DE102004044836A1

DE102004044836A1 - Kontaktlose IC-Karte und Kommunikationsprotokoll-Umschaltverfahren

Info

Publication number: DE102004044836A1
Application number: DE102004044836A
Authority: DE
Inventors: Ki-Yeol Kim
Original assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Current assignee: Samsung Electronics Co Ltd
Priority date: 2003-09-15
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2005-04-14
Also published as: CN1607545A; FR2859846A1; KR100560770B1; US20110183635A1; CN100435169C; FR2859846B1; KR20050027377A; US7929642B2; JP2005094760A; US20050056704A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine kontaktlose IC-Karte und auf ein zugehöriges Kommunikationsprotokoll-Umschaltverfahren. DOLLAR A Erfindungsgemäß sind ein analoger Schnittstellenblock (180), welcher ein empfangenes Hochfrequenzsignal gemäß einer ersten Mehrzahl von Kommunikationsprotokollen in eine entsprechende Mehrzahl von Versionen demoduliert, eine Steuerschaltung (140), welche ein Protokoll aus einer zweiten Mehrzahl von Kommunikationsprotokollen auswählt, und ein universeller asynchroner Empfänger/Sender (160) vorhanden, welcher eine der demodulierten Versionen des Hochfrequenzsignals gemäß dem ausgewählten Protokoll auswählt. DOLLAR A Verwendung in der IC-Kartentechnologie.

Description

Die Erfindung betrifft eine kontaktlose IC-Karte (Karte mit integriertem Schaltkreis) und ein zugehöriges Kommunikationsprotokoll-Umschaltverfahren.

Datenübertragungssysteme sind allgemein bekannt und weit verbreitet, um Informationen auszutauschen und Transaktionen mit entfernt angeordneten tragbaren Datengeräten auszuführen. Solche tragbaren Datengeräte werden allgemein als Karten, Smartcards, d.h. intelligente Karten, oder Etiketten (Tags) bezeichnet. Analog werden zugehörige Datenübertragungsanschlüsse allgemein als Kartenleser bezeichnet. In einem entsprechenden Datenübertragungssystem beginnt eine Transaktion, wenn eine Karte in ein Erregungsfeld des Anschlusses bzw. Lesegerätes gelangt. Insbesondere erzeugt der Anschluss ein Energiesignal und ein Datensignal, das auch als Informationssignal bezeichnet wird, und überträgt das Informationssignal unter Verwendung eines Trägersignals. Es sind die Detektion und der Empfang des Trägersignals, welche die Karte aus der Ferne mit Energie versorgen und es der Karten schaltung erlauben, ihre bestimmungsgemäßen Funktionen auszuführen.

Aus der Ferne, d.h. kontaktlos, mit Energie versorgte Datengeräte, d.h. Karten, können benutzt werden, um eine Vielzahl von Anforderungen einschließlich Diebstahlschutz, Personen- oder Materialidentifikation, Personen- oder Materialsteuerung, automatische Beförderungskostenerhebung, Aufzeichnung und Steuerung von Geld- und Diensttransaktionen usw. durchzuführen. Während Identifikations(ID)-Etiketten nicht so komplex sein brauchen, können sogenannte intelligente Karten bzw. Smartcards komplexer ausgeführt sein und einen oder mehrere Prozessoren sowie lokalen Speicher zum Speichern und Verarbeiten von Informationen umfassen. Eine besondere Art von kontaktlosen IC-Karten oder Smartcards ist als Vicinity(Umgebungs)-Karte bekannt und benutzt ein Kommunikationsprotokoll, das als ISO/IEC 14443 Standard bezeichnet wird. Physikalische Eigenschaften einer IC-Vicinitykarte sind ihre Hochfrequenzenergieschnittstelle und Hochfrequenzsignalschnittstelle, und ihr Initialisierungs-, Antikollisions- und Übertragungsprotokoll ist im Standard ISO/IEC 14443 festgelegt. Insbesondere werden zwei Kommunikationssignalschnittstellen im Standard ISO/IEC 14443 beschrieben, die als Typ-A und Typ-B bezeichnet werden.

Bei der Schnittstelle vom Typ-A wird eine Schnittstellenfunktion zwischen einem Kartenleser oder einem Anschluss und einer IC-Karte unter Verwendung der Technik einer 100%-Modulation des Hochfrequenzbetriebsfeldes durch Amplituden-/Phasenumtastung (ASK) durchgeführt und zu übertragende Daten werden in einem Format eines modifizierten Millercodes codiert. Bei einer Schnittstelle vom Typ-B wird eine Schnittstellenfunktion zwischen einem Kartenleser oder einem Anschluss und einer IC-Karte mit einer 10%-Modulation durch ASK durchgeführt und zu übertragende Daten werden in einem Format eines NRZ-L-Codes codiert, d.h. eines Codes ohne Rückkehr zum Nullpegel. Da die Typ-A- und die Typ-B-Schnittstelle ausführlich im ISO/IEC 14443 Standard beschrieben sind, kann hier auf eine detaillierte Beschreibung derselben verzichtet werden.

