DE60023608T2 - Integrierte PC-Kartenhauptrechnersteuereinheit für die Detektion und den Betrieb von mehreren Erweiterungskarten - Google Patents

Integrierte PC-Kartenhauptrechnersteuereinheit für die Detektion und den Betrieb von mehreren Erweiterungskarten Download PDF

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DE60023608T2
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen integrierten Controller zum Detektieren und Betrieb einer oder mehrerer Erweiterungskarten. Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung einen integrierten Controller zum Detektieren und Steuern von PC-Karten (16 Bit PCMCIA-Karten und 32 Bit CardBus Karten) und Chipkarten. Ein besonderer Nutzen der vorliegenden Erfindung liegt in der Bereitstellung eines integrierten Controllers für mobile Rechnereinrichtungen, beispielsweise für Laptop-Computer etc., obwohl die Erfindung auch andere Vorteile aufweist. Das Bedürfnis nach Sicherheit und verbesserter Privatsphäre erhöht sich mit dem Austausch von persönlicher und papiergebundener Identifikation durch elektronische Formen der Identifikation. Die Verbreitung des globalen Internets und die Erweiterung des Unternehmensnetzwerks um Zugänge von Käufern und Lieferanten von außerhalb der Firewall haben den Bedarf nach Lösungen beschleunigt, die auf einer Technologie mit öffentlichem Schlüssel basieren. Einige Beispiele von Dienstleistungsarten, welche Technologien mit öffentlichem Schlüssel ermöglichen, sind sichere Nachrichtenübertragungskanäle über ein öffentliches Netzwerk, digitale Signaturen um Bildintegrität und Vertraulichkeit zu ermöglichen, und die Authentifikation eines Clients an einem Server (und umgekehrt).
  • Chipkarten sind Schlüsselelemente für die Infrastruktur mit öffentlichem Schlüssel, welche von Microsoft in die Windowsplattform integriert wurde, da Smart Cards reine Softwarelösungen wie Clientauthentifikation, Anmelden und sichere Emails verbessern. Smart Cards sind tatsächlich ein Summenpunkt für Zertifikate mit öffentlichem Schlüssel und zugeordneten Schlüsseln, da sie eine fälschungssichere Speicherung für private Schlüssel und andere Formen von persönlichen Informationen bereitstellen; sie grenzen sicherheitskritische Berechnungen unter Einschluss einer Authentifikation, digitale Signaturen, und einen Schlüsselaustausch von anderen Teilen des Systems ab, welche keine Kenntnis darüber haben müssen; und ermöglichen eine Portabilität von Berechtigungsnachweisen und anderen Informationen zwischen Computern im Büro, zu Hause oder unterwegs.
  • Es wird erwartet, dass die Smart Card ein integraler Bestandteil der Windowsplattform wird, da Smart Cards neue Arten von Anwendungen in der gleichen Weise wie die Maus und das CD-Rom ermöglichen, als diese zum ersten Mal in dem Personalcomputer (PC) integriert wurden. Die Inkompatibilität mit anderen Anwendungen, Karten und Leseeinrichtungen war ein Hauptgrund für die langsame Adaption von Smart Cards außerhalb von Europa. Die Kompatibilität zwischen Produkten unterschiedlicher Anbieter ist ein notwendiges Erfordernis um eine breite Käuferakzeptanz bei Smart Cards und bei Kooperationen zu ermöglichen, um Smart Cards zur Verwendung innerhalb der Wirtschaft zu entwickeln.
  • ISO 7816, AMV, and GSM
  • Um die Kompatibilität von Chipkarten und Leseeinrichtungen zu fördern, hat die ISO (International Standards Organization) den ISO 7816-Standard für IC-Karten mit Kontakten entwickelt. Diese Spezifikation ist auf eine Kompatibilität auf der physikalischen, der elektrischen und der Datenverbindungs-Protokollebene gerichtet. Im Jahre 1996 legen Europay, MasterCard und VISA (EMV) eine industriespezifische Smart Card-Spezifikation fest, welche die ISO 7816-Standards anwandten und definierten einige zusätzliche Datentypen und Codierregeln zur Verwendung in der die Finanzdienstleistungswirtschaft. Die europäische Telekommunikationswirtschaft bezogen auch die ISO 7816-Standards in ihre GSM (Global System for Mobile communications)-Smart Card-Spezifikationen ein um die Identifikation und Authentifikation von Mobiltelefonnutzern zu ermöglichen.
  • Während diese Spezifikationen (ISO 7816, EMV und GSM) ein erster Schritt in die richtige Richtung waren, waren sie entweder zu systemnah oder zu anwenderspezifisch um eine breite Unterstützung in der Wirtschaft zu erhalten. Fragen betreffend die Kompatibilität von Anwendungen wie geräteunabhängige API's, Entwicklertools und Resourcenteilung wurden durch keine dieser Spezifikationen behandelt.
