DE10056592A1 - Anordnung mit einem Mikroprozessor - Google Patents

Abstract

Beschrieben wird eine Anordnung mit einem Mikroprozessor, insbesondere mit einem Mikroprozessor, der zum Einsatz in einer Chipkarte ausgebildet ist. DOLLAR A Die Erfindung hat die Aufgabe, eine USB-Schnittstelle auch für Mikroprozessoren, insbesondere für Smartcard-Controller, nutzbar zu machen. Die Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, einen Smartcard-Controller mit mehr als einer Schnittstelle zu betreiben. DOLLAR A Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit einem Mikroprozessor, der mit wenigstens zwei Schnittstellen zum Austausch von Datensignalen verbunden ist, wobei wenigstens eine dieser Schnittstellen eine USB-Schnittstelle ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung mit einem Mikroprozessor. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Anordnung mit einem Mikroprozessor, der zum Einsatz in einer Chipkarte ausgebildet ist. Im Nachfolgenden wird ein solcher Mikroprozessor als Smartcard-Controller bezeichnet.

Neben Schnittstellenstandards, die in den Normen ISO 7816 und ISO 14443 festgelegt sind, hat der als "USB" ("Universal Serial Bus") bezeichnete Schnittstellenstandard für Telekommunikationsgeräte zunehmend an Bedeutung gewonnen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine USB-Schnittstelle auch für Mikroprozessoren, ins­ besondere für Smartcard-Controller, nutzbar zu machen. Die Erfindung hat insbesondere die Aufgabe, einen Smartcard-Controller mit mehr als einer Schnittstelle zu betreiben.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Anordnung mit einem Mikroprozessor, der mit wenigstens zwei Schnittstellen zum Austausch von Datensignalen verbunden ist, wobei wenigstens eine dieser Schnittstellen eine USB-Schnittstelle ist.

Vorzugsweise ist dabei der Mikroprozessor zum Einsatz in einer Chipkarte ausgebildet ist.

Vorteilhaft umfaßt die erfindungsgemäße Anordnung eine Einrichtung zur automatischen Umschaltung bzw. Auswahl zwischen den Schnittstellen.

Insbesondere ist der Mikroprozessor und/oder die Einrichtung zur automatischen Um­ schaltung bzw. Auswahl zwischen den Schnittstellen zum Einsatz mit wahlweise einer USB-Schnittstelle und/oder einer Schnittstelle nach ISO 14443 und/oder einer Schnitt­ stelle nach ISO 7816 ausgebildet.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Nachfolgenden erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Anordnung eines Smartcard-Controllers mit mehreren Schnittstellen,

Fig. 2 einen Smartcard-Controller mit einer USB- und einer ISO 7816-Schnittstelle.

Die gezeigten Ausführungsbeispiele stellen dar, wie eine elektronische Schaltung, im Speziellen ein Smartcard-Controller, aufgebaut werden kann, damit wahlweise eine von mehreren zur Verfügung stehenden Schnittstellen zum Datenaustausch benutzt werden kann. Mögliche Schnittstellen können sowohl drahtlose als auch kontaktbehaftete Kommunikationskanäle sein, insbesondere aber die Schnittstellen nach den Normen ISO/IEC 14443 (kontaktlos), ISO/IEC 7816 (kontaktbehaftet) und USB.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung bestehend aus einem Smartcard-Controller-Kern K und einer Reihe von Schnittstellen S1, S2 und eventuell S3, S4, usw. Der Kern K enthält in der beispielsweise beschriebenen Anordnung eine CPU (Prozessor), je wenigstens einen RAM- und einen ROM-Speicher, einen oder mehrere Co-Prozessoren, eine Kontrollogik und einen nichtflüchtigen Speicher, z. B. ein EEPROM und/oder einen sogenannten Flash- Speicher. Außerhalb des Kerns K sind die Schnittstellen S1, S2, . . . angeordnet. Eine oder mehrere dieser Schnittstellen S1, S2, . . . sind als USB-Schnittstelle ausgebildet, weiter ist mindestens eine der Schnittstellen S1, S2, . . . als Schnittstelle nach ISO 7816 gestaltet.

Eine Schnittstelle nach ISO 7816, die speziell für Smartcard-Controller ausgebildet ist, sieht die folgenden Signale und Leitungen vor:

• - Ein Taktsignal auf einer Leitung "CLK",
• - ein Rücksetzsignal auf einer Leitung "RST",
• - ein Datensignal auf einer Leitung "I/O" (Eingang/Ausgang),
• - eine Versorgungsspannung auf einer Leitung "VDD" und
• - Masse auf einer Leitung " GND".