Herkömmliche IC-Karten unterstützen entweder eine Typ-A-Schnittstelle oder eine Typ-B-Schnittstelle. Da sich, wie oben ausgeführt, die Kodierung und Modulation der Typ-A-Schnittstelle und der Typ-B-Schnittstelle unterscheiden, kann eine IC-Karte, die eine der beiden Kommunikationssignalschnittstellen unterstützt, nur in einem Kartenleser betrieben werden, welcher die korrespondierende Kommunikationssignalschnittstelle unterstützt. Unterstützt ein Kartenleser das Typ-A-Kommunikationsprotokoll, dann ist es unmöglich, ihn mit einer IC-Karte zu benutzen, die nur eine Typ-B-Schnittstelle unterstützt, und umgekehrt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine IC-Karte anzugeben, die sowohl an ein Typ-A-Kommunikationsprotokoll und/oder an ein Typ-B-Kommunikationsprotokoll angepasst werden kann, sowie ein zugehöriges Kommunikationsprotokoll-Umschaltverfahren zur Verfügung zu stellen.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch eine IC-Karte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1, 8, 9 oder 10 und durch ein Kommunikationsprotokoll-Umschaltverfahren mit den Merkmalen des Patentanspruchs 18.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Es zeigen:
1 ein schematisches Blockschaltbild einer kontaktlosen IC-Karte,
2 ein Blockschaltbild eines analogen Schnittstellenblocks aus 1,
3 ein Signalverlaufsdiagramm für Signale, die von einer Demodulatorschaltung aus 2 in einer Typ-A-Kommunikation demoduliert werden,
4 ein Signalverlaufdiagramm für Signale, die von einer Demodulatorschaltung aus 2 in einer Typ-B-Kommunikation demoduliert werden,
5 ein detaillierteres Blockschaltbild eines universellen asynchronen Empfängers/Senders (UART) aus 1,
6 ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren kontaktlosen IC-Karte und
7 ein detaillierteres Blockschaltbild eines universellen asynchronen Empfängers/Senders (UART) aus 6.
Bei der Entwicklung der Erfindung wurde das Problem beim Stand der Technik erkannt, dass eine IC-Karte vom Vicinitytyp entweder eine Typ-A-Schnittstelle oder eine Typ-B-Schnittstelle unterstützt, aber nicht beide Schnittstellen. Dies ist ein Problem, wenn versucht wird, eine IC-Karte des einen Schnittstellentyps mit einem Kartenleser des anderen Schnittstellentyps zu betreiben. Das Problem kann vermieden werden, wenn eine IC-Karte und/oder ein Kartenleser zur Verfügung gestellt wird/werden, der/die für die Typ-A-Schnittstelle und die Typ-B-Schnittstelle kompatibel ist/sind. Nachfolgend werden die Begriffe „Kommunikationssignalschnittstelle" und „Kommunikationsprotokoll" gleichbedeutend benutzt.
1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen kontaktlosen IC-Karte. Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die kontaktlose IC-Karte 100 eine zentrale Verarbeitungseinheit 120 mit einem Betriebssystem, nachfolgend als CPU 120 bezeichnet, ein Sende-/Empfangs(TRX)-Protokollsteuerregister 140, einen kontaktlosen universellen asynchronen Empfänger/Sender (UART) 160 und einen analogen Schnittstellenblock 180.
Um ein Hochfrequenzsignal zu senden/empfangen, wird der Typ der Kommunikationssignalschnittstelle im Register 140 gesetzt, beispielsweise anfänglich durch ein Betriebsprogramm der kontaktlosen IC-Karte 100. Ist das Register 140 gesetzt, dann arbeiten der UART 160 und der analoge Schnittstellenblock 180 entsprechend. Das TRX-Protokollsteuerregister 140 steuert eine Protokollübertragungsrate, ein Fehlerverifizierungsverfahren, je eine Benachrichtigung über Start und Ende des UART-Sendens/Empfangens usw. Der UART 160 codiert die zu übertragenden Daten von der CPU 120 gemäß der entsprechenden Kommunikationssignalschnittstelle, die im Register 140 gesetzt worden ist, was nachfolgend als ausgewählter Schnittstellentyp bezeichnet wird, und gibt die codierten Daten an den analogen Schnittstellenblock 180 aus, z.B. ein Bit nach dem anderen. Der analoge Schnittstellenblock 180 moduliert die vom UART 160 ausgegebenen Daten gemäß dem ausgewählten Schnittstellentyp und gibt dann die modulierten Daten über eine Antenne 200 aus. Entsprechend demoduliert der analoge Schnittstellenblock 180 ein Hochfrequenzsignal, das über die Antenne 200 empfangen wird, gemäß dem ausgewählten Schnittstellentyp und der UART 160 speichert temporär eine Ausgabe des analogen Schnittstellenblocks 180 gemäß dem ausgewählten Schnittstellentyp. Die gespeicherten Daten werden an die CPU 120 übertragen.
