DE4435122C1 - Datenträger - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Datenträger nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung betrifft außerdem eine Anordnung aus mindestens zwei Datenträgern.

Solche Datenträger sind allgemein als Chipkarte bekannt. Eine Chipkarte enthält ein Trägerelement mit standardisierten Abmessungen und mindestens einen in einer Aussparung oder Vertiefung des Trägerelements angeordneten Halbleiterschaltkreis. Die Chipkarte weist eine Anzahl von Anschlüssen auf, die oberflächengleich zu einer Hauptfläche der Karte innerhalb dieser Hauptfläche und vom Kartenrand entfernt liegt. Zur Kontaktierung dieser Anschlüsse in einem Lesegerät sind entsprechend aufwendige mechanische Vorrichtungen notwendig. Die Kontaktaufnahme kann auf rein mechanischem Wege oder unter Ausnutzung von elektro-mechanischen Effekten hergestellt werden.

Darüber hinaus sind Datenträger für Datenverarbeitungseinrichtungen, insbesondere Personal Computer, bekannt. Diese als PCMCIA-Standard genormten Datenträger enthalten einen oder mehrere Halbleiterschaltkreise, auf die vom Personal Computer zugegriffen wird. Eine solche PCMCIA-Karte weist an einer ihrer Kantenseiten eine Anschlußleiste auf, die steckbare Kontakte enthält. Die Anschlußleiste wird in ein entsprechendes Anschlußgegenstück im Personal Computer eingesteckt.

[Auch die EP 02 12 020 B1 zeigt eine Chipkarte mit einer Leiterstruktur, die zumindest einen Eingangsanschluß aufweist, welcher an einer Kante der Karte offenliegt.]

Die herkömmlichen Datenträger sind zur Speicherung größerer Datenmengen nur bedingt geeignet. Wenn ein Verarbeitungsgerät auf mehrere PCMCIA-Karten zugreifen soll, muß entweder ein Kartenwechsel durchgeführt werden oder aber muß, sofern mehrere Karten gleichzeitig eingesteckt bleiben, für jede Karte eine entsprechende Anschlußbuchse im Verarbeitungsgerät vorhanden sein. Diese Anschlußeinrichtungen benötigen relativ viel Volumen. Dies steht dem Bestreben nach ständiger Verkleinerung elektronischer Geräte entgegen. Darüber hinaus sind Steckverbindungen wegen ihrer mechanischen Komplexität aufwendig herzustellen und relativ teuer.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen Datenträger der eingangs genannten Art anzugeben, der derart ausgeführt ist, daß er gleichzeitig mit einer Vielzahl weiterer gleichartiger Datenträger ohne aufwendige zusätzliche Hilfsmittel an ein Verarbeitungsgerät angeschlossen werden kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Da die Anschlußflächen des erfindungsgemäßen Datenträgers an einer Kante des kartenförmigen Trägerelements angeordnet sind, können mehrere solche Karten problemlos aufeinandergelegt werden. Die Kontaktierung der Anschlüsse untereinander kann dann über eine Kontaktschiene in einer entsprechenden Anschlußbuchse hergestellt werden. Diese Buchse kann beispielsweise in einem Zugriffsgerät angeordnet sein. Es ist auch denkbar, daß die Anschlußbuchse lose gehandhabt wird und den Datenträger in einem mechanisch festem Verbund hält. Das Gegenstück kann Teil eines Gehäuses sein, daß in bezug auf seine Außenabmessungen standardgemäßen Abmessungen eines genormten Geräteeinschubs (einer PCMCIA-Karte) entspricht.

Wenn gemäß einer Ausführungsform die Anschlußflächen im Bereich der Kante auch auf die beiden Hauptflächen der Karte ausgedehnt sind, kommt die Kontaktierung mehrerer übereinander gelegter Karten ohne weitere Hilfsmittel zustande. Vorzugsweise sind die in die beiden Hauptflächen der Karte ragenden Anschlußflächenabschnitte in ihrer Größe deckungsgleich.

Zeckmäßigerweise ist die Funktionsbelegung der Anschlüsse in bezug auf die Mitte der die Anschlußflächen aufweisenden Kantenfläche symmetrisch. Somit kann der Datenträger ohne weiteres seitenvertauscht verwendet werden. Außerdem liegt eine erhöhte Funktionssicherheit vor, da die Funktionsmerkmale eines Anschlusses zweifach vorhanden sind.

