EP3308283A1 - Verfahren zur steuerung von einheiten mit einem leicht erkennbaren datenrahmen - Google Patents

Verfahren zur steuerung von einheiten mit einem leicht erkennbaren datenrahmen

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Publication number
EP3308283A1
EP3308283A1 EP16725368.1A EP16725368A EP3308283A1 EP 3308283 A1 EP3308283 A1 EP 3308283A1 EP 16725368 A EP16725368 A EP 16725368A EP 3308283 A1 EP3308283 A1 EP 3308283A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
unit
data frame
communication protocol
data
primary communication
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
EP16725368.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Werner Mathe
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Giesecke+Devrient Mobile Security Germany GmbH
Original Assignee
Giesecke+Devrient Mobile Security Germany GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Giesecke+Devrient Mobile Security Germany GmbH filed Critical Giesecke+Devrient Mobile Security Germany GmbH
Publication of EP3308283A1 publication Critical patent/EP3308283A1/de
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F13/00—Interconnection of, or transfer of information or other signals between, memories, input/output devices or central processing units
    • G06F13/38—Information transfer, e.g. on bus
    • G06F13/42—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation
    • G06F13/4282—Bus transfer protocol, e.g. handshake; Synchronisation on a serial bus, e.g. I2C bus, SPI bus

Definitions

  • the invention describes a method for controlling electronic units with an easily recognizable data frame.
  • mobile communication devices such as a mobile phone
  • SIM subscriber identity module
  • - card subscriber identity module
  • USIM subscriber identity module
  • eUICC embedded universal integrated chip card
  • Both mobile phones and other devices with eUICC have complex circuit structures with superordinate and subordinate units.
  • Parent and subordinate units form a so-called master-slave hierarchy, with a higher-level unit corresponding to a master and a subordinate unit to a slave. This means that a higher-level unit controls a subordinate unit.
  • SIM, USIM and eUICC are among the subordinate units. These units are interconnected by lines and possibly other units.
  • a reset is necessary in the prior art, which can be triggered by various mechanisms.
  • One mechanism is to reset the entire device to a defined state.
  • signal lines, each resetting a subordinate element are used by the subordinate elements having a corresponding input (reset) or the voltage supply is suitably manipulated, eg, usually by means of a switching element.
  • communication protocols for embedded security elements that are suitable for full-duplex serial connections are known in the prior art. These communication protocols are particularly applied to Universal Asynchronous Receiver Transmitters, abbreviated to UART, or Serial Peripheral Interface, abbreviated to SPI.
  • a subordinate unit for example the embedded security element
  • a higher-order unit for example a central processing unit of the apparatus, eg a mobile telephone.
  • the parent and slave units communicate with each other by means of a primary communication protocol, the communications protocol providing data frames with an error check and a minimum protocol length.
  • a problem in the prior art is that for switching off or resetting a unit, in particular a subordinate unit, an additional unit and additional lines are necessary, which is e.g. an increased circuit complexity means that leads among other things to high production costs for large quantities.
  • subordinate units can only be reset together with all other units of the device, which is often not necessary at all, and also results in a high time requirement of the entire device for a reboot.
  • the invention discloses a method for controlling and monitoring a first unit by a second unit, wherein the first unit is electrically connected to the second unit, wherein the first and the second unit with each other on the basis of a primary communication protocol communicate, wherein the second unit sends a data frame to the first unit to control the first unit, wherein the method is characterized in that the data frame only by an electronic circuit of the first unit itself, ie only evaluated by hardware, without the support of a program.
  • the data frame is not defined by the primary communication protocol. This has the advantage that the invention can be used independently of the communication protocol used.
  • the data frame is simply recognized by means of the electronic circuit of the unit itself, that is to say hardware, and preferably with respect to a faulty transmission, for instance by means of a test value, e.g. a so-called cyclic redundancy check, abbreviated CRC, to the same extent as transmissions of the primary protocol.
  • a test value e.g. a so-called cyclic redundancy check, abbreviated CRC
  • the communication by means of the data frame according to the invention can be regarded as communication based on a second communication protocol.
  • a unit according to the invention comprises e.g. a processor for data processing, which has corresponding registers, e.g.
  • Control register and status register an interface for sending and receiving data eg of the data frame according to the invention and a volatile and / or non-volatile memory.
  • a further advantage is that even a data frame containing only the test value possibly provided can already be used to control, for example reset or switch off an integrated unit.
  • the unit is controlled by the data frame depends on how drop a 'control action, for example, or reset, is defined already during the production. If you want to be independent of this definition, it is advisable that the data frame additional information is added, for example, controls a reset or shutdown, for example by means of a byte before the test value, for example, to effect up to eight different controls, eg switch on, switch off, shut down, restart, as explained in more detail below.
  • the data frame whether with or without additional information, is not defined by the primary communication protocol.
  • An alternative, second embodiment will be described below.
  • Another advantage is that many previously necessary lines and electronic circuits can be saved due to the invention. This means that, for example, more free space is available on a circuit board and the production costs decrease.
  • the program for controlling a subordinate unit, eg the first unit can be easily integrated into a program for communication control of the superordinated unit, eg the second unit.
  • no additional unit outside the first or second unit is necessary for the application of the invention.
  • the data frame controls the first unit in that the first unit is reset by the data frame containing information about the resetting of the first unit, the information not being defined by the primary communication protocol. As described above, the information may be realized, for example, by a byte preceding the test value.