2 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des analogen Schnittstellenblocks 180 aus 1 gemäß wenigstens einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus 2 ersichtlich ist, umfasst der analoge Schnittstellenblock 180 eine Spule 401, einen variablen Kondensator 409, einen Gleichrichter 402, einen DC-Nebenschlussregler 403, einen Typ-B-Demodulator 405, eine Rücksetzschnittstelle 407, einen Typ-A-Demodulator 404, einen Taktextrahierer 406 und einen ISO-Modulator 408. Der Gleichrichter 402 wandelt ein Wechselspannungssignal in eine Gleichspannung und ist elektronisch mit der Spule 401 verbunden. Basierend auf der vom Gleichrichter 402 ausgegebenen Gleichspannung erzeugt der DC-Nebenschlussregler 403 eine Versorgungsspannung VDD, welche erforderlich ist, um die internen Schaltungen der IC-Karte 100 zu treiben. Der Typ-A-Demodulator 404, d.h. für 100% ASK-Modulation, demoduliert Empfangsinformation, die in einem über die Spule 401 empfangenen Wechselspanungssignal enthalten ist, und der Typ-B-Demodulator 405, d.h. für 10% ASK-Modulation, demoduliert Empfangsinformation, welche in der Ausgabe des Gleichrichters 402 enthalten ist.
3 zeigt Signale, die von den Demodulatorschaltungen 404 und 405 demoduliert werden, wenn HF-Signale von einem Kartenleser mit einer Typ-A-Schnittstelle empfangen werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. 4 zeigt Signale, die von den Demodulatorschaltungen 404 und 405 demoduliert werden, wenn HF-Signale von einem Kartenleser mit einer Typ-B-Schnittstelle empfangen werden, gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie aus 3 ersichtlich ist, haben die von den Demodulatoren 404 und 405 demodulierten Signale den gleichen Signalverlauf, wenn die Hochfrequenzsignale vom Kartenleser mit der Typ-A-Schnittstelle empfangen werden. Wie aus 4 ersichtlich ist, behält das Signal, welches vom Demodulator 404 demoduliert wird, einen konstanten Pegel, während das Signal, das vom Demo dulator 405 demoduliert wird, einen demodulierten Signalverlauf hat, der charakteristisch für die Typ-B-Schnittstelle ist, wenn die Hochfrequenzsignale vom Kartenleser mit der Typ-B-Schnittstelle empfangen werden.
Wie wiederum aus 2 ersichtlich ist, ist der Taktextrahierer 406 ausgeführt, um ein Taktsignal RF_CLK aus dem über die Spule 401 empfangenen Wechselspannungssignal zu extrahieren, und die Rücksetzschnittstelle 407 ist ausgeführt, um ein Rücksetzsignal RST basierend auf der Ausgabe des Gleichrichters 402 zu erzeugen. Der ISO-Modulator 408 moduliert Daten TX_A/B, die vom UART 160 gemäß dem ausgewählten Schnittstellentyp ausgegeben werden.
5 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des universellen asynchronen Empfängers/Senders (UART) 160 gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der UART 160 umfasst hierbei einen Sende- /Empfangssteuerblock (TRX-Steuerblock) 161, ein Schieberegister 162, einen Codewandlungsblock 163, einen Timing- und Steuerblock 164, einen Paritätssteuerblock 165, einen CRC-Block 166 und einen Kopfdetektorblock 167.
Wie aus 5 ersichtlich ist, überträgt die CPU 120 Steuersignale, welche einen Protokollaufbau und ein Treiben des UART, einen Sende- /Empfangsmodus, eine Sende-/Empfangsrate, ein Fehlerbehandlungsverfahren, eine Protokollimplementierungsoption, eine Sende-/Empfangs-ende-Steuerung usw. betreffen, an den TRX-Steuerblock 161. Der TRX-Steuerblock 161 steuert einen Ablauf des UART-Betriebs. Übertragungsdaten werden aus dem Schieberegister 162 geschoben, z.B. periodisch aus der LSB-Position beispielsweise um ein Bit nach dem anderen, und dann an einen Sendecodewandlungsblock 163a übertragen. Der Sendecodewandlungsblock 163a wandelt die eingegebenen Übertragungsdaten in codierte Daten gemäß dem ausgewählten Schnittstellentyp. Die auf diese Weise gewandelten codierten Daten werden vom analogen Schnittstellenblock 180 moduliert und die modulierten Signale werden über die Antenne 200 an den Kartenleser oder den Anschluss übertragen. Ist die Typ-A-Kommunikations-signalschnittstelle ausgewählt, dann addiert der Sendecodewandlungsblock 163a Paritätsinformationen, die vom Paritätssteuerblock 165 erhalten werden, zu den vom Schieberegister 162 ausgegebenen Daten.