In einer anderen Ausführung ist vorgesehen, daß die die Anschlüsse aufweisende Kantenfläche des Datenträgers und der Kartenaufnehmer eine ineinandergreifende jeweils gegenüberliegende Flächenkontur aufweisen. Dadurch wird erreicht, daß die Karte nur an der die Anschlüsse aufweisenden Kantenfläche in den Kartenaufnehmer unter Bildung des elektrischen Kontakts einsteckbar ist. Wenn die Flächenkontur außerdem zu einer mittleren Kartenachse nicht symmetrisch ist, wird gewährleistet, daß die Karte bezüglich dieser Symmetrieachse nicht seitenvertauscht eingesteckt werden kann. Nur dann, wenn die Flächenkonturen von Kartenaufnehmer und Datenträger gegenseitig ineinandergreifen und sich komplementär ergänzen, ist der elektrische Kontakt herstellbar. Die ineinandergreifenden Flächenkonturen können in einer abgeschrägten Ecke der Karte und einer entsprechend ausgefüllten Ecke des Aufnehmers bestehen und/oder in einer nicht kartenmittig angeordneten Aussparung der Karte zur Aufnahme eines entsprechenden Vorsprungs des Kartenaufnehmers.

Die untereinander verbundenen entsprechenden Anschlüsse mehrerer übereinander liegender Karten wirken logisch als Datenbus. Der Zugriff auf die Karten wird von einer mit den Anschlüssen verbundenen Steuerungseinrichtung im Verarbeitungsgerät überwacht. Dabei kann wahlweise auf jede der Karten einzeln oder gemeinsam zugegriffen werden. Um eine Karte gezielt vom Verarbeitungsgerät ansprechen zu können, enthält die Karte in einem ihrer Halbleiterschaltkreise einen nicht-flüchtigen Speicher mit einem Identifikationskennzeichen. Das Identifikationskennzeichen kann ein nur für diese Karte vergebenes Zeichen sein. Es kann als binärer Wert gespeichert werden, der einer Anzahl von Zahlen und anderen Zeichen entspricht. Diese können eine Kartennummer und einen alphanumerischen Text umfassen. Mit einer entsprechenden Codierung in Form einer oder mehrere Prüfziffern kann eine Zugriffssicherheit erreicht werden.

Die Steuerungseinrichtung im Verarbeitungsgerät kann in regelmäßigen zeitlichen Abständen das Identifikationskennzeichen der Karte abfragen und somit einen Identifikationszyklus aller Karten durchführen. Beim Einfügen einer weiteren Karte in den Kartenaufnehmer im Verarbeitungsgerät kann durch Schließen oder Öffnen eines elektrischen Kontakts oder durch Unterbrechen einer Lichtschranke ein Identifikationszyklus für den Bus ausgelöst werden. Darüber hinaus sind alle weiteren für Busse üblichen Zugriffsvorgänge möglich. Möglich ist auch ein Datentransfer zwischen mehreren Karten direkt untereinander ohne Beteiligung der geräteinternen Steuerungseinrichtung.

Auf jedem Datenträger ist vorzugsweise eine Einrichtung vorgesehen, durch die Schaltungsteile des Datenträgers von der Energieversorgung abgeschaltet werden. Dadurch wird der Stromverbrauch verringert. Die Einrichtung ist derart ausgeführt, daß eine Ruhephase erkannt wird, so daß daraufhin ein oder mehrere Halbleiterschaltkreise deaktiviert werden. Die Überwachungseinrichtung bleibt vorerst aktiv. Beim Empfang der der Karte zugeordneten Identifikationsnummer wird diese von der Einrichtung erkannt, so daß daraufhin die vorher abgeschalteten Halbleiterschaltkreise wieder mit Strom versorgt werden. Ein externes Ansprechen des Datenträgers ist dann unverzüglich möglich.