  • PC/SC Arbeitsgruppen
  • Die PC/SC (Personal Computer/Smart Card)-Arbeitsgruppe wurde im Mai 1996 partnerschaftlich von den bedeutenden PC- und Smart Card-Firmen gegründet: Groupe Bull, Hewlett Packard, Microsoft, Schlumberger und Siemens Nixdorf. Der Hauptfokus der Arbeitsgruppe war das Entwickeln von Spezifikationen um die oben angegebenen Kompatibilitätsprobleme zu beheben. Die PC/SC-Spezifikationen basieren auf den ISO 7816-Standards und sind sowohl mit den EMV- als auch mit den GSM-spezifischen Spezifikationen kompatibel. Aufgrund der in der PC/SC-Arbeitsgruppe involvierten Unternehmen besteht eine breite Industrieunterstützung für die Spezifikationen und ein starkes Bestreben, diese zukünftig als unabhängige Standards zu verwenden.
  • Seit ihrer Gründung und der ersten Publikation der Spezifikationen wurden zusätzliche Mitglieder in die PC/SC-Arbeitsgruppe aufgenommen. Neue Mitglieder sind Gemplus, IBM, Sun Microsystems, Toshiba und Verifone.
  • Microsoft's Ansatz
  • Microsofts Ansatz besteht im Folgenden aus:
    • • einem Standardmodell zum Koppeln von Smart Card-Lesern und Karten mit PCs
    • • geräteunabhängigen APIs zum Ermöglichen von Smart Card- Anwendungen
    • • bekannten Werkzeugen für Softwareentwicklung
    • •Integration von Windows und Windows NT-Plattformen
  • Das Vorliegen eines Standardmodells bezüglich der Art wie Leseeinrichtungen und Karten mit dem PC koppeln ermöglicht die Kompatibilität von Karten und Leseeinrichtungen von unterschiedlichen Herstellern. Geräteunabhängige APIs schirmen Anwendungsentwickler von den Unterschieden zwischen momentanen und zukünftigen Umsetzungen ab. Die Geräteunabhängigkeit spart Softwareentwicklungskosten durch das Vermeiden einer Veralterung der Anwendung aufgrund Hardwareänderungen. Das momentan beliebteste Verfahren zum Koppeln einer Smart Card mit einem Notebook-Computer besteht in der Verwendung einer PCMCIA Typ II Smart Card-Lese-/Schreibeeinrichtung (1). PCMCIA Smart Card-Leseeinrichtungen sind momentan von Unternehmen wie Gemplus, SCN Microsystems und Tritheim Technologies verfügbar, um einige wenige zu nennen. Die Kosten für diese Chipkarten-Leser für einen Endnutzer belaufen sich auf etwa 150 US$. Der Preis für die Leseeinrichtung ist ein Hauptteil der Kosten für die gesamte Sicherheitslösung. Die Adapterkarte 104 in 1 zeigt die wesentlichen funktionalen Blöcke eines herkömmlichen Smart Card (Chipkarten-)Lesers. Der Block der PCIC Host-Schnittstelle des Smart Card-Lesers stellt die elektrische Schnittstelle zu dem PC-Kartenverbinder 106 bereit, welcher selbst mit dem PC-Karten-Controller 102 verbunden ist. Zusätzliche Logik wird bereitgestellt um das Zusammenspiel zwischen der Smart Card und der Software-Anwendung zu steuern. Wie jedoch oben bemerkt, ist diese Lösung mit einem beträchtlichen Preis pro Einheit verbunden und deshalb unattraktiv für die Massenverbreitung von Smart Card-Kompatibilität.
  • Somit besteht ein Bedürfnis, einen integrierten Host-Controller bereitzustellen, welcher einen Adapterbetrieb mit PC Card, Smart Card (Chipkarte), und passiver Smart Card erlaubt. Ferner besteht ein Bedürfnis, einen integrierten Controller bereitzustellen, welcher bestehende, auf der Mutterplatine befestigte PC Card Hostcontroller ersetzt, ohne dass die Mutterplatine umgerüstet oder umgestaltet werden müsste.
  • Vorteilhaft kann ein Controller gemäß der Erfindung gleichzeitig voll kompatibel mit PC-Card-Spezifikationen sein.
  • Ferner kann es zweckmäßig sein, einen Chipkartencontroller (Smart Card Controller) bereitzustellen, der eine identische Pin-Belegung, wie die vorhandene PC Card-Controller aufweist, was es erlaubt, dass der Controller direkt auf eine PC-Mutterplatine integriert werden kann, ohne dass Kosten für eine Umgestaltung oder eine Umrüstung anfallen.