Das über die Antenne 200 empfangene Hochfrequenzsignal wird individuell durch die Demodulatoren 404 und 405 des analogen Schnittstellenblocks 180 demoduliert, was zu einer Mehrzahl von demodulierten Ausführungen des Hochfrequenzsignals führt, und die demodulierten Signale werden dann zum Codewandlungsblock 163 übertragen. Modifizierte Spiegelcodesignale, die vom Demodulator 404 demoduliert werden, werden von einem Empfangscodewandlungsblock 163b in NRZ-L-Codes umgewandelt. Eine Auswahlschaltung 163c gibt selektiv eine Ausgabe des Empfangscodewandlungsblocks 163b und das vom Demodulator 405 demodulierte Signal gemäß der ausgewählten Schnittstelle aus. Die vom Codewandlungsblock 163 ausgegebenen Daten werden in das Schieberegister 162 eingegeben, z.B. an der LSB-Position und beispielsweise ein Bit nach dem anderen. Wird das Schieberegister voll, beispielsweise mit Daten, die eine Einheit von einem Byte repräsentieren, dann werden die im Schieberegister 162 gespeicherten Daten an die CPU 120 übertragen. Ist das Schieberegister 162 beispielsweise vollständig gefüllt, dann gibt der TRX-Steuerblock 161 ein Interruptsignal an die CPU 120 aus und die CPU 120 übernimmt dann in Reaktion auf das Interruptsignal die im Schieberegister 162 gespeicherten Daten.
Der Takt- und Zeitsteuerblock 164 empfängt ein Taktsignal vom analogen Schnittstellenblock 180 und erzeugt gesteuert vom TRX-Steuerblock 161 ein Taktsignal für den UART 160. Ist die Typ-A-Schnittstelle ausgewählt, dann stellt der Paritätssteuerblock 165 fest, ob ein Paritätsfehler während eines Empfangsvorgangs aufgetreten ist oder nicht und erzeugt dann die Paritätsinformation in Bezug auf die Übertragungsdaten während eines Übertragungsvorgangs. Der zyklische Redundanzüberprüfungsblock (CRC-Block) 166 ist ausgeführt, um zu bestimmen, ob ein Fehler in den übertragenen Daten aufgetreten ist oder nicht. Der Kopfdetektorblock 167 empfängt die vom analogen Schnittstellenblock 180 demodulierten Signale und detektiert Kopfinformationen eines augenblicklichen Eingabesignals, beispielsweise SOF-Informationen im Falle einer Typ-B-Schnittstelle. Der TRX-Steuer-block 161 steuert das Schieberegister 162 gemäß dem detektierten Ergebnis des Kopfdetektorblocks 167.
Ist die kontaktlose IC-Karte 100 auf den Typ-A der Kommunikationssignalschnittstelle gesetzt, dann kann die kontaktlose IC-Karte 100 nur mit einem Kartenleser kommunizieren, der eine Typ-A-Kommunikationssignalschnittstelle hat und umgekehrt. In anderen Worten ausgedrückt, neben der Fähigkeit, mit jeder Schnittstelle arbeiten zu können, arbeitet die kontaktlose IC-Karte 100 nur mit der einen oder der anderen Schnittstelle, bis eine Änderung im Setzzustand des Registers 140 vorgenommen wird. Entsprechend umfasst eine alternative Anordnung der kontaktlosen IC-Karte eine optionale Umschaltfähigkeit, um die im Register 140 gesetzte Kommunikationssignalschnittstelle zwischen dem A-Typ und dem B-Typ umzuschalten, beispielsweise periodisch. Mit einer solchen Umschaltfähigkeit ist es möglich, mit einem Kartenleser mit der B-Typ-Schnittstelle und mit einem Kartenleser mit der A-Typ-Schnittstelle zu kommunizieren. Ein solche Umschaltfähigkeit kann beispielsweise durch zusätzliche Hardware, wie einen gestrichelt in 1 als optional dargestellten Zeitgeber 121, oder Software, die beispielsweise in der CPU 120 läuft, zur Verfügung gestellt werden.
6 zeigt ein schematisches Blockschaltbild einer weiteren erfindungsgemäßen kontaktlosen IC-Karte. Wie aus 6 ersichtlich ist, um fasst die kontaktlose IC-Karte 300 eine zentrale Verarbeitungseinheit 320 mit einem Betriebssystem, nachfolgend als CPU 360 bezeichnet, ein Sende-/Empfangsprotokollsteuerregister (TRX-Protokollsteuerregister) 340, einen universellen asynchronen Empfänger/Sender (UART) 360, einen analogen Schnittstellenblock 380 und ein Flagregister 400.
Die kontaktlose IC-Karte 300 führt die nachfolgenden Prozesse aus, bevor eine Kommunikationssignalschnittstelle gesetzt wird. Zuerst wird die kontaktlose IC-Karte gesteuert von der CPU 320 in einen Empfangsmodus gesetzt, um Hochfrequenzsignale vom Typ-A oder Typ-B zu empfangen. Dann wird eine Basisoption des UART 360 gesetzt und der UART 360 wird angesteuert. Dieser Zustand ist ein Kommunikationsbereitschaftszustand zwischen der kontaktlosen IC-Karte und einem Kartenleser, dessen Kommunikationssignalschnittstelle nicht bekannt ist. Überträgt ein Kartenleser ein Hochfrequenzsignal, dann wird das empfangene Hochfrequenzsignal durch den analogen Schnittstellenblock 380 individuell gemäß den beiden Typ-A- und Typ-B-Schnittstellen demoduliert, was zu einer Mehrzahl von demodulierten Versionen des Hochfrequenzsignals führt, und die ersten und zweiten demodulierten Signale werden zum UART 360 übertragen.