  • a further advantageous embodiment is that the data frame controls the first unit in that the first unit is switched off by the data frame containing information about the deactivation of the first unit, the information not being defined by the primary communication protocol.
  • the information may be realized, for example, by a byte preceding the test value.
  • a further advantageous embodiment is that the data frame controls the first unit in that the first unit is requested by the second unit to send an operating state to the second unit, wherein the data frame contains information about the request of the operating state of the first unit, wherein the information is not defined by the primary communication protocol.
  • the information may be realized, for example, by a byte preceding the test value.
  • Another advantageous embodiment is that when the first unit is requested by the second unit to send the operating state to the second unit, then the first unit generates the data frame and sends it to the second unit, the second unit only using the data frame own electronic circuit without support evaluation of a program.
  • the advantage is that the inventive concept can also be applied in the reverse direction, ie that the first unit generates a data frame according to the invention and transmits it to the second unit, wherein the second unit is in this case able to use the data frame according to the invention only the own circuit, ie hardware to recognize and evaluate, since the data frame is not defined by the primary communication protocol used.
  • Another advantageous embodiment is that the electronic circuit in the first and the second unit when sending the data frame generates a checksum and appended to the data frame and checks the receiving sum of the data frame. This has the advantage that erroneous data frames are avoided.
  • a further advantageous embodiment is that the electronic circuit in the first and the second unit performs a length determination of a received data frame according to the invention. This is to determine whether it is a communication according to the primary or the second communication protocol according to the invention.
  • a further advantageous embodiment is that if it is determined in the length determination that a definable minimum data length of the primary communication protocol is exceeded by the received data frame, then a control or monitoring function is triggered in the unit which has received the data frame according to the invention.
  • the control function may, for example, result in a restart of the unit.
  • the monitoring function may result in the first unit transmitting its operating state to the second unit, eg the first unit processes a request.
  • the empty data frame is used to create a subordinate element, here the first unit, e.g. off. Every other data frame turns on the first unit.
  • a data frame with data is used to set a first hardware register of the first unit.
  • This first hardware register is used to control the first unit, eg to turn the first unit on or off.
  • a data frame without data requests the transmission of data from a second hardware register of the first unit.
  • the second hardware register is used to monitor the first unit, for example, to determine an operating state of the first unit, for example, the first unit is turned on or off or the first unit is in operation.
  • a single hardware register of the first unit can also be used.
  • Another advantageous embodiment is that when the first unit receives the data frame according to the invention without payload data from the second unit, then the first unit, with the exception of an interface of the first unit for sending and receiving data for communication with the second unit, turns off , This has the advantage that very specifically the first unit can be switched off, for example, to save energy or to restart the first unit targeted later, while all other existing units perform their function.
  • a further advantageous embodiment is that upon receipt of the data frame according to the invention by the interface of the first unit, while the first unit is turned off, the first unit is turned on again. This has the advantage that specific units can be restarted, switched on or off, for example, by means of the present invention, without other units also having to be restarted, switched on or switched off, for example.
  • a further advantageous embodiment is that upon receipt of the inventive data frame without user data by the first unit, the monitoring function is triggered in such a way that the first unit sends a status message to the second unit.
  • a further advantageous exemplary embodiment is that upon receipt of the inventive data frame with user data by the first unit, a control function is triggered in such a way that at least part of the user data or the entire user data is written to a control register of the first unit.
  • the electronic circuit of the first unit automatically sends the contents of the status register to the second unit when changes are made in a status register.
  • a further advantageous embodiment is that the data frame has a destination address or a protocol identifier for identifying the communication protocol used.
  • the advantage is that by means of the destination address or the protocol identifier easily determines the communication protocol used and it is recognized from the following whether the received data frame is also defined by the communication protocol.
  • the second unit is a central processing unit.
  • any other suitable circuit can be used, which circuit is to be understood here in general, it can also be a whole device.
  • the first unit is a computing unit, an interface for inputting and outputting data and / or a security element.
  • the first unit may also be a device, as also described above with regard to the second unit.
  • the security element is a SIM card.
  • the security element may e.g. also an M2M card, a USIM, a UICC card or a chip card.
  • the method is used on a mobile communication device. As a mobile communication device, e.g. Smartphones, tablet computers, laptops or other suitable devices in question, the data received, process and resend.
  • the mobile communication device is a mobile phone.
  • the data frame is defined by the primary communication protocol. This facilitates integration of the invention into existing systems.
  • the data frame of the primary communication protocol has a field for a protocol identifier of a sub-communication protocol to control the first element by means of the sub-communication protocol.
  • FIG. 1 shows an example of a unit in which the method according to the invention can be used.
  • FIG. 2 shows a basic structure of a data frame.
  • FIG. 3 shows a minimum length of a data frame.
  • FIG. 1 shows an example of a unit in which the method according to the invention can be used.
  • a CPU 6 is arranged on a first board 2.
  • the CPU 6 is electrically connected to an interface 8, a SIM card 10 and a processor 12 for special tasks, such as encryption.
  • the interface 8 is available for data exchange to the outside.
  • the CPU 6 is connected to another CPU 14 with the CPU 14 on a second board 4.
  • the CPU 6 is the second unit and the SIM 10 is the first unit.
  • the interface 8, the special task processor 12, or the CPU 14 may be considered.
