im EEPROM gespeichert.

Auch hier sollen die beiden möglichen Szenarien einmal explizit durchgedacht werden.

Zunächst soll der Verfahrensablauf für eine für das erfindungsgemäße Verfahren ausgelegte Karte in Verbindung mit einem kontaktlosen Terminal, d. h. der Fall, daß der Benutzer seine Karte kontaktlos nutzen möchte, beschrieben werden.

Nach dem Einführen der Karte in den Sendebereich des kontaktlosen Terminals wird über das Antennen-Interface die Versorgungsspannung aufgebaut. Hat die Versorgungsspannung einmal die vorbestimmte Schwelle überschritten, wird der Reset für den Mikroprozessor ausgelöst. Erfindungsgemäß überprüft nun der Mikroprozessor den Wert des 1. Kriteriums (Protokollmuster). Falls der Wert des 1. Kriteriums im RAM gespeichert ist, so ist dessen Wert zu diesem Zeitpunkt noch unbestimmt und der Mikroprozessor überprüft nun programmgemäß den Wert des 2. Kriteriums.

Aus Sicherheitsgründen bestehen die beiden möglichen, definierten Werte des Protokollmusters (A1, B1) aus mehreren Bits (z. B. zwei Bytes), die mittels eines speziellen Algorithmus ausgewertet werden. Damit wird sichergestellt, daß im eigentlich undefinierten Zustand nicht ein zufälliges Bitmuster als ein definiertes Protokollmuster interpretiert wird.

Wenn die Überprüfung des 2. Kriteriums ergeben hat, daß dieses den Wert (A2) hat, so schlägt der Mikroprozessor den "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" ein und setzt den Wert des 1. Kriteriums auf (B1). Bricht nun direkt oder während bzw. nach dem Versuch, den "kontaktbehafteten ATR" zu senden - der ja fehlschlagen muß, da die Karte sich im Feld des kontaktlosen Terminals befindet - die Versorgungsspannung kurzfristig zusammen und überschreitet wieder die Schwelle, so wird ein erneuter Reset ausgelöst. Damit springt der Mikroprozessor quasi an den Anfang der Startroutine zurück und überprüft erneut das 1. Kriterium (Protokollmuster). Da nun der Wert des 1. Kriteriums gleich (B1) ist, wird automatisch der "kontaktlose Programmverzweigungspfad" eingeschlagen, und der "kontaktlose ATR" gesendet. Selbst wenn jetzt durch Schwanken der Versorgungsspannung mehrere Resets ausgelöst werden, ist das 1. Kriterium so eingestellt, daß automatisch jeweils nach einem Reset - und zwar bis der "kontaktlose ATR" erfolgreich gesendet wurde - der "kontaktlose Programmverzweigungspfad" eingeschlagen wird. Damit ist sichergestellt, daß nicht aufgrund des Schwankes der Versorgungsspannung in unkontrollierter Weise zwischen den beiden Datenübertragungsprotokollen hin und her geschaltet wird.

Das in Fig. 5 vorgesehene automatische Setzen des 2. Kriteriums auf den Wert (B2) jeweils nach einem Reset könnte man sich für die weiteren Reset (nach dem ersten Reset) sparen und durch eine entsprechende Abfrageroutine ersetzen, was durch die gestrichelte Linie angedeutet wird.

Wenn der "kontaktlose ATR" gesendet wurde, hat die Versorgungsspannung einen stabilen Zustand oberhalb der Schwelle erreicht. Die nun erfolgende kurzzeitige Änderung des 1. Kriteriums von (B1) nach (A1) ist ein notwendiges Merkmal für das weiter unten beschriebene zweite kontaktbehaftete Verwendungsszenario der Karte.

Im weiteren kontaktlosen Datenaustausch wird jeweils nach Empfang eines vollständigen Datenstrangs, was durch ein "End of Text-Signal" angezeigt wird, der Wert des 1. Kriteriums auf (B1) gesetzt. Zu diesem Zeitpunkt ist klar, daß die Karte kontaktlos betrieben wird. Damit ist sichergestellt, daß auch, wenn im Verlauf eines bereits etablierten kontaktlosen Datenaustausches ein temporärer Spannungseinbruch auftritt, automatisch immer der "kontaktlose Programmverzweigungspfad" eingeschlagen wird. Die Karte ist somit, wie gewünscht, während dieser Zeit immer auf kontaktlos eingestellt.

