NO317498B1 - Anordning for kommunikasjon med et baerbart datamedium - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en anordning for å kommunisere med et bærbart datamedium i en kommunikasjon som minst anvender ett strømsignal som er levert fra en elektrisk energikilde, et kontrollsignal og et dataover-føringssignal.

Det bærbare mediet kan typisk være et chip-kort som inkorporerer en mikroprosessor eller mikrotvunnede logiske kretser som definerer områder hvis tilgang er kontrollert og som således kan inneholde hemmelig informasjon så som kryptografiske nøkler (se for eksempel det bærbare objektet som er beskrevet i U.S.-patentet 4 211 919).

Patents abstract of Japan, bind 95 nr. 006, 31. juli 1995 samt JP-A-07 084687 A (Seiko Epson Corp.), 31. mars 1995 oppviser en anordning for kommunikasjon med et bærbart kort, hvor, når kort-utstøtning detekteres, et dataoverførings-trinn blir avbrutt i samsvar med en forhåndsbestemt sekvensering, og krafttilførselen for kortet blir også avbrutt.

Videre viser EP-A-0 371 383 (Kabushi Kaisha Toshiba) hvordan krafttilførsel til en fremvisningsskjerm avbrytes når fråkopling av krafttilførselen detekteres; en kondensator er innkoplet i kraftledningens utgang etter kraftforsynings-bryteren.

EP-A-0 717 341 (IBM) viser hvordan et dataoverførings-trinn settes på vent og en kort-kraftforsyning avbrytes når et problem (for høy strøm) detekteres i kort-kraftforsyningen.

Målet med oppfinnelsen er å frembringe en ny løsning på det generelle problemet med sekvensieringen av signalene, spesielt for å imøtekomme stan-dardene som følges i dette tilfellet (for eksempel ISO standard 7816-3). Det gjør det mulig, på en enkel måte, å imøtekomme de selvmotsigende kravene om å detektere avbrudd av strømsignalet som følge av at det bærbare datamediet frakoples og om å fortsette å levere dette signalet til det bærbare datamediet i en gitt tidsperiode etter denne detekteringen.

For dette formålet omfatter anordningen ifølge oppfinnelsen : av-bruddsanordninger som er plassert mellom den elektriske energikilden og det bærbare datamediet og som styres av det sistnevnte slik at de avbryter leveringen av strømsignalet til det bærbare datamediet fra den elektriske energikilden dersom det bærbare datamediet ikke samarbeider med anordningen og slik at de muliggjør denne leveringen dersom det bærbare datamediet samarbeider med anordningen; - energilagringsanordninger som er konstruert for å lagre den elektriske energien som mottas fra den elektriske energikilden, og som er koplet til en strømkildeinngang i det bærbare datamediet for å levere dette strømsignalet til det sistnevnte i en forut bestemt tidsperiode som etterfølger et avbrudd av denne leveringen av strømsignalet fra den elektriske energikilden; - dataprosesseringsanordninger som er konstruert for å sikre overførin-gen av signalene til det bærbare datamediet i en forut bestemt sekvensiering, og for å avbryte denne overføringen i en forut bestemt sekvensiering, samt å detektere avbrudd i leveringen av strømsignalet fra den elektriske energikilden og deretter trigge avbryting av de andre signalene i den forut bestemte rekke-følgen mens strømsignalet leveres fra energilagringsanordningen.

Andre detaljer og fordeler ved oppfinnelsen vil vise seg i den følgende beskrivelsen av flere foretrukne, men ikke begrensende, utførelsesformer, med henvisning til de vedføyde figurene, hvor: Figur 1 er et skjematisk diagram av anordningen ifølge oppfinnelsen; Figur 2 er et diagram av en foretrukken utførelsesform av anordningen ifølge oppfinnelsen; Figur 3 er et tidsdiagram over signalene som utveksles med et chip-kort, i henhold til ISO-standard 7816-3; og Figur 4 er et tidsdiagram over signalene som utveksles med anordning 1 ifølge oppfinnelsen og chip-kort 2 i figur 2; Figur 1 viser en anordning 1 som skal kommunisere med et bærbart datamedium 2. Anordning 1 omfatter dataprosesseringsanordninger 3 i form av en mikroprosessor eller mikrotvunnede logiske kretser, inklusive anordninger for å lagre data. Disse dataprosesseringsanordningene 3 omfatter anordninger som er konstruert for å styre kommunikasjon med det bærbare datamediet 2, og spesielt for å administrere et mangfold av signaler, som angitt nedenfor, som anvendes for å utføre denne kommunikasjonen på en slik måte at de sistnevnte dukker opp og forsvinner i en forut bestemt rekkefølge, i henhold til en hvilken som helst standard som følges. I tilfellet med en mikroprosessor omfatter disse anordningene et spesifikt program. I tilfellet med mikrotvunnede logiske kretser omfatter de spesifikke mikrotvunnede logiske kretser.