In einer Weiterbildung der Überwachungseinrichtung ist vorgesehen, daß diese nach Ablauf einer bestimmten von ihr überwachten Zeitspanne des Ruhezustands sich selbst und noch sonstige mit Strom versorgte Schaltungsteile der Karte abschaltet. Die Überwachungseinrichtung weist deshalb auch weitere Schaltungsmittel auf, mit denen ein Zugriff auf den Bus überhaupt festgestellt wird. Daraufhin sorgen diese Mittel dafür, daß zumindest die Überwachungseinrichtung der Karte wieder eingeschaltet wird. Daraufhin kann ein empfangenes Identifikationskennzeichen ausgewertet werden, so daß nur beim Feststellen der Übereinstimmung mit dem Identifikationsmerkmal der jeweiligen Karte die restlichen auf der Karte angeordneten Schaltungsteile wieder eingeschaltet werden.

Wie bereits oben ausgeführt, ist es vorteilhaft, mehrere übereinander liegende Datenträger in einem Anschlußstück zusammenzufassen. Die Außenanschlüsse des Anschlußstückes zur weiteren Verbindung zum Verarbeitungsgerät können durchaus normgerechten Anschlüssen einer PCMCIA-Karte entsprechen. Außerdem ist es vorteilhaft, wenn das Anschlußstück in seinen Außenabmessungen normgerechten Abmessungen für gewöhnliche Geräteeinschübe entspricht. Um die Chipkarten möglichst exakt übereinander anordnen zu können und damit an deren Anschlüssen ein exaktes Überlappen zu gewährleisten, so daß dort auch ein exakter elektrischer Kontakt sichergestellt ist, sind auf dem Datenträger Positionierungsmittel vorgesehen. Zweckmäßigerweise umfassen diese Positionierungsmittel mindestens einen Vorsprung auf der Hauptfläche des Trägerelements, vorzugsweise in deren Randbereich. Auf der gegenüberliegenden Hauptfläche weist das Trägerelement eine entsprechende Vertiefung auf, in die der jeweilige Vorsprung einer anderen Karte aufgenommen wird. Somit ist ein rutschfestes exaktes Übereinanderliegen der Karten gewährleistet. Im Zusammenhang mit einem eine Vielzahl von Datenträgern aufnehmendem Anschlußstück können am Rand der Karte und an der ihr gegenüberliegenden Wand des Anschlußstückes sich jeweils entsprechende Positionierungsmittel vorgesehen werden. Dies können Vorsprünge, Vertiefungen oder Nuten auf einer Kante der Chipkarte und Vertiefungen, Nuten oder Vorsprünge an der gegenüberliegenden Wand sein.

Bei einer Verbindung von einer Vielzahl von Datenträgern zu einem Datenbus liegt für gewöhnlich eine hohe kapazitive Last an den auf den Datenbus zugreifenden Ausgangstreiberstufen vor. In der schaltungstechnischen Realisierung können diese Ausgangstreiber in herkömmlicher Weise realisiert werden. Zur Verringerung der kapazitiven Belastung ist es vorteilhaft, die Vielzahl der miteinander zum Datenbus verbundenen Datenträger in Gruppensegmente aufzuteilen. Ein Segment umfaßt mehrere, beispielsweise 16 oder 32 unmittelbar nebeneinander angeordnete Karten, deren Anschlüsse von den Anschlüssen der Karten eines weiteren Segments durch eine Puffereinrichtung getrennt sind. Dadurch wird eine Lastentkopplung zwischen den einzelnen Segmenten erreicht. Demzufolge wirkt auf die Ausgangstreiber in einem Segment nur die kapazitive Last der Anschlüsse dieses Segments. Logisch gesehen wirken alle miteinander verbundenen Segmente insgesamt als ein einziger Bus.

Nachfolgend wird nun der Aufbau eines erfindungsgemäßen Datenträgers in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Aufsicht auf den Datenträger und

Fig. 2 eine Schnittdarstellung in Längsrichtung der Karte.