Der Betrieb wird gestartet durch einen Reset-Puls an Leitung RST. Der Takt wird über Leitung CLK zugeführt. Die Spannungsversorgung ist über VDD sichergestellt. Entspre­ chend einfach ist es, einen Smartcard-Controller über diese Schnittstelle zu betreiben.

Andere Schnittstellen erfordern zusätzliche Maßnahmen, um damit einen Smartcard- Controller betreiben zu können. Am Beispiel der USB-Schnittstelle wird im folgenden eine Anordnung gezeigt, die den Betrieb eines Smartcard-Controllers erlaubt. Zusätzlich kann der Betrieb über eine ISO 7816 Schnittstelle laufen. Die Anordnung zeigt Fig. 2 in einer etwas detaillierteren Darstellung. Für die Verknüpfung der einzelnen Spannungen bzw. Signale und der sie führenden Leitungen zum wahlweisen oder auch gleichzeitigen Betrieb beider an den Kern K angeschlossener Schnittstellen gilt folgendes.

Spannungsversorgung

Sowohl USB- als auch ISO 7816-Schnittstelle verfügen über Spannungsversorgungssignale VDD und GND, so daß diese gemeinsam nutzbar sind.

Taktsignal

Falls die ISO 7816-Schnittstelle verwendet wird, gibt es an CLK ein Taktsignal, wobei durch die Taktsignalerkennung geprüft wird, ob dieses auch in einem bestimmten vorgegebenen Frequenzbereich oszilliert. Wenn nicht, dann wird über die interne Resetschaltung der ganze Smartcardcontroller zurückgesetzt. Anschließend wird ein internes Taktsignal verwendet. Hierdurch wird der USB-Betrieb ermöglicht, aber nicht dadurch automatisch aktiviert.

Falls die USB-Schnittstelle verwendet wird, kann an CLK ein hochgenaues Taktsignal angelegt werden. Wird der Eingang CLK jedoch nicht angeschlossen, erfolgt wie oben beschrieben das Zurücksetzen der Schaltung, und ein internes Taktsignal wird bereit­ gestellt.

Resetsignal

Falls die ISO 7816-Schnittstelle verwendet wird, wird an Leitung RST ein Signal zum Zurücksetzen des Smartcard-Controllers bereitgestellt. Dadurch, daß der Smartcard-Controller mit einer internen Resetschaltung ausgestattet ist, ist auch die volle Funktion gegeben, wenn ein derartiges RST-Signal nicht angeschlossen ist, sondern wenn statt dessen ein reiner USB-Betrieb gewünscht ist.

Andererseits kann über die USB-Schnittstelle ein Reset ausgelöst werden, und zwar über die interne Leitung "USBreset". Dieses Signal wild aus den beiden USB-Schnittstellen- Signalen D+ und D- hergeleitet. "USBreset" wird an die interne Resetschaltung weiter­ gegeben, in der eine ODER-Verknüpfung aus "USBreset", RST-Signal der Schnittstelle nach der Norm ISO 7816 und weiterer interner Resetsignale realisiert ist. Wahlweise kann auch vorgebbar sein, ob "USBreset" auch dann wirksam werden soll, wenn ein zweites Ausgangssignal "USBaktiv' eines USB-Blocks innerhalb des Kerns K nicht gesetzt ist.

Es gibt vier Reset-Quellen:

• - RST,
• - "USBreset",
• - das interne Resetsignal, welches bei jedem Einschaltvorgang, d. h. jeder Inbetriebnahme des Smartcard-Controllers aktiviert wird, und
• - das Resetsignal, welches von der Taktsignalerkennung gebildet wird, falls an CLK kein im Soll-Frequenzband oszillierendes Signal vorliegt.

Datensignal

Jede Schnittstelle verfügt über eigene Datenleitungen: Diese sind für die Schnittstelle nach der Norm ISO 7816 mit "I/O", für die Schnittstelle nach USB-Standard mit "D+" und "D-" bezeichnet. Daher sind hier Konflikte ausgeschlossen.

Der Kern K weist ferner ein Statusregister auf. Über das Statusregister kann vom Kern K des Smartcard-Controllers aus abgefragt werden, ob die USB-Schnittstelle angeschlossen ist Dies geschieht mit Hilfe des Signals "USBuktiv". Ferner kann vom Kern K des Smartcard- Controllers aus abgefragt werden, ob an der Schnittstelle nach der Norm ISO 7816 ein Taktsignal anliegt. Mit Hilfe dieser Informationen ist es möglich, Entscheidungen durch die Software, d. h. im Smartcard-Controller abzuarbeitender Programmbefehle, dahin­ gehend zu treffen, ob z. B. das I/O-Signal nach der Norm ISO 7816 ignoriert werden soll, ob überhaupt ein Betrieb erlaubt sein soll, ob die USB-Schnittstelle deaktiviert werden soll, usw.