  • the purpose of the invention is that individual units, such as the interface 8, the SIM 10, the processor 12 or the CPU 14, for example, individually reset or restarted or can be switched off without the entire system or the entire unit reset , restarted or shut down.
  • Another application example according to the invention is to query an operating state of a unit, such as the interface 8, the SIM card 10, the processor 12 or the CPU 14 by the CPU 6.
  • a data frame is generated by a second unit, for example the CPU 6, which represents a higher-level unit, and sent to a first unit, for example the interface 8, SIM card 10 or the processor 12.
  • the data frame according to the invention has a check value CRC in order to achieve protection against transmission errors.
  • FIG. 2 shows a basic structure of a data frame.
  • the data frame comprises payload data ND, a protocol identifier PID to identify the communication protocol used, and a check value CRC to guard against transmission errors.
  • FIG. 3 shows a minimum length of a data frame consisting of protocol identifier PID and check value CRC, the data frame having no user data here.
  • the protocol identifier PID and the check value CRC each have a length of 2 bytes.
  • FIG. 4 shows an embodiment which comprises a data frame with useful data ND with a length of e.g. 1 byte and a check value CRC with a length of 2 bytes. It is a data frame that is no longer within a definition of the primary communication protocol used. If this data frame is from a subunit, e.g. SIM card 10, then recognizes only the electronic circuit of the SIM card 10 that it is a data frame according to the invention, which does not meet the definition of the communication protocol used and according to the invention for a corresponding control purpose, such as. a reboot of the SIM card is used. Further examples of a controller would be the switching on / off of a supply voltage of the SIM card 10 or triggering of an interrupt.
  • the effect according to the invention is that a subordinate unit is controlled by means of a data frame, wherein the data frame according to the invention does not correspond to the definition of the primary communication protocol used and the data frame is generated directly by means of the unit, wel che receives the data frame, eg as here the SIM card 10, detected and evaluated.
  • the check value CRC ensures that the data frame is not a randomly transmitted data frame, but that the check value CRC for a unit that receives the data frame, eg the SIM card 10, ensures that the Data frame with knowledge and will of a sending unit, as here eg the CPU 6, was generated and sent.
  • FIG. 5 shows, as a further embodiment according to the invention, a further shortened data frame, which only has the check value CRC.
  • a receiving unit e.g. the SIM card 10 recognizes from the CRC check value that there is no transmission error in the data frame.
  • the data frame in Figure 5 may be e.g. be used to indicate an operating condition e.g. the SIM card 10 and connected to e.g. to return the CPU 6.
  • the SIM card 10 generates a data frame according to the invention with a length of e.g. 3 bytes, which is sent back to the CPU 6.
  • the data frame comprises, for example, 1 byte with user data and 2 bytes for the test value CRC.
  • the CPU 6 can recognize and evaluate the data frame by means of its own electronic circuit, without requiring the support of a program, e.g. an operating system is needed.
  • This readout of the operating state can be advantageously used in particular in embedded systems, since in these systems monitoring of the operating state is possible only with a very high effort.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung offenbart ein Verfahren zum Steuern und Über wachen einer ersten Einheit (8, 10, 12, 14) durch eine zweite Einheit (6), wobei die erste Einheit (8, 10, 12, 14) mit der zweiten Einheit (6) elektrisch leitend verbunden ist und wobei die erste (8, 10, 12, 14) und die zweite (6) Einheit auf der Grundlage eines primären Kommunikationsprotokolls miteinander kommunizieren, wobei die zweite Einheit (6) einen Datenrahmen an die erste Einheit (8, 10, 12, 14) sendet, um die erste Einheit (8, 10, 12, 14) zu steuern, wobei der Datenrahmen durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert oder nicht definiert ist, wobei der Datenrahmen nur durch eine Schaltung der ersten Einheit ohne Unterstützung eines Programms ausgewertet wird.

Description

V e rf a hr e n z u r St e ue r ung v o n E inh e i t e n mit ' einem l e i c h t erk e nnb a r e n D a tenr a h m e n
Die Erfindung beschreibt ein Verfahren zur Steuerung von elektronischen Einheiten mit einem leicht erkennbaren Datenrahmen.