Die Karte enthält ein Substrat 1, das vorzugsweise aus einem elektrisch isolierendem Kunststoffmaterial besteht. Auf der Karte 1 sind eine Vielzahl von integrierten Halbleiterschaltkreisen 10 . . . 18 angeordnet. Die äußere Oberfläche der Halbleiterschaltkreise bildet mit der Hauptfläche des Trägerelements eine gemeinsame im wesentlichen ebene Oberfläche. Hierzu können gemäß für Chipkarten üblichen Verfahren die Halbleiterschaltkreise in entsprechende Aussparungen des Trägerelementes 1 beispielsweise nach einer an sich bekannten Kapselung eingebracht werden. Die Halbleiterschaltkreise sind untereinander über Datenleitungen 19 miteinander verbunden. Diese sind in der Fig. 1 nur schematisch dargestellt. Zur elektrischen Kontaktierung der Karte sind Anschlüssen 20 . . . 28 vorgesehen. Die Anschlüsse liegen an einer Kante der Karte. Sie bestehen aus leitfähigem Metall. Jeder der Anschlüsse weist drei miteinander verbundene Anschlußflächen auf, nämlich eine Anschlußfläche 35, die auf der Kantenfläche 29 liegt, eine Anschlußfläche 30, die auf der Oberfläche der Hauptfläche 31 liegt, und eine Anschlußfläche 32, die auf der Oberfläche der der Hauptfläche 31 gegenüberliegenden Hauptfläche 33 liegt. Die Anschlußflächen 35, 30, 32 sind jeweils rechteckig ausgebildet und weisen mit der Anschlußfläche 35 jeweils eine gemeinsame Rechteckkante auf. Jeder der Anschlüsse 20 . . . 28 ist an eine Leitung 34 angeschlossen und wird über die schematisch dargestellten Daten-Leitungen 19 mit einem oder mehreren Halbleiterschaltkreisen verbunden. Die Anschlußflächen 35, 30, 32 der Anschlüsse 20 . . . 28 können flächengleich mit der Oberfläche des Trägerelements 1 abschließen. Sie können auch auf der Oberfläche des Trägerelements 1 erhaben aufliegen, wie in der Schnittdarstellung der Fig. 2 gezeigt ist. Die Halbleiterschaltkreise 10 . . . 17 sind in der dargestellten Ausführungsform Speicherschaltkreise, in denen Daten nicht-flüchtig gespeichert werden. Diese Daten können digitalisierte Musiksignale, von einer elektronischen Kamera aufgenommene Bildsignale, Texte (wie gesamte Lexika), elektronische Landkarten, Software für Datenverarbeitungsanlagen, usw. sein. Die Halbleiterspeicher können beschreibbare und löschbare Speicher oder nur Nur-Lese-Speicher (ROM) sein. Vorzugsweise sind die Daten in bezug auf ihre Redundanz komprimiert gespeichert.

Der Halbleiterschaltkreis 18 führt Steuerungsfunktionen aus. Sofern die Daten komprimiert gespeichert sind, wird vom Schaltkreis 18 die Dekomprimierung beim Auslesen und gegebenenfalls die Komprimierung beim Einlesen durchgeführt. Der Halbleiterschaltkreis 18 ist zweckmäßigerweise ein Mikroprozessor. Sie enthält darüber hinaus den Speicher für das Identifikationskennzeichen. Außerdem enthält der Halbleiterschaltkreis 18 die Überwachungseinrichtung für das Strommanagement. Diese Einrichtung sorgt dafür, daß nach einer vorbestimmten Zeit einer Ruhepause die Halbleiterschaltkreise 10 . . . 17 von der Stromversorgung getrennt werden. Sie enthält darüber hinaus eine Zeitzähleinrichtung, mit der nach Vorliegen dieser stromsparenden Betriebsart auch der Halbleiterschaltkreis 18 abgeschaltet wird. Bei Eintreffen eines beliebigen Signals wird - wie oben beschrieben - duch die Überwachungseinrichtung die Einrichtung 18 wieder aktiviert. Nach Feststellung des der Karte zugeordneten Identifikationsmerkmals werden wiederum die übrigen Halbleiterschaltkreise 10 . . . 17 an die Stromversorgung angeschaltet.