Der UART 360 bestimmt den Schnittstellentyp in Abhängigkeit davon, zu welchem das Hochfrequenzsignal konform ist, basierend auf wenigstens einem der demodulierten Signale und überträgt den identifizierten Typ zum Flagregister 400. Schließlich setzt die CPU 320 Werte im Register 340 gemäß dem im Flagregister 400 gespeicherten Wert, der mit dem identifizierten Typ korrespondiert.
Danach kommuniziert die kontaktlose IC-Karte 300 mit einem Anschluss gemäß dem identifizierten Schnittstellentyp. Werden Hochfrequenzsignale von einer anderen Kommunikationssignalschnittstelle empfangen, dann wechselt der UART 360 adaptiv den im Flagregister 400 gespei cherten Wert und die CPU 320 schaltet adaptiv die Kommunikationssignalschnittstelle gemäß dem veränderten Wert um.
In der kontaktlosen IC-Karte 300 ist der analoge Schnittstellenblock 380 aus 6 mit einer Struktur aufgebaut, welche im Wesentlichen identisch zu der in 2 dargestellten Struktur ist. Deshalb wird hier auf eine erneute detaillierte Beschreibung verzichtet.
7 zeigt ein detaillierteres Blockschaltbild des universellen asynchronen Empfängers/Senders (UART) aus 6 in einer möglichen erfindungsgemäßen Realisierung. Der UART 360 umfasst in diesem Fall einen Sende-/Empfangssteuerblock (TRX-Steuerblock) 361, einen Schieberegisterblock 410, einen Codewandlungsblock 412, einen Kopfdetektor 367, einen Paritätssteuerblock 368, einen Takt- und Zeitsteuerblock 369 und einen CRC-Block 420.
Wie aus 7 ersichtlich ist, werden die Übertragungsdaten gesteuert vom TRX-Steuerblock 361 aus einem Sendeschieberegister 362 im Block 410 geschoben, beispielsweise aus der LSB-Position z.B. periodisch um ein Bit nach dem anderen, und zu einem Sendecodewandlungsblock 363 im Block 412 übertragen. Der Sendecodewandlungsblock 363 wandelt die Übertragungsdaten in codierte Daten gemäß dem ausgewählten Schnittstellentyp. Die gewandelten codierten Daten werden durch einen ISO-Modulator des analogen Schnittstellenblocks 380, entsprechend dem ISO-Modulator 408 von 2, moduliert und die modulierten Signale werden über die Antenne 200 zum Kartenleser oder zum Anschluss übertragen.
Die über die Antenne 200 von der kontaktlosen IC-Karte 300 empfangenen Signale werden, wie im Beispiel von 2, individuell von den Demodulatoren 404 und 405 des analogen Schnittstellenblocks 380 in Codes vom Typ-A und vom Typ-B demoduliert. Die vom Demodulator 404 demodulierten Signale werden über einen Empfangscodewandlungsblock 364 des Blocks 412 in Daten vom NRZ-L-Code gewandelt und die gewandelten Daten werden einem Typ-A-Schnittstellen-Empfangsschieberegister 365 im Block 410 zugeführt. Die vom Demodulator 405 demodulierten Signale werden ohne Wandlung einem Typ-B-Schnittstellen-Empfangsschieberegister 366 zugeführt. Der Kopfdetektorblock 367 detektiert, ob SOF-Informationen in einem Kopfteil des vom Demodulator 404 demodulierten Signals enthalten sind oder nicht. Der TRX-Steuerblock 361 setzt einen Wert des Flagregisters 400 gemäß dem detektierten Ergebnis.
Der Paritätssteuerblock 368 bestimmt, ob ein Paritätsfehler vorliegt oder nicht, wenn die kontaktlose IC-Karte auf eine Typ-A-Schnittstelle gesetzt ist, und erzeugt Paritätsinformationen bezüglich der Übertragungsdaten während eines Übertragungsvorgangs. Der Takt- und Zeitsteuerblock 369 empfängt ein Taktsignal vom analogen Schnittstellenblock 380 und erzeugt ein Taktsignal für den UART 360. Der CRC-Block 420 ist ausgeführt, um zu überprüfen, ob ein Fehler in den übertragenen Daten vorliegt oder nicht.
Im Gegensatz zur kontaktlosen IC-Karte 100 kommuniziert die kontaktlose IC-Karte 300 nicht mit dem Kartenleser gemäß einer vorher gesetzten, im Register 340 gespeicherten Schnittstelle, sondern kommuniziert mit dem Karteleser nach der Analyse in Echtzeit der vom Kartenleser übertragenen Hochfrequenzsignale und setzt den Schnittstellentyp im Register 340 adaptiv gemäß dem Analyseergebnis. Der ausgewählte Schnittstellentyp wird in Echtzeit umgeschaltet, um zu dem des Kartenlesers zu passen.