Aus dem Stand der Technik sind mobile Kommunikationsgeräte, wie z.B. ein Mobiltelefon, bekannt, das eine SIM, Abkürzung für subscriber identitiy mo- dule, - Karte oder eine USIM-Karte aufweist. Ferner sind im Stand der Technik Geräte bekannt, die ein eingebettetes Sicherheitselement, die sogenannte embedded universal integrated chip card, abgekürzt mit eUICC, aufweisen. Sowohl Mobiltelefone als auch andere Geräte mit eUICC weisen komplexe Schaltungsstrukturen mit über- und untergeordneten Einheiten auf. Über- und untergeordnete Einheiten bilden eine sogenannte Master-Slave- Hierarchie, wobei eine übergeordnete Einheit einem Master und eine untergeordnete Einheit einem Slave entspricht. Das bedeutet, dass eine überge- ordnete Einheit eine untergeordnete Einheit steuert. SIM, USIM und eUICC zählen zu z.B. zu den untergeordneten Einheiten. Diese Einheiten sind durch Leitungen und evtl. weitere Einheiten miteinander verbunden. Um untergeordnete Einheiten auf einen definierten Zustand zurückzusetzen, ist im Stand der Technik ein Reset notwendig, der über verschiedene Mechanismen ausgelöst werden kann. Ein Mechanismus besteht darin, dass das gesamte Gerät auf einen definierten Zustand zurückgesetzt wird. Alternativ werden Signalleitungen, die jeweils ein untergeordnetes Element zurücksetzen, eingesetzt, indem die untergeordneten Elemente einen entsprechenden Eingang haben (reset) oder die Spannungsversorgung wird geeignet, z.B. meist mit- tels eines Schaltelements, manipuliert. Im Stand der Technik sind ferner Kommunikationsprotokolle für eingebettete Sicherheitselemente bekannt, die für serielle Voll-Duplex- Verbindungen geeignet sind. Diese Kommunikationsprotokolle werden insbesondere bei Universal Asynchronous Receiver Transmitter, abgekürzt mit UART, oder Serial Peripheral Interface, abgekürzt mit SPI, angewandt. Dabei wird eine untergeordnete Einheit, z.B. das eingebettete Sicherheitselement, mittels SPI mit einer übergeordneten Einheit, z.B. einer zentralen Recheneinheit des Geräts, z.B. eines Mobiltelefons, elektrisch leitend verbunden. Auf dieser seriellen Verbindung kommunizieren die über- und untergeordneten Einheiten mittels eines primären Kommunikationsprotokolls miteinander, wobei das Kommunikationsprotokoll Datenrahmen mit einer Fehlerprüfung und einer protokollgemäßen Mindestlänge vorsieht.
Problematisch am Stand der Technik ist, dass zum Abschalten oder Zurücksetzen einer Einheit, insbesondere einer untergeordneten Einheit, eine zusätzliche Einheit und zusätzliche Leitungen notwendig sind, was z.B. einen erhöhten schaltungstechnischen Aufwand bedeutet, der bei großen Stückzahlen unter anderem zu hohen Herstellungskosten führt. Bei einer anderen Konfiguration können untergeordnete Einheiten nur zusammen mit allen anderen Einheiten des Geräts zurückgesetzt werden, was oftmals gar nicht notwendig ist und zudem einen hohen Zeitbedarf des gesamten Geräts für einen Neustart zur Folge hat.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung eine Lösung für das oben genannte Problem zur Verfügung zu stellen. Insbesondere ist es Aufgabe der Erfindung untergeordnete Einheiten in einem Gerät individuell zu steuern, z.B. dass eine bestimmte untergeordnete Einheit zurückgesetzt oder abgeschaltet werden kann. Die Aufgabe der Erfindung wird durch den unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Ausführungen sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
Zur Lösung der Aufgabe offenbart die Erfindung ein Verfahren zum Steuern und Überwachen einer ersten Einheit durch eine zweite Einheit, wobei die erste Einheit mit der zweiten Einheit elektrisch leitend verbunden ist, wobei die erste und die zweite Einheit auf der Grundlage eines primären Kommu- nikationsprotokolls miteinander kommunizieren, wobei die zweite Einheit einen Datenrahmen an die erste Einheit sendet, um die erste Einheit zu steu- ern, wobei sich das Verfahren dadurch auszeichnet, dass der Datenrahmen nur durch eine elektronische Schaltung der ersten Einheit selbst, d.h. nur mittels Hardware, ohne Unterstützung eines Programms ausgewertet wird.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Datenrahmen nicht durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert. Dies hat den Vorteil, dass die Erfindung unabhängig vom verwendeten Kommunikationsprotokoll verwendet werden kann.
Vorteilhaft ist, dass der Datenrahmen einfach mittels der elektronischen Schaltung der Einheit selbst, sprich Hardware, erkannt wird und vorzugsweise gegenüber einer fehlerhaften Übertragung etwa mittels eines Prüfwerts, z.B. einem sogenannten cyclic redundancy check, abgekürzt mit CRC, im gleichen Maße wie Übertragungen des primären Protokolls geschützt ist. Die Kommunikation mittels des erfindungsgemäßen Datenrahmens kann als Kommunikation basierend auf einem zweiten Kommunikationsprotokoll betrachtet werden. Eine erfindungsgemäße Einheit umfasst z.B. einen Prozessor zur Datenverarbeitung, welcher entsprechende Register, wie z.B.
Steuerregister und Statusregister aufweist, eine Schnittstelle zum Senden und Empfangen von Daten z.B. des erfindungsgemäßen Datenrahmens und einen flüchtigen und/ oder nichtflüchtigen Speicher.