Die Karte weist halbkreisförmige Vorsprünge 40, 41, 42 am Längsrand einer Hauptfläche des Trägerelements 1 auf. Gegenüberliegend zu den Vorsprüngen 40, 41, 42 sind in die Hauptflächen 33 Vertiefungen 43, 44, 45 eingebracht, in die die Vorsprünge einer anderen Karte eingreifen können. Dadurch ist ein verrutschfestes und lagerichtiges Positionieren der weiteren Karte unter das Trägerelement 1 möglich, so daß an der Anschlußfläche 32 der Anschlüsse 20 . . . 28 auf einfache Weise ein elektrischer Kontakt mit den Anschlüssen der weiteren Karten hergestellt wird. Außerdem weist die Karte an den Kantenflächen 50, 51 Vorsprünge 52, 53 auf. Wenn die Karte in ein dafür vorgesehenes Anschlußstück eingeschoben wird, können die Vorsprünge 52, 53 in dort entsprechende Nuten eingreifen, so daß die Karte im Anschlußstück sicher gehalten wird.

Claims (8)

1. Datenträger, umfassend

• - ein kartenförmiges Trägerelement (1),
• - mindestens einen auf dem Trägerelement (1) angeordneten integrierten Halbleiterschaltkreis (10 . . . 18), und
• - mindestens einen auf dem Trägerelement (1) angeordneten, mit dem Halbleiterschaltkreis (10 . . .18) verbundenen Anschluß (20 . . . 28) zum elektrischen Kontaktieren des Halbleiterschaltkreises (10 . . . 18) mit einem Verarbeitungsgerät, wobei der Anschluß (20) eine Anschlußfläche (35) aufweist, die in einer der Kantenflächen (29) des Trägerelements (1) angeordnet ist,
  dadurch gekennzeichnet,
• - daß der Anschluß (20) zwei weitere Anschlußflächen (30, 32) aufweist, die mit der Anschlußfläche (35) elektrisch verbunden sind, und
• - daß je eine der weiteren Anschlußflächen (30, 32) in jeweils einer von zwei einander gegenüberliegenden Hauptflächen (31, 33) des Trägerelements (1) liegt, so daß bei deckungsgleichem Übereinanderlegen zweier gleichartiger Datenträger die Anschlußflächen (30) des einen Datenträgers mit den Anschlußflächen (32) des anderen Datenträgers in Kontakt kommen.

2. Datenträger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerlement (1) auf einer Hauptfläche (31) mindestens einen Vorsprung (40 . . . 42) und auf der gegenüberliegenden Hauptfläche (33) eine entsprechende Vertiefung (43 . . . 45) aufweist, in die der Vorsprung eines weiteren Datenträgers aufgenommen werden kann.

3. Datenträger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Trägerlement (1) mindestens auf einer derjenigen Kantenflächen (50, 51), die unmittelbar an die die Anschlußfläche (35) aufweisende Kantenfläche (29) anschließen, mindestens einen Vorsprung (52, 53) oder eine Nut aufweist, der oder die zum verrutschfesten Zusammenwirken mit einer entsprechenden, an einem Anschlußstück angeordneten Nut oder Vorsprung vorgesehen ist.

4. Datenträger nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an der Kantenfläche (29) des Trägerlementes (1) mehrere Anschlüsse (20 . . . 28) vorgesehen sind, deren Funktionsbelegung in bezug auf die Mitte der Kantenfläche (29) symmetrisch ist.

5. Anordnung aus mindestens zwei Datenträgern nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mindestens zwei Datenträger in bezug auf ihre Kantenflächen deckungsgleich übereinander liegend angeordnet und über ihre jeweiligen Anschlußflächen miteinander elektrisch verbunden sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung aus einer Vielzahl von Datenträgern besteht, die in mindestens zwei Gruppen aufgeteilt ist, und daß die miteinander verbundenen Anschlußflächen einer der Gruppen mit den miteinander verbundenen Anschlußflächen einer anderen der Gruppen über Kopplungsmittel zur elektrischen Lastentkopplung verbunden sind.

7. Anordnung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anordnung von einer Halterung umgeben ist, in der die Datenträger kraftschlüssig gehalten sind, und daß die Halterung in ihren Außenabmessungen mit standardgemäßen Abmessungen für Einschübe in Verarbeitungsgeräten, die auf die Datenträger zugreifen können, übereinstimmt.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung einen Verbinder aufweist, der den für den Einschub vorgesehenen standardgemäßen räumlichen Abmessungen entspricht, und daß die für die elektrische Verbindung vorgesehenen Elemente des Verbinders an die verbundenen Anschlußflächen der Datenträger angeschlossen sind.