  • Vorteilhafterweise kann eine Logik sowie ein Verfahren bereitgestellt werden um das Vorhandensein einer Chipkarte oder eines passiven Chipkartenadapters zu detektieren, wobei bestehende, spezifizierte PC Card-Signale verwendet werden.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Detektion des Vorhandenseins einer Erweiterungskarte unter Verwendung von Signalleitungen mit herkömmlicher PC Card-Spezifikation während der anfänglichen Sequenz zur Kartendetektion bereit. Das Verfahren umfasst die Schritte des Bestimmens des Signalzustandes einer ersten und einer zweiten Kartendetektionssignalleitung; das Bestimmen des Signalzustandes einer ersten und einer zweiten Spannungsauswahlsignalleitung; das Bestimmen, ob wenigstens die erste und/oder die zweite Kartendetektionssignalleitung oder die erste und/oder zweite Spannungsauswahlsignalleitung einen Signalzustand umfassen, welcher durch eine PC Card-Signalspezifikation reserviert ist; und das Bestimmen des Signalzustandes einer vorbestimmten, nicht verwendeten PC Card-Signalleitung relativ zu dem reservierten Signalzustand um das Vorhandensein einer Chipkarte zu erfassen. Während der Karten erfassungssequenz wird das Status-Änderungssignal (STSCHG) verwendet um eine Chipkarte oder einen Chipkartenadapter zu erfassen. Nachdem die Detektionssequenz abgeschlossen ist, hat das STSCHG-Signal wieder den ursprünglichen Nutzen auf der Basis der PC Card-Spezifikation für die Signalfestlegung. In einer bevorzugten Ausführungsform wird das Vorhandensein einer Chipkarte oder eines passiven Chipkartenadapters erfasst durch das Bestimmen, ob das erste Kartendetektionssignal und das zweite Spannungsauswahlsignal miteinander verbunden sind.
  • Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
  • Es ist von Fachleuten zur Kenntnis zu nehmen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die bevorzugten Ausführungsformen und Verfahren beschränkt ist, obwohl die folgende ausführliche Beschreibung darauf Bezug nimmt. Stattdessen weist die vorliegende Erfindung einen breiten Geltungsbereich auf und wird nur durch die Ansprüche beschränkt.
  • Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden durch die folgende ausführliche Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert, wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Teile angeben und wobei:
  • 1 ein Blockschaltbild einer herkömmlichen Lösung zeigt, welche eine Chipkarten-Kompatibilität für PC-Anwendungen einschließt;
  • 2 ein Blockschaltbild des integrierten Chipkarten-Lesers der vorliegenden Erfindung auf einer Systemebene zeigt;
  • 3 ein ausführliches Blockschaltbild eines integrierten Chipkarten-Lesers der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 4 ein Blockschaltbild einer Zustandsmaschine des integrierten Chipkarten-Lesers der vorliegenden Erfindung zeigt;
  • 5 eine Tabelle einer herkömmlichen Pin-Vereinbarung für eine PC Card-Detektion und eine Spannungsabtastung zeigt, und ein Beispiel für die Verwendung einer Pin-Vereinbarung zur Chipkartendetektion, welche durch den Controller der vorliegenden Erfindung genutzt wird;
  • 6 ein Flussdiagramm eines beispielhaften Schemas zur Detektion einer Chipkarte und eines passiven Chipkartenadapters der Erfindung ist; und
  • 7A und 7B Tabellen darstellen, welche herkömmliche, nach PCMCIA zugeordnete funktionelle Pin-Zuordnungen bzw. ihre Verwendung für die Chipkarten-Schnittstelle und die Chipkarten-Detektion zeigen.
  • 2 stellt ein Blockschaltbild auf Systemebene dar, welches zeigt, wie der passive Chipkartenadapter und eine Chipkarte mit einem Host-Controller gekoppelt werden. Der Controller 10 ist in einer PC-Plattform, beispielsweise einem Laptop-PC integriert. Beispielsweise kann der PC wie gezeigt mit einem Controller 10 konfiguriert sein, um eine oder mehrere Erweiterungsgerätekarten zu detektieren und zu steuern, welche in einen Sockel A 12 und/oder einen Sockel B 14 eingeführt sind. Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass der Controller 10 der vorliegenden Erfindung mit geeigneter Logik angepasst ist, um sowohl PC Cards (PC-Karten) als auch Chipkarten zu treiben. Das PC-System umfasst typischerweise einen Prozessor 26 und einen Datenbus 20. Eine „North Bridge"-Logik 24 stellt eine Kommunikation zwischen dem Prozessor 26 und dem Bus 20 bereit. Der Controller 10 der vorliegenden Erfindung ist ähnlich angepasst, um mit dem Bus 20 zu kommunizieren. In diesem Beispiel ist der Bus 20 ein PCI-Bus, jedoch kann auch jede andere Bustechnologie in die Logik des Controllers eingeschlossen sein. Um das Bild zu vervollständigen, wird eine „South Bridge"-Logik für externe Buskommunikation bereitgestellt, beispielsweise für Legacy-Einrichtungen (ISA-Bus-Architektur), etc. „South Bridge"- und „North Bridge"-Logiken sind auf dem Gebiet wohlbekannt. Der Leistungs-IC-Chip 28 liefert die richtigen Spannungen (wie durch den in dem Sockel A oder B eingeführten Kartentyp festgelegt) zu den Pins des PC Card-Verbinders. Sobald der Kartentyp detektiert ist (basierend auf der PC Card Definitionstabelle von 5, wie unten stehend beschrieben), liefert der Chip 28 die geeignete Spannung für diesen Kartentyp.