Ein weiterer Vorteil ist, dass bereits ein Datenrahmen, welcher nur den even- tuell vorgesehenen Prüfwert enthält, dazu verwendet werden kann, um eine integrierte Einheit zu steuern, z.B. zurückzusetzen oder abzuschalten. Wie die Einheit mit dem Datenrahmen gesteuert wird, hängt davon ab, wie eine ' Steuerwirkung, z.B. abschalten oder zurücksetzen, bereits bei der Herstellung definiert wird. Möchte man von dieser Definition unabhängig sein, so bietet es sich an, dass dem Datenrahmen eine zusätzliche Information hinzugefügt wird, welche z.B. ein Zurücksetzen oder Abschalten steuert, z.B. mittels eines Bytes vor dem Prüfwert, um z.B. bis zu acht verschiedene Steuerungen zu bewirken, z.B. ein-, ausschalten, herunterfahren, neustarten, wie weiter unten näher erläutert wird. Wesentlich ist hinsichtlich einer ersten Ausführungsform der Erfindung immer, dass der Datenrahmen, ob mit oder ohne zusätzliche Information, nicht durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert ist. Eine alternative, zweite Ausführungsform wird weiter unten beschrieben. Ein weiterer Vorteil ist, dass viele bisher notwendige Leitungen und elektronische Schaltungen aufgrund der Erfindung eingespart werden können. Dies bedeutet, dass z.B. mehr freie Fläche auf einer Platine zur Verfügung steht und die Herstellungskosten sinken. Das Programm zur Steuerung einer untergeordneten Einheit, z.B. der ersten Einheit, kann leicht in ein Programm zur Kommunikationssteuerung der übergeordneten Einheit, z.B. der zweiten Einheit, integriert werden. Außerdem ist zur Anwendung der Erfindung keine zusätzliche Einheit ausserhalb der ersten oder zweiten Einheit notwendig. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass der Datenrahmen die erste Einheit insofern steuert, als dass die erste Einheit zurückgesetzt wird, indem der Datenrahmen eine Information über das Zurücksetzen der ersten Einheit enthält, wobei die Information nicht durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert ist. Wie oben beschrieben, kann die Information beispielsweise durch ein Byte realisiert werden, das vor dem Prüfwert steht.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass der Datenrahmen die erste Einheit insofern steuert, als dass die erste Einheit abgeschalten wird, indem der Datenrahmen eine Information über das Abschalten der ersten Einheit enthält, wobei die Information nicht durch das primäre Kommunika- tionsprotokoll definiert ist. Wie oben beschrieben, kann die Information beispielsweise durch ein Byte realisiert werden, das vor dem Prüfwert steht.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass der Datenrahmen die erste Einheit insofern steuert, als dass die erste Einheit von der zweiten Einheit aufgefordert wird einen Betriebszustand an die zweite Einheit zu senden, indem der Datenrahmen eine Information über die Anforderung des Betriebszustands der ersten Einheit enthält, wobei die Information nicht durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert ist. Wie oben beschrieben, kann die Information beispielsweise durch ein Byte realisiert werden, das vor dem Prüfwert steht.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass wenn die erste Einheit von der zweiten Einheit aufgefordert wird den Betriebszustand an die zweite Einheit zu senden, dann erzeugt die erste Einheit den Datenrahmen und sendet diesen an die zweite Einheit, wobei die zweite Einheit den Datenrahmen nur mittels einer eigenen elektronischen Schaltung ohne Unterstüt- zung eines Programms auswertet. Der Vorteil ist, dass das erfindungsgemäße Konzept auch in umgekehrter Richtung angewendet werden kann, d.h. dass auch die erste Einheit einen erfindungsgemäßen Datenrahmen erzeugt und an die zweite Einheit überträgt, wobei die zweite Einheit in diesem Fall in der Lage ist, den Datenrahmen erfindungsgemäß nur mittels der eigenen Schaltung, sprich Hardware zu erkennen und auszuwerten, da der Datenrahmen nicht durch das verwendete primäre Kommunikationsprotokoll definiert ist.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass die elektronische Schaltung in der ersten und der zweiten Einheit beim Senden des Datenrahmens eine Prüfsumme erzeugt und an den Datenrahmen anhängt und beim Empfangen des Datenrahmens die Prüf summe überprüft. Dies hat den Vorteil, dass fehlerhafte Datenrahmen vermieden werden.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass die elektronische Schaltung in der ersten und der zweiten Einheit eine Längenermittlung eines empfangenen erfindungsgemäßen Datenrahmens durchführt. Damit wird festgestellt, ob es sich um eine Kommunikation gemäß des primären oder des zweiten, erfindungsgemäßen Kommunikationsprotokolls handelt.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass wenn bei der Längenermittlung festgestellt wird, dass eine definierbare Mindestdatenlänge des primären Kommunikationsprotokolls durch den empfangenen Datenrahmen unterschritten wird, dann wird in der Einheit, welche den erfindungsgemäßen Datenrahmen empfangen hat, eine Steuer- oder Überwachungsfunktion ausgelöst. Die Steuerfunktion kann z.B. ein Neustarten der Einheit zur Folge haben. Die Überwachungsfunktion kann z.B. dazu führen, dass die erste Einheit ihren Betriebszustand an die zweite Einheit überträgt, z.B. die erste Einheit arbeitet eine Anforderung ab.
Bei primären Kommunikationsprotokollen mit einer Mindest- Nutzdatenlänge von z.B. 1 Byte wird der leere Datenrahmen dazu genutzt, ein untergeordnetes Element, sprich hier die erste Einheit, z.B. abzuschalten. Jeder andere Datenrahmen schaltet die erste Einheit ein.