Anordning 1 omfatter også en elektrisk energikilde 4 som er tilkoplet dataprosesseringsanordningene 3 og det bærbare datamediet 2 gjennom en detektorbryter for nærvær av et bærbart datamedium 5 som er forbundet i serie med reverslåsanordningene 6. Disse reverslåsanordningene 6 er forbundet med en strømforsyningsinngang 7 i det bærbare datamediet 2 som er ment for å motta et strømsignal AL. Den elektriske energikilden 4 kan for eksempel om-fatte en spenningskilde som utgjøres av en elektrisk generator så som et bat-teri, en fotoelektrisk celle eller en kondensator med veldig høy kapasitans. I en mindre foretrukken variant av utførelsesformen er den elektriske energikilden 4 plassert utenfor anordning 1.

Detektorbryteren for nærvær av mediet 5 er slik at den lukker når det bærbare datamediet 2 er forbundet med anordning 1. Anordning 1 omfatter også energilagringsanordninger 8 som er forbundet med en utgang 14 i reverslåsanordning 6 og som er konstruert for å lagre den elektriske energien som mottas fra den elektriske energikilden 4. Reverslåsanordningene 6 er konstruert for å hindre retur av energi fra energilagringsanordning 8 til forsyningsanordning 11. De omfatter for eksempel en diode, en transistor eller en reguleringskrets som er konstruert for å utføre denne funksjonen.

Anordning 1 omfatter også en leveringsakselerator 9 som er forbundet i den ene enden med energilagringsanordning 8 og omfatter i den andre enden en terminal 10 som den er forbundet med dataprosesseringsanordningene 3 gjennom. Leveringsakselerator 9 er konstruert for å motta elektrisk energi fra energilagringsanordning 8 mens den styres av dataprosesseringsanordningene 3. Den omfatter for eksempel en motstand, en transistor eller en kombinasjon av transistorer eller en logisk port.

Den ovennevnte forsyningsanordningen 11 omfatter en inngang som er forbundet med en inngang 12 i reverslåsanordning 6 som sistnevnte selv er forbundet med detektorbryteren for nærvær av mediet gjennom, og en utgang som driveren avbruddsinngang 13 i dataprosesseringsanordningene 3. Disse anordningene er konstruert for instantant å levere den elektriske energien som finnes i terminal 12 når detektorbryteren for nærvær av mediet 5 åpnes, slik at dataprosesseringsanordningene 3 detekterer dette. De omfatter for eksempel en eller flere motstander, eller en eller flere transistorer. Disse forsyningsanordningene 11 er kun nødvendige i tilfeller hvor det i praksis ikke er mulig å oppnå en null-kapasitet (zero capacity) i terminal 12 på grunn av komponen-tene som anvendes, og hvor det således er nødvendig å frembringe denne kapasiteten.

Reverslåsanordning 6, i likhet med forsyningsanordning 11, kan erstattes med enhver annen anordning for å detektere stans av leveringen av strøm-signalet AL fra den elektriske energikilden 4 som er plassert et hvilket som helst sted i anordning 1 som muliggjør oppnåelse av denne detekteringen. Disse anordningene kan være målingsanordninger for nullstrøm mellom den elektriske energikilden 4 og energilagringsanordning 8, foreksempel ved an-vendelse av optiske eller induktive anordninger.

Anordning 1 omfatter også fortrinnsvis adapteranordninger 15 for å levere kontrollsignalene SC1 og SC2 til det bærbare datamediet 2 og for å ut-veksle et dataoverføringssignal l/O med det. Disse adapteranordningene 15 er ment å anvende disse signalene i henhold til en hvilken som helst standard som følges.

De forskjellige anordningene i anordning 1 kan naturligvis fysisk være plassert i samme enkeltkomponent som omfatter en mikroprosessor eller mikrotvunnede logiske kretser, og ikke nødvendigvis i separate komponenter.