  • In einer Ausführungsform stellt die vorliegende Erfindung einen passiven Chipkarten-Adapter 18 bereit, welcher konfiguriert ist, um entweder in den Sockel A 12 oder den Sockel B 14 eingeführt zu werden, welche selbst als PC Card Typ I-/II- oder III-Sockelinterface konfiguriert sind. Der passive Adapter 18 dieser Ausführungsform umfasst einen geeigneten Verbinder 84 und eine passive Schaltung 86. Die in den passiven Chipkartenadapter 18 eingeführte Chipkarte 16 umfasst auch physikalische Kontakte 88, um mit dem physikalischen Verbinder 84 des Adapters zu koppeln. Die Pin-Anordnungen 84 und 88 des Adapters und der Chipkarte werden durch die Chipkartenspezifikation vorgegeben, beispielsweise durch die PC/SC-fähige Chipkartenspezifikation, welche die elektrische Spezifikation ISO 7816 und T = 0, T = 1 Protokolle einhält. Diese Ausführungsform erlaubt das Verwenden eines Adapters 18 den Betrieb und die Lesbarkeit der Chipkarte, ohne dass der PC mit einem spezifischen Chipkartensockel umgerüstet werden muss. Alternativ kann der PC wie in 2 gezeigt einen Chipkarteneinschub 14' umfassen. Bei dieser alternativen Ausführungsform werden die Logik 86 und der Verbinder 84 natürlich intern innerhalb des Sockels 14 bereitgestellt.
  • Bezug nehmend auf 3 ist ein detaillierteres Blockschaltbild des integrierten Controllers 10 dargestellt, das auf die Chipkartendetektion und dem Chipkartenbetrieb gerichtete Logikteile zeigt. In diesem Beispiel umfasst der Controller 10 eine Chipkartenabtastlogik 30A und 30B, eine Chipkarten-Multiplexer(MUX)-Logik 32A und 32B, eine Chipkarten-Leselogik 34A und 34B und eine Schnittstellen-Logik 36A und 36B.
  • Es sollte am Anfang zur Kenntnis genommen werden, dass 3 nur die Logik zeigt, welche mit der Detektion und dem Betrieb von Chipkarte und passiven Chipkarten-Adapter verbunden ist, und es ist zu verstehen, dass der Controller 10 zusätzliche Logik (nicht gezeigt) umfasst, welche die Detektion und den Betrieb von herkömmlichen PC Cards erlaubt. Herkömmliche PC Card Controller erfassen den Typ der in einen Einschub eingeführten Karte unter Verwendung eines Satzes von Kartendetektions-Pins, CD1 und CD2, und eines Satzes von Spannungsabtast-Pins VS1 und VS2. Die gekoppelten Kombinationen zwischen diesen Pins (mit Bezug auf Masse) zeigen der geeigneten Logik an, welcher Kartentyp in den Sockel eingeführt ist. Wie beispielsweise in der Tabelle von 5 gezeigt, bestimmen die gekoppelten Kombinationen von CD1, CD2, VS1 und VS2, ob die eingeführte PC Card eine 16-Bit-PCMCIA-Karte oder eine 32-Bit-CardBus-Karte ist. Darüber hinaus legen diese Kombinationen, wie in der Tabelle gezeigt, auch die Treiberspannung für den bestimmten Kartentyp fest, beispielsweise 3,1 V, 5 V, X.X V und Y.Y V. In den letzten beiden Reihen der Tabelle von 5 ist zu erkennen, dass die aufgeführten Kombinationen von CD1, CD2, VS1 und VS2 in der PC Card-Spezifikation reserviert sind. Die vorliegende Erfindung verwendet eine von diesen reservierten Kombinationen von CD1, CD2, VS1 und VS2 und zusätzlich ein Zustandsänderungssignal STSCHG um anzuzeigen, ob eine Chipkarte in den Einschub eingeführt wurde (entweder direkt oder über einen Adapter). Das Zustandsänderungssignal wird in der vorliegenden Erfindung vorzugsweise verwendet, da dieses Signal während des Detektionsprozesses für herkömmliche PC Card-Karten nicht verwendet wird, sondern nur, sobald der Kartentyp bekannt ist.