Bei primären Kommunikationsprotokollen mit einer Mindest- Nutzdatenlänge von z.B. 2 Byte oder mehr wird ein zu kurzer Datenrahmen mit Daten dazu genutzt, ein erstes Hardware-Register der ersten Einheit zu setzen. Dieses erste Hardware-Register dient der Steuerung der ersten Einheit, z.B. um die erste Einheit ein- oder auszuschalten. Ein Datenrahmen ohne Daten fordert die Übertragung von Daten eines zweiten Hardware- Registers der ersten Einheit an. Das zweite Hardware-Register dient der Überwachung der ersten Einheit, um z.B. einen Betriebszustand der ersten Einheit zu ermitteln, z.B. die erste Einheit ist ein- oder ausgeschaltet oder die erste Einheit ist in Betrieb. Statt zwei Hardware-Registern kann auch ein einziges Hardware-Register der ersten Einheit verwendet werden. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass wenn die erste Einheit den erfindungsgemäßen Datenrahmen ohne Nutzdaten von der zweiten Einheit empfängt, dann schaltet sich die erste Einheit, mit Ausnahme einer Schnittstelle der ersten Einheit zum Senden und Empfangen von Daten zur Kommunikation mit der zweiten Einheit, ab. Dies hat den Vorteil, dass ganz gezielt die erste Einheit abgeschaltet werden kann, um z.B. Energie zu sparen oder um die erste Einheit später gezielt neu zu starten, während alle anderen vorhandenen Einheiten ihre Funktion ausführen. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass bei Empfang des erfindungsgemäßen Datenrahmens durch die Schnittstelle der ersten Einheit, während die erste Einheit abgeschaltet ist, die erste Einheit wieder eingeschaltet wird. Dies hat den Vorteil, dass mittels der vorliegenden Erfindung gezielt bestimmte Einheiten z.B. neu gestartet, eingeschaltet oder ausgeschaltet werden können, ohne dass andere Einheiten auch z.B. neu gestartet, eingeschaltet oder ausgeschaltet werden müssen.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass bei Empfang des er- findungsgemäßen Datenrahmens ohne Nutzdaten durch die erste Einheit die Überwachungsfunktion dergestalt ausgelöst wird, dass die erste Einheit eine Zustandsmeldung an die zweite Einheit absendet.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass bei Empfang des er- findungsgemäßen Datenrahmens mit Nutzdaten durch die erste Einheit eine Steuerfunktion dergestalt ausgelöst wird, dass zumindest ein Teil der Nutzdaten oder die gesamten Nutzdaten in ein Steuerregister der ersten Einheit geschrieben werden. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass die elektronische Schaltung der ersten Einheit bei Änderungen in einem Statusregister selbständig den Inhalt des Statusregisters an die zweite Einheit versendet.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass der Datenrahmen eine Zieladresse oder einen Protokollidentifikator zur Identifikation des verwendeten Kommunikationsprotokolls aufweist. Der Vorteil ist, dass mittels der Zieladresse oder des Protokollidentifikators leicht das verwendete Kommunikationsprotokoll bestimmt und daraus folgend erkannt wird, ob der empfangene Datenrahmen auch durch das Kommunikationsprotokoll definiert ist.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass es sich bei der zwei- ten Einheit um eine zentrale Recheneinheit handelt. Im Grunde kann jede andere geeignete Schaltung verwendet werden, wobei Schaltung hier allgemein zu verstehen ist, es kann sich auch um ein ganzes Gerät handeln.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass es sich bei der ersten Einheit um eine Recheneinheit, eine Schnittstelle zur Ein- und Ausgabe von Daten und/ oder ein Sicherheitselement handelt. Diese beispielhafte Aufzählung ist nicht abschließend. Die erste Einheit kann auch ein Gerät sein, wie dies auch oben bezüglich der zweiten Einheit beschrieben wurde. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass es sich bei dem Sicherheitselement um eine SIM-Karte handelt. Das Sicherheitselement kann z.B. auch eine M2M-Karte, eine USIM, eine UICC-Karte oder eine Chipkarte sein. Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass das Verfahren auf einem mobilen Kommunikationsgerät eingesetzt wird. Als mobiles Kommunikationsgerät kommen z.B. Smartphones, Tabletcomputer, Laptops oder andere geeignete Geräte in Frage, die Daten empfangen, verarbeiten und wieder versenden.
Ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel ist, dass es sich bei dem mobilen Kommunikationsgerät um ein Mobiltelefon handelt. Alternativ zum oben beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren besteht die vorteilhafte Möglichkeit, dass der Datenrahmen durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert ist. Dies erleichtert die Integration der Erfindung in bestehende Systeme.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel der Alternative verfügt der Datenrahmen des primären Kommunikationsprotokolls über ein Feld für einen Protokollidentifikator eines Unterkommunikationsprotokolls, um das erste Element mittels des Unterkommunikationsprotokolls zu steuern. Somit be- steht die vorteilhafte Möglichkeit, dass die Erfindung in bestehende Systeme mit einem bereits vorhandenen primären Kommunikationsprotokoll integriert werden kann, indem das Unterkommunikationsprotokoll verwendet wird, um die erste Einheit zu steuern, z.B. ein- oder auszuschalten. Alle anderen oben beschriebenen technischen Merkmale der Erfindung gelten für die Alternative analog.
Im Folgenden werden vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Einheit, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann.
Figur 2 zeigt eine prinzipielle Struktur eines Datenrahmens. Figur 3 zeigt eine minimale Länge eines Datenrahmens.