Under drift, når det bærbare datamediet 2 er koplet til anordning 1, lukker detektorbryteren for nærvær av mediet, hvilket medfører følgende : - inngangen 12 til reverslåsanordning 6 går fra lavt til høyt nivå; - forsyningsanordning 11 viderefører dette høye energinivået til inngangen 13 i dataprosesseirngsanordning 3, og informerer den således om at det bærbare datamediet 2 er tilkoplet og at det er nødvendig å starte en prosedyre for å kommunisere med det; - energilagringsanordning 8 lades; - det bærbare datamediet 2 mottar, gjennom sin strømforsyningsinngang 7, den elektriske energien som er nødvendig for at den skal fungere; - leveringsaksellerator 9 holdes i inaktiv tilstand av dataprosesseringsanordning 2, som opererer på terminal 10; - dataprosesseringsanordning 3 klargjøres for at signalene l/O, SC1 og SC2 skal dukke opp i en forut bestemt rekkefølge, i henhold til hvilken som helst standard som følges.

Anordning 1 og det bærbare datamediet 2 er da klare til å kommunisere.

Når det bærbare datamediet 2 senere koples fra anordning 1, åpnes detekteringsbryteren for nærvær av mediet, hvilket resulterer i følgende : - inngangen 12 til reverslåsanordningen 6 går fra høyt til lavt nivå; - forsyningsanordning 11 viderefører dette lave energinivået til inngangen 13 til dataprosesseringsanordning 3, hvilket detekteres av dataprosesseringsanordning 3 som avbryter enhver pågående prosess for å trigge av-stengning av signalene l/O, SC1 og SC2 i en forut bestemt rekkefølge, i henhold til hvilken som helst standard som følges; - deretter tar leveringsakselerator 9, som styres av dataprosesseringsanordning 3 gjennom dens terminal 10, energi fra energilagringsanordning 8, hvilket bringer den elektriske energien som er tilgjengelig ved strømfor-syningsinngang 7 i det bærbare datamediet 2 til null, for å forberede for at det skal koples fra anordning 1.

I figur'2 har de elementene som er homologe med dem i figur 1 de samme referansene. Dataprosesseringsanordning 3 omfatter en mikroprosessor, den elektriske energikilden 4 omfatter to seriekoplede batterier og forsyningsanordning 11 omfatter to motstander R1 og R2 som er koplet i serie mellom terminal 12 i spenningsregulator 6 og en jording i anordning 1, idet et felles punkt for disse motstandene er koplet til terminal 13 i mikroprosessoren. Reverslåsanordning 6 omfatter en lineær spenningsregulator eller "low drop out" regulator som har den egenskapen at den gir et svakt spenningsfall ved utgangen; en identisk spenningsregulator 6A er plassert mellom den elektriske energikilden 4 og mikroprosessor 3.

Energilagringsanordningen omfatter en kondensator 8 som er forbundet mellom terminal 14 i spenningsregulatoren og jord. Leveringsakseleratoren omfatter en motstand 9 som er koplet mellom terminal 14 og mikroprosessoren.

Strømsignalet AL er representert ved et spenningssignal VCC; kontrollsignalene omfatter et klokkesignal CLK og et nullstillingssignal RST.

Det bærbare datamediet er representert ved et chip-kort 2 av kredittkort-typen.

I en foretrukken utførelsesform er anordning 1 bærbar og har samme størrelse som en chip-kort holder, mens mikroprosessor 3 også er utstyrt med en skjerm 16 og er konstruert slik at, når chip-kortet 2 er tilkoplet forbindelsen i anordning 1, skjerm 16 automatisk viser et kontoregnskap for chip-kort 2, eventuelt i tillegg til annen informasjon. Anordning 1 kan da med fordel utgjøre en personsaldoleser som ikke krever en spesiell nøkling fra brukeren.

Utveksling av data med et chip-kort innkodes generelt med ISO-standard 7816, hvor del 7816-3 angår sekvensieringen av de forskjellige signalene som sendes til chip-kortet, nemlig jordingssignalet GND, strømsignalet VCC, minne-strømsignalet VPP, klokkesignalet CLK, nullstillingssignalet RST og dataut-vekslingssignalet l/O, som vist i tidsdiagrammet i figur 3.