  • Somit kann die in 3 gezeigte Chipkartenabtastlogik 30A als eine Zustandsmaschine angesehen werden, welche den in einen Sockel eingeführten Kartentyp bestimmt. In diesem Sinne und Bezug nehmend auf 4 wird eine Zustandsmaschinendarstellung der Kartenabtastlogik 30A von 3 gezeigt. Wie dargestellt, akzeptiert die Kartenabtastlogik 30A als Eingang CD1, CD2, VS1, VS2 und Statusänderung (mit 40, 42, 44, 46 bzw. 48 bezeichnet). Gemäß der in 5 reservierten Zuordnung von CD1, CD2, VS1, VS2 und dem zusätzlichen Zustandsänderungssignal bestimmt die Zustandsmaschine 30A die geeignete Logik 32A zur Kommunikation mit dem gegebenen Kartentyp. Beispielsweise legen bestimmte Kombinationen von CD1, CD2, VS1, VS2 fest (wie in 5 gezeigt), dass die in den Sockel eingeführte Karte entweder eine 16-Bit PC Card oder eine 32-Bit CardBus PC Card ist. Entsprechend wird die Zustandsmaschine 30A die geeignete Logik 50 oder 52 für den gegebenen Kartentyp aktivieren. Es ist zur Kenntnis zu nehmen, dass die spezielle Spannung für die eingeführten Karten auch durch das Nutzen der Kombinationen von diesen vier Pins bestimmt wird. Mit der Erweiterung der Möglichkeiten von herkömmlichen PC Card Controller überwacht die vorliegende Erfindung auch den STSCHG-Pin um festzustellen, ob eine Chipkarte oder ein passiver Chipkartenadapter in den Sockel eingeführt wurde und aktiviert gleichfalls die geeignete Logik 54, um mit der Chipkarte zu kommunizieren, beispielsweise wie in 3 gezeigt, die Logik 32A. Um die Zustände von CD1, CD2, VS1, VS2 und STSCHG zu bestimmen, kann die Kartenabtastlogik 30A beispielsweise ein Pulszugsignal an ausgewählten von dieser Pin-Anordnung erzeugen und durch Überwachung des Signals an einem oder mehreren der anderen Pins (mit Bezug auf Masse) kann der in den Sockel eingeführte Kartentyp festgestellt werden.
  • Die Chipkartenabtastlogik 30A und 30B detektiert sowohl eine Chipkarte oder einen passiven Chipkartenadapter als auch PC Cards, basierend auf der Tabelle in 5. Die in 5 gezeigten Pin-Zuordnungen werden durch die PC Card-Spezifikation bestimmt und sind herkömmliche Pin-Zuordnungen für diese Signalleitungen. Die Identität der Karte wird durch die Werte der Spannungen in den Spalten 1–4, d.h. CD2, CD1, VS2 und VS1 bestimmt. Sowohl die Detektion einer Chipkarte als auch eines passiven Chipkartenadapters funktioniert unter Verwendung der reservierten Kombinationen von diesen Pins und der Verwendung eines zusätzlichen Pins, beispielsweise der STSCHG-Signalleitung. Dieses Konzept ist in der Tabelle von 7B zusammengefasst. Diese Tabelle zeigt die für die Detektion von PC Cards, Chipkarten und passiven Chipkarten-Adapterkarten verwendeten Pins. Die Signalspalte für die Erfassung einer Chipkarte oder eines passiven Chipkartenadapters umfasst einen der reservierten Bereiche von CD1, CD2, VS1 und VS2, wie in den beiden letzten Reihen der Tabelle von 5 gezeigt. Es ist festzuhalten, dass, obwohl die Figuren die Verwendung der Signalleitung STSCHG (welche durch die herkömmliche PC Card-Spezifikation bereitgestellt wird) zeigen, gemäß der vorliegenden Erfindung, jeder Pin der PC Card-Spezifikation verwendet werden kann, welcher während der Kartenerfassungssequenz unbenutzt ist. Mit anderen Worten, im Hinblick auf den Zeitablauf bleiben bestimmte Signalleitungen der PC Card-Spezifikation während der Kartenerfassungsprozesses ungenutzt. Die vorliegende Erfindung verwendet eine (oder mehrere) dieser Signalleitungen in Verbindung mit der reservierten Kombination von CD1, CD2, VS1 und VS2 um eine Detektion einer Chipkarte oder eines passiven Chipkartenadapters auszuführen. Somit stellen die Figuren nur eines von vielen Beispielen dar für die Verwendung eines zusätzlichen signal-Pins, welcher zur Chipkartendetektion verwendet werden kann.