Bei einer Typ-A-Kommunikation überträgt der Kartenleser beispielsweise ein kurzes Rahmensignal als Befehl REQA (26H oder 0110010B) an die kontaktlose IC-Karte 300. Jeder der Demodulatoren 404 und 405 des analogen Schnittstellenblocks 380 demoduliert das zugeführte kurze Rahmensignal. Wie oben im Zusammenhang mit den 3 und 4 ausgeführt, haben die individuell von den Demodulatoren 404 und 405 demodulierten Signale die gleiche Signalform, wenn Hochfrequenzsignale vom Typ-A empfangen werden. Die vom Demodulator 404 demodulierten Signale werden vom Codewandlungsblock 364 von modifizierten Spiegelcodes in NRZ-L-Codes gewandelt. Zur gleichen Zeit detektiert der Kopfdetektorblock 367, ob im Kopfteil der vom Demodulator 405 demodulierten Signale eine SOF-Information enthalten ist oder nicht. Bei einer Typ-A-Kommunikation erkennt der TRX-Steuerblock 361, dass keine SOF-Informationen im Kopfteil der demodulierten Signale enthalten sind, setzt entsprechend einen Wert im Flagregister 400 und überträgt dann ein Interruptsignal an die CPU 320. Die CPU 320 setzt korrespondierend Werte im Register 340 basierend auf dem Inhalt des Flagregisters 400 und der UART 360 und der analoge Schnittstellenblock 380 arbeiten dann gemäß der Typ-A-Schnittstelle. Die kontaktlose IC-Karte 300 kommuniziert dann mit dem Kartenleser unter Benutzung der Typ-A-Schnittstelle.
Andererseits überträgt der Kartenleser bei einer Typ-B-Kommunikation ein Rahmensignal als Befehl REQB (050000H) an die kontaktlose IC-Karte 300. Jeder der Demodulatoren 404 und 405 des analogen Schnittstellenblocks 380 demoduliert das eingegebene kurze Rahmensignal. Wie oben im Zusammenhang mit den 3 und 4 ausgeführt, hat das vom Demodulator 404 demodulierte Signal einen konstanten Pegel, während das vom Demodulator 405 demodulierte Signal die in 4 dargestellte Signalform aufweist, wenn Hochfrequenzsignale vom Typ-B empfangen werden. Da das vom Demodulator 405 demodulierte Signal ein NRZ-L-Codeformat aufweist, wird das demodulierte Signal ohne weitere Wandlung zum Typ-B-Empfangsschieberegister 366 übertragen. Zur gleichen Zeit detektiert der Kopfdetektorblock 367, ob im Kopfteil der vom Demodulator 405 demodulierten Signale eine SOF-Information ent halten ist oder nicht. Der TRX-Steuerblock 361 setzt den Wert des Flagregisters 400 gemäß dem detektierten Ergebnis des Kopfdetektorblocks 367 und überträgt ein Interruptsignal an die CPU 320.
Bei einer Typ-B-Kommunikation erkennt der TRX-Steuerblock 361, dass SOF-Informationen im Kopfteil der vom Demodulator 405 demodulierten Signale enthalten sind, setzt einen korrespondierenden Wert im Flagregister 400 und überträgt dann ein Interruptsignal an die CPU 320. Die CPU 320 setzt korrespondierend Werte im Register 340 basierend auf dem Inhalt des Flagregisters 400 und der UART 360 und der analoge Schnittstellenblock 380 arbeiten dann gemäß der Typ-B-Schnittstelle. Die kontaktlose IC-Karte 300 kommuniziert dann mit dem Kartenleser unter Benutzung der Typ-B-Schnittstelle. Nach dem Setzen der Kommunikationssignalschnittstelle können Blöcke, die der nicht ausgewählten Kommunikationssignalschnittstelle zugeordnet sind, in einen Aussetzmodus gesetzt werden, um den Energieverbrauch zu senken. Dies kann beispielsweise durch selektives Steuern der vom Takt- und Zeitsteuerblock 369 erzeugten Taktsignale erreicht werden. Alternativ ist es möglich, den Energieverbrauch durch Steuern der Komponenten des analogen Schnittstellenblocks 380, beispielsweise der Demodulatoren, gemäß der ausgewählten Schnittstelle zu senken.
Die obige Beschreibung des Betriebs der kontaktlosen IC-Karten 100 und 300 in Bezug auf die Typ-A- und Typ-B-Schnittstelle ist ein Beispiel, wie die Erfindung ausgeführt sein kann. Durch eine entsprechende Konfiguration des analogen Schnittstellenblocks 180/380 kann eine solche kontaktlose IC-Karte alternativ oder zusätzlich jedoch auch mit anderen Kommunikationssignalschnittstellen als den Typ-A- und Typ-B-Schnittstellen in Echtzeit kommunizieren, wobei die Konfiguration des UART 160/360 entsprechend angepasst wird. In den 6 und 7 kann, wie dem Fachmann bewusst, das Flagregister 400 alternativ im UART 360 bzw. im TRX-Steuerblock 361 angeordnet sein.
Wie oben ausgeführt, kann die kontaktlose IC-Karte 300 durch Analysieren des benutzen Kommunikationsprotokolls und entsprechendes adaptives Setzen des Registers 340 in Echtzeit mit Kartenlesern kommunizieren, die verschiedene Kommunikationsprotokolle verwenden.