En ser at under etableringen av utvekslingen må signalene VCC, VPP, CLK og RST leveres i denne rekkefølgen; VPP, som vanligvis ikke anvendes, blir da kortsluttet ved sammenkopling med VCC. På slutten av utvekslingen må de ovennevnte signalene forsvinne i omvendt rekkefølge.

I figur 4 definerer en "kortnærværs"-kurve posisjonen til chip-kort 2 relativt til anordning 1 (tilkoplet eller frakoplet), og en annen "punkt 12"-kurve definerer endringen i spenning ved punkt 12 i figur 2. Til slutt representerer et tredje diagram flere overlappende kurver. Når chip-kort 2 er tilkoplet, dukker signalene VCC, l/O, CLK og RST opp suksessivt, og når kortet frakoples, forsvinner disse signalene i omvendt rekkefølge.

Mens sekvensieringen av signalene idet de dukker opp styres av et spesifikt program i mikroprosessoren, involverer sekvensieringen av signalene idet de forsvinner også de elektroniske anordningene i figur 2.

Kurven til spenningssignalet VCC omslutter alle de andre kurvene. Når kortet fjernes, avtar det i to faser som svarer til to suksessive tidskonstanter: x1 =1000 us og t2 = 50 us, i overensstemmelse med en fallgrense pålagt av ISO-standard 7816-3 og representert i figuren : VCC < 0,4 V etter 500 ^s etter at kortet er fjernet.

Det faktum at signalene l/O, RST og CLK er produsert fra en spenning i mikroprosessoren, som selv er produsert fra spenningen VCC som er levert til den sistnevnte, garanterer at deres nivåer alltid er lavere enn VCC sitt nivå. Motstandene R1 og R2 gjør det mulig, sammen med spenningsregulator 6, å detektere at et kort fjernes. Kondensator 8 gjør det mulig å fortsette å levere strøm til chip-kort 2 når signalene l/O, RST og CLK er satt til null, hvilket inn-treffer i fasen med tidskonstanten x1, og motstand 9, sammen med mikroprosessoren, gjør det mulig å akselerere fallet i VCC etter denne nullstillingen, i fasen med tidskonstanten x2.

Claims (3)

1. Anordning for å kommunisere med et bærbart datamedium i en kommunikasjon som i det minste anvender et strømsignal (AL) som leveres fra en elektrisk energikilde (4), et kontrollsignal (SC1) og et dataoverføringssignal (l/O), karakterisert ved at den omfatter: - avbrudd san ordn inger (5) som er plassert mellom den elektriske energikilden og det bærbare datamediet og som styres av det sistnevnte slik at de avbryter leveringen av strømsignalet (AL) til det bærbare datamediet fra den elektriske energikilden (4) dersom det bærbare datamediet 2 ikke samarbeider med anordningen (1), og slik at de tillater denne leveringen dersom det bærbare datamediet 2 samarbeider med anordningen (1); - energilagringsanordninger (8) som er konstruert for å lagre den elektriske energien som mottas fra den elektriske energikilden (4), og som er koplet til en strømforsyningsinngang (7) i det bærbare datamediet (2) for å levere dette strømsignalet til det sistnevnte i en forut bestemt tidsperiode som etterfølger et avbrudd av nevnte levering av strømsignalet (AL) fra den elektriske energikilden (4); - dataprosesseringsanordninger (3) som er konstruert for å sikre over-føring av nevnte signaler (AL, SC1 og l/O) til det bærbare datamediet i en forut bestemt rekkefølge, og for å avbryte denne overføringen i en forut bestemt rek-kefølge, samt å detektere avbrudd i leveringen av strømsignalet (AL) fra den elektriske energikilden (4) og deretter trigge avbryting av de andre signalene (SC1, l/O) i henhold til nevnte forut bestemte rekkefølge mens strømsignalet leveres fra energilagringsanordningen.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter reverslåsanordninger (6) som er plassert mellom avbruddsanordningene (5) og energilagringsanordningene og som er konstruert for å hindre retur av elektrisk energi fra energilagringsanordningene til avbruddsanordningene (5).

3. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at den omfatter forsyn ingsanordninger (9) som er konstruert for å motta energi fra energilagringsanordningen (8) når nevnte avbrudd av de andre signalene (SC1, l/O) i den forut bestemte rekkefølge er utført, idet forsyningsanordningene styres av dataprosesseringsanordningen (3).