  • Ein Flussdiagramm 60 des Prozesses der Kartentypdetektion ist in 6 dargestellt. Zum Zwecke der Klarheit sind die entsprechenden Bezugszeichen der Logik für die Detektion und den Betrieb der PC Card, der Chipkarte und der Karte für den passiven Chipkartenadapter (wie in den 2 und 3 gezeigt) weggelassen. Anfangs überprüft die Detektionslogik das Vorhandensein von CD1, CD2, VS1, VS2 und STSCHG 62. Falls nicht vorhanden oder auf andere Weise nicht verfügbar, wird angenommen, dass keine Karte in einen Sockel eingeführt wurde und somit werden die Karten-Detektionssignale (CD1 und CD2) blockiert 64. Sobald eine Karte eingeführt ist, überwacht die Detektionslogik die fallende Flanke von CD1 oder CD2 66. Dies ist festgelegt durch die PC Card-Spezifikation für die Bestimmung des Vorhandenseins einer Karte. Sobald eine Karte detektiert ist, schaltet die Detektionslogik der vorliegenden Erfindung zwischen CD1, CD2, VS1, VS2 und STSCHG, um den eingeführten Kartentyp zu bestimmen 68. Das oben angegebene Umschalten kann in Form eines Pulszugsignals realisiert sein oder in Form eines anderen Umschaltsignals. Die Detektionslogik fährt fort durch das Abfragen von CD1, CD2, VS1, VS2 und STSCHG in der folgenden Art und Weise. Zuerst bestimmt die Logik, ob VS1 und CD1 mit Masse verbunden sind 70. Falls nicht, ist bekannt, dass eine 16-Bit PCMCIA-Card oder eine 32-Bit CardBus Karte eingeführt ist 72, wie durch die Tabelle von 5 angezeigt ist. Falls ja, bestimmt die Logik, ob VS2 und CD1 miteinander verbunden sind 74. Falls dies nicht der Fall ist, ist wiederum bekannt, dass eine 16-Bit-Karte oder eine 32-Bit-CardBus-Karte eingeführt ist 76, wie durch die Tabelle von 5 angezeigt ist. Falls bestimmt wurde, dass CD1 und STSCHG miteinander verbunden sind 78, ist bestimmt, dass eine Chipkarte oder ein passiver Chipkarten-Adapter vorliegt. Entweder ist der passive Chipkarten-Adapter in den Sockel eingeführt oder eine Chipkarte ist direkt in einen Chipkartensockel 82 eingeführt.
  • Ferner stellt die vorliegende Erfindung einen integrierten Controller-Schaltkreis 10 bereit, welcher direkt in eine gängige PC Card-Controller-Logik integriert sein kann. Herkömmliche PC Card-Controller-Logik ist in einem PC-Gehäuse integriert, das direkt auf der Mutterplatine befestigt ist, und das 208 Pins aufweist, wobei jedes dieser Pins der PC Card-Spezifikation zugeordnet ist. Ferner stellt die Erfindung einen Controller 10 bereit, welcher direkt herkömmliche Controller ersetzen kann, ohne dass Pin-Zuordnungen geändert werden müssen, zusätzliche Pin-Konfigurationen zugefügt werden müssen, die Mutterplatine geändert werden muss oder erforderlich Werkzeuge geändert werden müssen. Zu diesem Zweck und Bezug nehmend auf die Tabelle von 7A umfasst der Controller 10 der vorliegenden Erfindung sowohl herkömmliche, Legacy-Schnittstellenkartensignale als auch Chipkartensignale. Wie in der Tabelle gezeigt, werden die gleichen Pins, welche zum Koppeln mit herkömmlichen 16- und 32-Bit-Karten verwendet werden, gleichermaßen verwendet um mit der Chipkarte zu koppeln. Somit sind keine zusätzlichen Pins erforderlich. Wiederum Bezug nehmend auf 3, falls eine Chipkarte in einen Sockel detektiert wurde, kommuniziert die Logik 30A oder 30B mit der Logik 34A oder 34B und gibt diese frei, um die Chipkarten-Lesbarkeit freizugeben. Die Logik 34A und 34B schaltet die Sockel-Mux-Logik 32A oder 32B frei, sodass der Sockel (A oder B) mit der CardBus/PCI-Controller-Logik 36A oder 36B kommunizieren kann, welche mit dem PCI-Bus 20 kommuniziert (über PCI-Schnittstelle 38). Es ist zu beachten, dass die Chipkarten-Logik 30A, 30B, 34A und 34B der vorliegenden Erfindung direkt mit der Mux-Logik 32A und 32B gekoppelt sind und mit den Bus-Schnittstellen-Controllern 36A und 36B unter Verwendung von herkömmlichen PC Card-Kommunikations-Protokollen kommunizieren. Wenn eine herkömmliche Karte in einen Sockel eingeführt ist (Sockel A oder B), dann aktiviert eine herkömmliche, im Controller 10 enthaltende Logik (nicht gezeigt) Mux 32A und 32B und kommuniziert mit dem Bus-Schnittstellen-Controller 36A und 36B unter Verwendung von herkömmlichen PC Card-Kommunikationsprotokollen.