Claims

Kontaktlose IC-Karte, gekennzeichnet durch – einen analogen Schnittstellenblock (180), welcher ein empfangenes Hochfrequenzsignal gemäß einer ersten Mehrzahl von Kommunikationsprotokollen in eine entsprechende Mehrzahl von Versionen demoduliert, – eine Steuerschaltung (140), welche ein Protokoll aus einer zweiten Mehrzahl von Kommunikationsprotokollen auswählt, und – einen universellen asynchronen Empfänger/Sender (160), welcher eine der demodulierten Versionen des Hochfrequenzsignals gemäß dem ausgewählten Protokoll auswählt.
Kontaktlose IC-Karte nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der universelle asynchrone Empfänger/Sender (160) Empfangsschieberegister für die demodulierten Versionen des Hochfrequenzsignals umfasst.
Kontaktlose IC-Karte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – die Steuerschaltung (140) den analogen Schnittstellenblock (180) gemäß dem ausgewählten Protokoll steuert und – der universelle asynchrone Empfänger/Sender (160) ein Sendeschieberegister (162) zum Speichern zu übertragender Daten und einen Codewandlungsblock (163) umfasst, welcher Daten, die aus dem Schieberegister (162) geschoben werden, in codierte Daten eines Typs wandelt, der mit dem ausgewählten Protokoll korrespondiert, und die gewandelten codierten Daten an den analogen Schnittstellenblock (180) ausgibt.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsprotokolle Typ-A- und Typ-B-Kommunikationsprotokolle gemäß ISO 14443 umfassen.
Kontaktlose IC-Karte nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der analoge Schnittstellenblock (180) folgende Komponenten umfasst: – einen ersten Demodulator (404), welcher das empfangene Hochfrequenzsignal gemäß dem Typ-A-Kommunikationsprotokoll demoduliert, und – einen zweiten Demodulator (405), welcher das empfangene Hochfrequenzsignal gemäß dem Typ-B-Kommunikationsprotokoll demoduliert.
Kontaktlose IC-Karte nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der universelle asynchrone Empfänger/Sender (160) ein erstes und zweites Schieberegister umfasst, welche mit den Signalen korrespondieren, die vom ersten bzw. zweiten Demodulator (404, 405) demoduliert werden.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung (140) dafür eingerichtet ist, das Protokoll auf einer alternierenden Basis aus der zweiten Mehrzahl von Protokollen periodisch neu auszuwählen.
Kontaktlose IC-Karte, die zur Kommunikation mit einem Kartelesegerät über eine drahtlose Schnittstelle (180, 380) eingerichtet ist, gekennzeichnet durch – einen ersten Demodulatorblock (404), welcher ein empfangenes Hochfrequenzsignal in ein erstes Demodulationssignal demoduliert, – einen Codewandlungsblock (163, 412), welcher das erste Demodulationssignal in codierte Daten wandelt, – ein erstes Schieberegister, welches die codierten Daten speichert, – einen zweiten Demodulator (405), welcher das empfangene Hochfrequenzsignal in ein zweites Demodulationssignal demoduliert, – ein zweites Schieberegister, welches das zweite Demodulationssignal speichert, – einen Bestimmungsblock, welcher ein Kommunikationsprotokoll des empfangenen Hochfrequenzsignals basierend auf dem zweiten Demodulationssignal bestimmt, und – einen Steuerblock (161, 361), der ein Kommunikationsprotokoll für die kontaktlose IC-Karte gemäß dem durch den Bestimmungsblock festgelegten Protokoll für das Hochfrequenzsignal auswählt und eine Ausgabe des ersten Schieberegisters oder eine Ausgabe des zweiten Schieberegisters gemäß dem ausgewählten Protokoll auswählt.
Kontaktlose IC-Karte, gekennzeichnet durch – einen ersten Demodulatorblock (404) zum Demodulieren eines empfangenen Hochfrequenzsignals in ein erstes Demodulationssignal, – einen Codewandlungsblock (412) zum Wandeln des ersten Demodulationssignals in codierte Daten, – ein erstes Schieberegister zum Speichern der codierten Daten, – einen zweiten Demodulatorblock (405) zum Demodulieren des empfangenen Hochfrequenzsignals in ein zweites Demodulationssignal, – ein zweites Schieberegister zum Speichern des zweiten Demodulationssignals, – einen Bestimmungsblock zum Festlegen eines Kommunikationsprotokolls des empfangenen Hochfrequenzsignals basierend auf dem zweiten Demodulationssignal, – ein Flagregister (400) zum Speichern eines Flag und – einen Sende-/Empfangssteuerblock (361) zum Setzen eines Wertes des Flag im Flagregister (400), um das vom Bestimmungsblock festgelegte Protokoll anzuzeigen, und – eine zentrale Verarbeitungseinheit (320) zum Auswählen eines Kommunikationsprotokolls für die kontaktlose IC-Karte gemäß dem Flagsignal und zum Durchführen eines Betriebs mit einer Ausgabe des ersten Schieberegisters oder einer Ausgabe des zweiten Schieberegisters gemäß dem ausgewählten Protokoll.