Figuren 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Datenrahmens. Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Einheit, in welcher das erfindungsgemäße Verfahren eingesetzt werden kann. Auf einer ersten Platine 2 ist eine CPU 6 angeordnet. Die CPU 6 ist mit einer Schnittstelle 8, einer SIM-Karte 10 und einem Prozessor 12 für spezielle Aufgaben, z.B. Verschlüsselung, elektrisch leitend verbunden. Die Schnittstelle 8 steht für den Datenaustausch nach außen zur Verfügung. Ferner ist die CPU 6 mit einer weiteren CPU 14 verbunden, wobei sich die CPU 14 auf einer zweiten Platine 4 befindet. Im Sinne der Erfindung ist beispielsweise die CPU 6 die zweite Einheit und die SIM 10 die erste Einheit. Ferner können als erste Einheit auch die Schnittstelle 8, der Prozessor 12 für spezielle Aufgaben oder die CPU 14 betrachtet werden.
Sinn und Zweck der Erfindung ist es, dass individuelle Einheiten, wie z.B. die Schnittstelle 8, die SIM 10, der Prozessor 12 oder die CPU 14 einzeln z.B. zurückgesetzt oder neu gestartet oder abgeschaltet werden können, ohne dass das gesamte System oder die gesamte Einheit zurückgesetzt, neu gestartet oder abgeschaltet werden muss. Ein weiteres erfindungsgemäßes Anwendungsbeispiel ist es einen Betriebszustand einer Einheit, wie z.B. der Schnittstelle 8, der SIM-Karte 10, des Prozessors 12 oder der CPU 14 durch die CPU 6 abzufragen. Dazu wird erfindungsgemäß ein Datenrahmen von einer zweiten Einheit, z.B. der CPU 6, welche eine übergeordnete Einheit darstellt, erzeugt und an eine erste Einheit, z.B. die Schnittstelle 8, SIM-Karte 10 oder den Prozessor 12 gesendet. Der erfindungsgemäße Datenrahmen weist einen Prüfwert CRC auf, um einen Schutz gegen Übertragungsfehler zu erreichen. Ferner ist der erfindungsgemäße Datenrahmen nicht durch das verwendete Kommunikationsprotokoll definiert und wird durch eine empfangende Einheit, z.B. die Schnittstelle 8, rein mittels der eigenen elektronischen Schaltung ohne Unterstützung z.B. eines Betriebssystems oder eines anderen Programms ausgewertet. Figur 2 zeigt eine prinzipielle Struktur eines Datenrahmens. Der Datenrahmen umfasst Nutzdaten ND, einen Protokollidentifikator PID, um das verwendete Kommunikationsprotokoll zu erkennen, und einen Prüfwert CRC als Schutz gegen Übertragungsfehler.
Figur 3 zeigt eine minimale Länge eines Datenrahmens, bestehend aus Protokollidentifikator PID und Prüf wert CRC, wobei der Datenrahmen hier keine Nutzdaten aufweist. Der Protokollidentifikator PID und der Prüfwert CRC haben beispielsweise jeweils eine Länge von 2 Byte.
Figuren 4 und 5 zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Datenrahmens. In Figur 4 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, das einen Datenrahmen mit Nutzdaten ND mit einer Länge von z.B. 1 Byte und einem Prüfwert CRC mit einer Länge von 2 Byte zeigt. Es handelt sich dabei um einen Datenrahmen, welcher nicht mehr innerhalb einer Definition des verwendeten primären Kommunikationsprotokolls liegt. Wenn dieser Datenrahmen von einer untergeordneten Einheit, z.B. SIM-Karte 10, empfangen wird, dann erkennt allein die elektronische Schaltung der SIM-Karte 10, dass es sich um einen erfindungsgemäßen Datenrahmen handelt, welches nicht der Definition des verwendeten Kommunikationsprotokolls entspricht und erfindungsgemäß für einen entsprechenden Steuerungszweck, wie z.B. einen Neustart der SIM-Karte, verwendet wird. Weitere Beispiele für eine Steuerung wären das Ein-/ Ausschalten einer Versorgungsspannung der SIM-Karte 10 oder ein Auslösen eines Interrupts.
Die erfindungsgemäße Wirkung ist, dass eine untergeordnete Einheit mittels eines Datenrahmens gesteuert wird, wobei der erfindungsgemäße Datenrahmen nicht der Definition des verwendeten primären Kommunikationsprotokolls entspricht und den Datenrahmen direkt mittels der Einheit, wel- che den Datenrahmen empfängt, z.B. wie hier die SIM-Karte 10, erkannt und ausgewertet wird. Wichtig ist, dass mittels des Prüfwerts CRC sichergestellt wird, dass es sich bei dem Datenrahmen um keinen zufällig gesendeten Datenrahmen handelt, sondern, dass der Prüfwert CRC für eine Einheit, die den Datenrahmen empfängt, z.B. die SIM-Karte 10, sicherstellt, dass der Datenrahmen mit Wissen und Wollen einer sendenden Einheit, wie hier z.B. die CPU 6, erzeugt und abgesendet wurde.