  • Um eine direkte Integration mit herkömmlichen PC Card-Logiksätzen zu erleichtern, steuert in der vorliegenden Erfindung eine vorbestimmte Anzahl von vorzugeordneten Pins die Chipkarten-Kommunikation. Beispielsweise werden wie in 7A gezeigt, die durch den PC Card-Standard spezifizierten Pins 17, 51, 58, 47, 32, GND, 18, 16 und 40 in der vorliegenden Erfindung verwendet, um sowohl Chipkarten als auch PC Cards zu betreiben. Deshalb sind an dem Controller 10 keine weiteren Pins erforderlich um einen Chipkartenbetrieb zu bewirken. Im Betrieb weist die Logik 34A oder 34B die Funktionalität der PC Card-Pins, welche in 7A angegeben ist, neu zu um eine Chipkarten-Lesbarkeit zu ermöglichen, sobald die Chipkarte detektiert wurde (wie oben mit Bezug auf die 3–6 beschrieben). Die Signalzuordnung, wie sie unter der Chipkarten-Signal-Spalte von 7 angegeben sind, sind die erforderlichen Signale um Chipkarten zu lesen.
  • Die Tabelle von 7A ist als Nachschlagtabelle in dem Controller 10 der vorliegenden Erfindung integriert, um PC Cards zu betreiben. Gleichermaßen sind die Tabellen der 5 und 7B als Nachschlagtabellen in dem Controller 10 eingeschlossen für die Detektion von PC Cards und Chipkarten. Zu diesem Zweck und mit Sicht auf die Logiksätze 30A und 30B als Zustandsmaschine (wie in 4 gezeigt) vergleicht die Zustandsmaschine die Eingangssignale mit den Nachschlagtabellen der 5 und 7B, um die geeignete Logik mit der Karte zu koppeln.
  • Fachleute auf dem Gebiet werden erkennen, dass CD1, CD2, VS1 und VS2 Kartendetektionssignale bzw. Spannungsauswahlsignale umfassen, wie sie durch die herkömmliche PC Card-Signalspezifikation spezifiziert sind. Die in den Tabellen der 5, 7A und 7B und dem Flussdiagramm von 6 verwendeten Nomenklaturen für diese Signalleitungen umfassend beispielsweise CD1#, CD2#, VS1#, VS2#, etc., welche die formalen Namen für diese konventionellen Signalleitungen sind. Es ist verständlich, dass die Verwendung von CD1, CD2, VS1 und VS2 abgekürzte Versionen dieser formalen Namen sind und austauschbar verwendet werden können.
  • Es ist offensichtlich, dass ein integrierter Chipkarten- Controller und ein Chipkarten-Detektionsprozess bereitgestellt werden, welche die Aufgabe und Zwecke der Erfindung erfüllen. Es ist für Fachleute klar, dass Modifikationen möglich sind. Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug auf die Detektion und den Betrieb von Chipkarten beschrieben wurde, kann die Erfindung auch für die Detektion und den Betrieb eines jeden Typs von Erweiterungskarten angepasst werden, zusätzlich zu herkömmlichen PC Cards. Andere Modifikationen sind auch möglich. Beispielsweise kann es wünschenswert sein, einen Softwareschlüssel in dem Betrieb der hier gezeigten Chipkartenlogik zu integrieren. Entsprechend kann die in 3 gezeigte Logik ein Freigabe-Bit einschließen, welches selektiv die Detektierbarkeit und den Betrieb einer Chipkarte ein- und ausschaltet. Zu diesem Zweck und mit Bezug auf 6 kann der Chipkarten-Detektionsprozess alternativ den Schritt des Bestimmens einschließen, ob ein Freigabe-Bit geschaltet ist und ob CD1 und STSCHG miteinander verbunden sind 84. Wenn dies nicht der Fall ist, detektiert die Chipkarten-Logik, dass keine Chipkarte vorhanden ist. Dieses Merkmal der vorliegenden Erfindung erlaubt es beispielsweise Herstellern, Chipkarten-Kompatibilität als Upgrate-Option anzubieten, während weiterhin die Kernlogik des Controllers 10 integriert ist. Fachleute auf dem Gebiet werden zusätzliche Modifikationen erkennen und all diese Modifikationen werden als innerhalb des Rahmens der vorliegenden Erfindung angesehen, die nur durch die Ansprüche beschränkt sind.