Verallgemeinernd können mit einer solchen Struktur auch weitere Schnittstellen hinzu­ gefügt werden. Mögliche Reset-Signale werden per ODER-Verknüpfung eingebunden. Taktsignale werden zunächst überwacht, ein entsprechendes Statusbit wird bereitgestellt, so daß über die Software entschieden werden kann, ob ein solches Taktsignal verwendet werden soll oder nicht.

Mit einer Anordnung der erfindungsgemäßen Art sind somit die folgenden Betriebsweisen möglich:

• - Der Betrieb eines Smartcard-Controllers kann an mehr als zwei Schnittstellen vorgenommen werden.
• - Der Betrieb eines Smartcard-Controllers kann an einer USB-Schnittstelle anstelle einer ISO 7816-Schnittstelle oder einer Schnittstelle nach ISO 14443 erfolgen.
• - Ein gleichzeitiger Betrieb eines Smartcard-Controllers an der ISO 7816- und an der USB-Schnittstelle ist möglich.
• - Ein gleichzeitiger Betrieb eines Smartcard-Controllers an der ISO 14443- und an der USB-Schnittstelle läßt sich vornehmen.
• - Ein gleichzeitiger Betrieb eines Smartcard-Controllers an der ISO 7816- und an der ISO 14443-Schnittstelle kann erfolgen.
• - Ein Betrieb des gleichen Smartcard-Controllers kann entweder an der ISO 7816- oder an der USB-Schnittstelle durchgeführt werden.
• - Eine Taktsignalerkennung bzw. -prüfung und Bereitstellung eines entsprechenden Statusbits für jedes zu überwachende Taktsignal wird durchgeführt.
• - Eine Taktsignalerkennung bzw. -prüfung und Bereitstellung eines internen Takt­ signals erfolgt, falls ein externer Takt den gegebenen Randbedingungen nicht genügt.
• - Eine Verknüpfung aller durch die verschiedenen Schnittstellen gegebenen Reset- Quellen mittels einer ODER-Funktion wird durchgeführt.
• - Eine Meldung über die Aktivität der Schnittstellen wird in einem Statusregister zur Verfügung gestellt, beispielsweise beim Betrieb mit einer USB-Schnittstelle durch das Signal "USBaktiv".

Ein durch die erfindungsgemäße Verbesserung der dargestellten Anordnung erzielter Vor­ teil liegt darin, daß es möglich gemacht wird, einen Smartcard-Controller an mehr als einer Schnittstelle, z. B. an den zwei Schnittstellen nach der Norm ISO 7816 und nach dem USB-Standard, zu betreiben. Es können beide Schnittstellen gleichzeitig verwendet wer­ den. Auch ist es möglich, nur eine der beiden Schnittstellen anzuschließen. Die Entschei­ dung, ob eine Schnittstelle verwendet werden soll, wird durch die Software getroffen. Hierdurch kann man mit einem Produkt, d. h. einer einzigen Mikrocontroller-Bauform, mehrere Anwendungen bedienen und damit mehrere Märkte erschließen. Speziell eignet sich eine erfindungsgemäße anordnung für den Einsatz in den "klassischen" Anwendungs­ gebieten der Smartcard-Controller, in denen die ISO 7816-Schnittstelle eingesetzt wird, und für PC-Anwendungen, in denen Schnittstelleneinrichtungen nach dem USB-Standard zum Einsatz kommen. Die universelle Einsatzmöglichkeit der Erfindung erlaubt zudem Anwendungen auch in sogenannten Nischenmärkten.

Claims (4)

1. Anordnung mit einem Mikroprozessor, der mit wenigstens zwei Schnittstellen zum Austausch von Datensignalen verbunden ist, wobei wenigstens eine dieser Schnittstellen eine USB-Schnittstelle ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor zum Einsatz in einer Chipkarte ausgebildet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur automatischen Umschaltung bzw. Auswahl zwischen den Schnittstellen.

4. Anordnung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mikroprozessor und/oder die Einrichtung zur auto­ matischen Umschaltung bzw. Auswahl zwischen den Schnittstellen zum Einsatz mit wahlweise einer USB-Schnittstelle und/oder einer Schnittstelle nach ISO 14443 und/oder einer Schnittstelle nach ISO 7816 ausgebildet ist.