Figur 5 zeigt als weiteres erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel einen weiter verkürzten Datenrahmen, der nur mehr den Prüf wert CRC aufweist. Eine empfangende Einheit, z.B. die SIM-Karte 10, erkennt anhand des Prüfwertes CRC, dass es sich um keinen Übertragungsfehler bei dem Datenrahmen handelt. Der Datenrahmen in Figur 5 kann z.B. dazu verwendet werden, um einen Betriebszustand z.B. der SIM-Karte 10 auszulesen und an z.B. die CPU 6 zurückzusenden. Dazu erzeugt die SIM-Karte 10 einen erfindungsgemäßen Datenrahmen mit einer Länge von z.B. 3 Byte, welcher an die CPU 6 zurückgesendet wird. Der Datenrahmen umfasst beispielsweise 1 Byte mit Nutzdaten und 2 Byte für den Prüfwert CRC. Nachdem es sich dabei um einen erfindungsgemäßen Datenrahmen handelt, kann die CPU 6 den Daten- rahmen mittels ihrer eigenen elektronischen Schaltung erkennen und auswerten, ohne dass dazu die Unterstützung eines Programms, z.B. eines Betriebssystems, nötig ist. Dieses Auslesen des Betriebszustands kann insbesondere bei eingebetteten Systemen vorteilhaft eingesetzt werden, da bei diesen Systemen eine Überwachung des Betriebszustands nur mit einem sehr hohen Aufwand möglich ist.
Alternativ zur oben beschriebenen erfindungsgemäßen Lösung besteht zur Steuerung und Überwachung der ersten Einheit durch die zweite Einheit die Möglichkeit, dass wenn das primäre Kommunikationsprotokoll über ein Feld für einen Protokollidentif ikator zur Identifikation eines Unterkomrnunikati- onsprotokolls verfügt, dann kann für den Protokollidentif ikator ein Wert bestimmt werden, der zusammen mit dem primären Kommunikationsprotokoll rein mittels einer elektronischen Schaltung ohne Unterstützung durch ein Programm erkannt wird. Das stellt dann eine Steuerung oder Überwachung der ersten Einheit mittels des Unterkommunikationsprotokolls innerhalb des primären Kommunikationsprotokolls dar. Bei Erkennung des Pro- tokollidentifikators für das Unterkommunikationsprotokoll sind alle oben beschriebenen Funktionen möglich, z.B. neu starten, abschalten, einschalten oder anfordern eines Betriebszustands der ersten Einheit. Allerdings stellt diese Alternative höhere technische Anforderungen an die Umsetzung, als die oben beschriebene erfindungsgemäße Lösung eine Steuer- oder Überwa- chungsfunktipn mittels einer kurzen Länge des erfindungsgemäßen Datenrahmens zu realisieren.
Bezugszeichenliste
2 erste Platine
4 zweite Platine
6 CPU der ersten Platine
8 Schnittstelle
10 SIM-Karte
12 Prozessor für spezielle Aufgaben, z.B. Verschlüsselung 14 CPU der zweiten Platine
ND Nutzdaten
PID Protokollidentifikator
CRC Prüfwert als Schutz gegen Übertragungsfehler

Claims

Verfahren zum Steuern einer ersten Einheit (8, 10, 12, 14) durch eine zweite Einheit (6),
wobei die erste Einheit (8, 10, 12, 14) mit der zweiten Einheit(6) elektrisch leitend verbunden ist,
wobei die erste (8, 10, 12, 14) und die zweite (6) Einheit auf der Grundlage eines primären Kommunikationsprotokolls miteinander kommunizieren,
wobei die zweite Einheit (6) einen Datenrahmen an die erste Einheit (8, 10, 12, 14) sendet, um die erste Einheit (8, 10, 12, 14) zu steuern,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Datenrahmen nur durch eine Schaltung der ersten Einheit ohne Unterstützung eines Programms ausgewertet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenrahmen nicht durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenrahmen durch das primäre Kommunikationsprotokoll definiert ist.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenrahmen ein Feld für einen ProtokoUidentifikator eines Unterkommunikationsprotokolls verfügt, um das erste Element (8, 10, 12, 14) mittels des Unterkommunikationsprotokolls zu steuern.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenrahmen die erste Einheit (8, 10, 12, 14) insofern steuert, als dass die erste Einheit (8, 10, 12, 14) zurückgesetzt wird, indem der Datenrahmen eine Information über das Zurücksetzen der ersten Einheit enthält. "
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenrahmen die erste Einheit (8, 10, 12, 14) insofern steuert, als dass die erste Einheit (8, 10, 12, 14) abgeschaltet wird, indem der Datenrahmen eine Information über das Abschalten der ersten Einheit enthält.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Datenrahmen die erste Einheit (8, 10, 12, 14) insofern steuert, als dass die erste Einheit (8, 10, 12, 14) von der zweiten Einheit (6) aufgefordert wird einen Betriebszustand an die zweite Einheit (6) zu senden, indem der Datenrahmen eine Information über die Anforderung des Betriebszustands der ersten Einheit enthält.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass wenn die erste Einheit (8, 10, 12, 14) von der zweiten Einheit (6) aufgefordert wird den Betriebszustand an die zweite Einheit (6) zu senden, dann erzeugt die erste Einheit (8, 10, 12, 14) den Datenrahmen und sendet den Datenrahmen an die zweite Einheit (6), wobei die zweite Einheit (6) den Datenrahmen nur mittels einer eigenen Schaltung ohne Unterstützung eines Programms auswertet.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der zweiten Einheit (6) um eine zentrale Recheneinheit handelt.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der ersten Einheit (8, 10, 12, 14) um eine Recheneinheit, eine Schnittstelle zur Ein- und Ausgabe von Daten und/ oder ein Sicherheitselement handelt.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Sicherheitselement um eine SIM-Karte (10) handelt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren auf einem mobilen Kommunikationsgerät eingesetzt wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem mobilen Kommunikationsgerät um ein Mobiltelefon handelt.
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