Claims (9)

  1. Verfahren zur Detektion des Vorhandenseins einer Erweiterungskarte unter Verwendung von Signalleitungen mit herkömmlicher PC-Kartensignalspezifikation, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: Bestimmen des Signalzustandes einer ersten und einer zweiten Kartendetektionssignalleitung (40, 42); Bestimmen des Signalzustandes einer ersten und einer zweiten Spannungsauswahlsignalleitung (44, 46); gekennzeichnet durch Bestimmen, ob wenigstens eine Kombination ersten und zweiten Kartendetektionssignalleitung (40, 42) und der ersten und zweiten Spannungsauswahlsignalleitung (44, 46) aus einer reservierten Kombination der PC-Kartensignalspezifikation besteht; Bestimmen des Signalzustandes einer vorbestimmten PC-Kartensignalleitung (48), welche während des Detektionsprozesses bei herkömmlichen PC-Karten ungenutzt ist, relativ zu dem reservierten Signalzustand um das Vorhandensein einer Smartkarte (16) zu detektieren.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, ferner umfassend die Schritte: Bestimmen des Vorhandenseins einer Smartkarte (16) durch das Feststellen, ob das erste Kartendetektionssignal (40) und das zweite Spannungsauswahlsignal (46) verbunden sind.
  3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Schritte des Bestimmens der Signalzustände der Signalleitungen das Sendeauf rufen der Signalleitungen mit einem vorbestimmten Eingangssignal umfasst und das Messen eines Ausgangssignals.
  4. Einrichtung um das Vorhandensein einer Erweiterungskarte zu detektieren unter Verwendung herkömmlicher Signalleitungen mit PC-Kartenspezifikation, umfassend Mittel zum Ausführen aller Schritte des Verfahrens nach Anspruch 1 und eine Zustandsmaschine (30A), die eine Nachschlagtabelle und eine Mehrzahl von logischen Einrichtungen (32A) einschließt, wobei jede logische Einrichtung fähig ist zum Verbinden mit einem bestimmten vorgegebenen Erweiterungskartentyp und wobei die Zustandsmaschine (30A) eine Mehrzahl von vorgegebenen Kartendetektionssignalen (40, 42) und Spannungsauswahlsignalen (44, 46) und die nicht verwendete vorgegebene PC-Kartensignalleitung (48) als Eingangssignale annimmt, wobei eine geeignete der logischen Einrichtungen mit einer geeigneten der Erweiterungskarten basierend auf einer Übereinstimmung zwischen den Eingangssignalen und der Nachschlagtabelle gekoppelt ist.
  5. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die logischen Einrichtungen (32A) eine erste logische Einrichtung (50) umfassen um eine 16-Bit-Erweiterungskarte zu betreiben, eine zweite logische Einrichtung (52) um eine 32-Bit-Erweiterungskarte zu betreiben, und eine dritte logische Einrichtung (54) um eine Smartkarte (16) zu betreiben.
  6. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Smartkartenleselogik (34A, 34B) in der Einrichtung durch eine interne PC-Kartenschnittstelle integriert ist.
  7. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei die Nachschlagtabelle eine Mehrzahl von zugeordneten Signalzustandsdefinitionen für die Eingangssignale umfasst, und wobei die Signalzustandsdefinitionen den Schnittstellentyp und die Betriebsspannung für eine Mehrzahl von Erweiterungskarten umfas sen.
  8. Einrichtung nach Anspruch 4, wobei das zusätzliche Signal (48) ein Zustandsänderungssignal (STSCHG) ist.
  9. Integrierter Schaltkreis (10) umfassend eine Einrichtung nach Anspruch 4 für die Detektion und den Betrieb einer Mehrzahl von Erweiterungskarten, umfassend eine erste logische Einrichtung zum Detektieren und Betreiben einer Mehrzahl von Erweiterungskartentypen, wobei die erste logische Einrichtung vorgegebene Signalleitungen besitzt und eine durch die PC-Kartenspezifikation definierte Pin-Anordnung, und eine zweite logische Einrichtung zum Detektieren und Betreiben einer Smartkarte (16), wobei die erste und die zweite Logik in einer einzelnen Steuereinheit integriert sind und wobei die zweite logische Einrichtung angepasst ist um bei bestimmten der vorgegebenen Signalleitungen die Zuordnung zum Betreiben der Smartkarte (16) zu ändern, ohne dass zusätzliche Pin-Ausgaben notwendig sind, sobald die Einrichtung das Vorhandensein einer Smartkarte detektiert hat.
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