Nun soll der Verfahrensablauf für die Eingabe einer für das erfindungsgemäße Verfahren ausgelegten Karte in ein kontaktbehaftetes Terminal, d. h. der Fall, daß der Benutzer seine Karte kontaktbehaftet nutzen möchte, beschrieben werden.

Nach Eingabe der Karte in das kontaktbehaftete Terminal wird der Card-In-Schalter betätigt, die Versorgungsspannung eingeschaltet und dann ein Reset vom Terminal an die Karte gesendet. Erfindungsgemäß überprüft nun der Mikroprozessor den Wert des 1. Kriteriums (Protokollmuster). Da der Wert des 1. Kriteriums zu diesem Zeitpunkt noch unbestimmt ist, überprüft der Mikroprozessor nun programmgemäß den Wert des 2. Kriteriums.

Wenn die Überprüfung des 2. Kriteriums ergeben hat, daß dieses den Wert (A2) hat, so schlägt der Mikroprozessor den "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" ein und setzt den Wert des 1. Kriteriums programmgemäß auf (B1). Danach sendet der Mikroprozessor in korrekter Weise den "kontaktbehafteten ATR". Die kontaktbehaftete Kommumkation ist somit etabliert.

Wenn nun die Karte im kontaktbehafteten Terminal auch einen zweiten Reset erhält, was aus bestimmten Gründen nicht ausgeschlossen werden kann, dann schlägt der Mikroprozessor nach dem Reset den "kontaktlosen Programmverzweigungspfad" ein, da der Wert des 1. Kriteriums mittlerweile gleich (B1) ist. Um in diesem Fall wieder in den "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" zurückkehren zu können, wird wie bereits vorstehend angesprochen, der Wert des 1. Kriteriums im "kontaktlosen Programmverzweigungspfad" nach dem Senden des "kontaktlosen ATR" von (B1) auf (A1) geändert. Dieser Umschaltpunkt wird immer sicher erreicht, da die Spannungsversorgung der Karte im kontaktbehafteten Terminal stabil ist.

Mit Patentanspruch 9) wird Schutz für eine erfindungsgemäß programmierte Karte beantragt.

Claims (9)

1. Verfahren zur Steuerung der Kommunikation zwischen einer Mikroprozessor-Chipkarte und einem kontaktbehaftet arbeitenden Terminal oder einem kontaktlos arbeitenden Terminal, wobei die Mikroprozessor-Chipkarte

• - sowohl elektrische Kontaktflächen für eine kontaktbehaftete Energieversorgung und einen kontaktbehafteten Datenaustausch mit einem entsprechenden kontaktbehaftet arbeitenden Terminal aufweist, wobei über eine der Kontaktflächen, die mit einem entsprechenden Eingang des Mikroprozessors verbunden ist, vom Terminal eine Gleichspannung zur Spannungsversorgung des Mikroprozessors geliefert wird, und über eine der Kontaktflächen, die mit einem entsprechenden Daten-Eingang/Ausgang des Mikroprozessors verbunden ist, der Datenaustausch mit dem Terminal durchgeführt wird,
• - als auch mindestens eine Spule als Antenne für eine kontaktlose Energieversorgung und einen kontaktlosen Datenaustausch mit einem entsprechenden kontaktlos arbeitenden Terminal aufweist, wobei ein mit der Spule verbundenes Antennen-Interface vorgesehen ist, das aus einer in der Spule induzierten Wechselspannung eine Gleichspannung zur Spannungsversorgung des Mikroprozessors erzeugt, und daß diese Gleichspannung an einen entsprechenden Eingang des Mikroprozessor geführt ist, und das Antennen- Interface als Signalumformer für die zwischen dem kontaktlos arbeitenden Terminal und dem Mikroprozessor auszutauschenden Daten dient, wofür das Antennen-Interface mit einem entsprechenden Daten-Eingang/Ausgang des Mikroprozessors verbunden ist,
  wobei der Mikroprozessor zur Durchführung der kontaktbehafteten und der kontaktlosen Betriebsweise entsprechend eines kontaktbehafteten und kontaktlosen Datenübertragungs- Protokolls programmiert ist,

dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor so programmiert ist, daß dieser nach dem Vorliegen einer für seinen Betrieb ausreichenden Versorgungsspannung und jeweils nach einem Reset programmgemäß eine Überprüfung mindestens eines in einem Speicher des Mikroprozessorbausteins gespeicherten Kriteriums (Protokoll-Selektions-Information) durchgeführt und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Überprüfung die Kommunikation gemäß des kontaktbehafteten oder des kontaktlosen Datenübertragungsprotokolls aktiviert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Kriterium vorgesehen ist, das zwei Werte (A oder B) annehmen kann, wobei,

• - wenn die Überprüfung ergibt, daß das Kriterium den Wert (A) hat, der Mikroprozessor einen "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" einschlägt und den Wert des Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher von (A) nach (B) ändert, und danach den "kontaktbehafteten Answer-To-Reset" sendet,
• - wenn die Überprüfung ergibt, daß das Kriterium den Wert (B) hat, der Mikroprozessor einen "kontaktlosen Programmverzweigungspfad" einschlägt und den Wert des Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher von (B) nach (A) ändert und danach den "kontaktlosen Answer-To-Reset" sendet.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kriterium im nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) des Mikroprozessorbausteins gespeichert ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kriterium im flüchtigen Speicher (RAM) des Mikroprozessorbausteins gespeichert ist.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
ein erstes Kriterium (Protokoll-Muster) vorgesehen ist, das zwei definierte Werte (A1 oder B1) oder einen undefinierten Wert annehmen kann, und
ein zweites Kriterium (Startbit) vorgesehen ist, das zwei definierte Werte (A2 oder B2) annehmen kann, wobei,

• - wenn die Überprüfung des ersten Kriteriums ergibt, daß dieses Kriterium einen undefinierten Wert hat, der Mikroprozessor programmgemäß eine Überprüfung des zweiten Kriteriums durchführt, wobei dann, wenn das zweite Kriterium den Wert (A2) hat, der Mikroprozessor
  • a) einen "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" einschlägt, und
  • b) den Wert des ersten Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher auf (B1) setzt, und danach
  • c) den "kontaktbehafteten Answer-To-Reset" sendet,
• - wenn die Überprüfung des ersten Kriteriums ergibt, daß dieses Kriterium den Wert (A1) hat, der Mikroprozessor den
  • a) "kontaktbehafteten Programmverzweigungspfad" einschlägt, und
  • b) den Wert des ersten Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher von (A1) nach (B1) ändert, und danach
  • c) den "kontaktbehafteten Answer-To-Reset" sendet,
• - wenn die Überprüfung des ersten Kriteriums ergibt, daß dieses Kriterium den Wert (B1) hat, der Mikroprozessor
  • a) den "kontaktlosen Programmverzweigungspfad" einschlägt, und
  • b) den "kontaktlosen Answer-To-Reset" sendet, und unmittelbar danach
  • c) den Wert des ersten Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher von (B1) nach (A1) ändert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor der Chipkarte in der "kontaktlosen Programmverzweigung" nach Empfang von zumindest einem vollständigen Datenstring den Wert des ersten Kriteriums durch einen Schreibvorgang im Speicher von (A1) nach (B1) ändert.

7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das 1. Kriterium (Protokoll-Muster) im flüchtigen Speicher (RAM) des Mikroprozessor- Bausteins gespeichert wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das 2. Kriterium (Starbit) im nichtflüchtigen Speicher (EEPROM) des Mikroprozessor- Bausteins gespeichert wird.

9. Mikroprozessor-Chipkarte zur Durchführung des Verfahrens gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe in einem Speicher des Mikroprozessor-Bausteins mindestens ein Protokoll- Selektions-Kriterium gespeichert hat, und der Mikroprozessor so programmiert ist, daß dieser nach dem Vorliegen einer für seinen Betrieb ausreichenden Versorgungsspannung und jeweils nach einem Reset programmgemäß eine Überprüfung dieses Kriteriums durchführt und in Abhängigkeit vom Ergebnis dieser Überprüfung die Kommunikation gemäß des kontaktbehafteten oder des kontaktlosen Datenübertragungs-Protokolls aktiviert.