Kontaktlose IC-Karte, gekennzeichnet durch – einen ersten Demodulatorblock (404) zum Demodulieren eines empfangenen Hochfrequenzsignals in ein erstes Demodulationssignal, – einen Codewandlungsblock (412) zum Wandeln des ersten Demodulationssignals in codierte Daten, – einen zweiten Demodulatorblock (405) zum Demodulieren des empfangenen Hochfrequenzsignals in ein zweites Demodulationssignal, – einen Auswahlblock zum Auswählen der codierten Daten oder des zweiten Demodulationssignals in Reaktion auf ein Protokollauswahlsignal, – ein Schieberegister zum Speichern des vom Auswahlblock ausgewählten Signals, – einen Bestimmungsblock zum Bestimmen eines Kommunikationsprotokolls für das empfangene Hochfrequenzsignal in Reaktion auf das vom zweiten Demodulationsblock demodulierte Signal und – eine Steuerschaltung zum Erzeugen des Protokollauswahlsignals derart, dass der Auswahlblock veranlasst wird, periodisch zwischen der Auswahl der codierten Daten und dem zweiten Demodulationssignal zu alternieren.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Demodulatorblock (404) ein ASK-100%-Modulationssignal demoduliert und der zweite Demodulatorblock (405) ein ASK-10%-Modulationssignal demoduliert.
Kontaktlose IC-Karte nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Bestimmungsblock feststellt, ob SOF-Informationen im zweiten Demodulationssignal enthalten sind.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 8 bis 12, gekennzeichnet durch – ein Sendeschieberegister, welches zu übertragende Daten speichert, – einen Codewandlungsblock, welcher Daten, die im Sendeschieberegister gespeichert sind, in codierte Daten gemäß dem ausgewählten Protokoll wandelt, und – einen Modulatorblock (408), welcher betreibbar ist, um die codierten Daten gemäß dem gesetzten Kommunikationsprotokoll moduliert.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 9 und 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sende-/Empfangssteuerblock (361) nur das erste oder das zweite Schieberegister steuert, um einen Betrieb gemäß dem von der zentralen Verarbeitungseinheit gesetzten Kommunikationsprotokoll auszuführen.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerschaltung zum wenigstens temporären Anhaften der periodischen alternierenden Auswahl eingerichtet ist, so dass der Auswahlblock veranlasst wird, das Protokoll auszuwählen, welches mit dem Protokoll des Hochfrequenzsignals korrespondiert.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass – der universelle asynchrone Empfänger/Sender (160) ein vom Hochfrequenzsignal benutztes Kommunikationsprotokoll basierend auf wenigstens einer der demodulierten Versionen des Hochfrequenzsignals bestimmt und eine Anzeige des bestimmten Protokolls ausgibt und – die Steuerschaltung (140) das ausgewählte Protokoll gemäß dem bestimmten Protokoll festlegt und den analogen Schnittstellenblock (180) gemäß dem ausgewählten Protokoll steuert.
Kontaktlose IC-Karte nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Mehrzahl von Kommunikationsprotokollen gleich der ersten Mehrzahl von Kommunikationsprotokollen ist.
Verfahren zur Kommunikationsprotokollumschaltung einer kontaktlosen IC-Karte, welche dafür eingerichtet ist, mit einem Kartenleser über eine kontaktlose Schnittstelle (180, 380) zu kommunizieren, gekennzeichnet durch die Schritte: – Demodulieren eines empfangenen Hochfrequenzsignals in eine Mehrzahl von Versionen gemäß einer entsprechenden Mehrzahl von Kommunikationsprotokollen, – Auswählen eines Kommunikationsprotokolls für die kontaktlose IC-Karte aus der Mehrzahl von Protokollen und – Ausführen des Betriebs mit einer der Mehrzahl von demodulierten Versionen gemäß dem ausgewählten Protokoll.
Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der demodulierten Versionen in codierte Daten umgewandelt wird und die codierten Daten in einem ersten Schieberegister gespeichert werden und die verbleibenden demodulierten Versionen jeweils in einem zweiten Schieberegister gespeichert werden.
Verfahren nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Kommunikationsprotokolle Typ-A- und Typ-B-Kommunikationsprotokolle gemäß ISO 14443 umfassen.
Verfahren nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass das empfangene Hochfrequenzsignal gemäß dem Typ-A-Kommunikationsprotokoll und dem Typ-B-Kommunikationsprotokoll demoduliert wird, um die Mehrzahl der demodulierten Versionen des Hochfrequenzsignals zu erzeugen.
Verfahren nach Anspruch 21, weiter gekennzeichnet durch eine Wandlung der demodulierten Version vom Typ-A in die codierten Daten entsprechend dem Typ-A-Protokoll und Speichern der codierten Daten im ersten Schieberegister, wobei die demodulierte Version vom Typ-B ohne Codewandlungsvorgang im zweiten Schieberegister gespeichert wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass zu übertragende Daten in einem Schieberegister gespeichert werden, die im Schieberegister gespeicherten Daten gemäß dem ausgewählten Protokoll in codierte Daten gewandelt wer den und die gewandelten codierten Daten gemäß dem ausgewählten Protokoll moduliert und übertragen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 18 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass ein Kommunikationsprotokoll für das Hochfrequenzsignal basierend auf wenigstens einer der demodulierten Versionen des Hochfrequenzsignals festgelegt wird, wobei der Auswahlschritt des Kommunikationsprotokolls ein Setzen des festgelegten Protokolls des Hochfrequenzsignals als ausgewähltes Protokoll umfasst.