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Die
Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Testen eines Gerätes, das
einen Smart-Card-Leser aufweist, für einen Betrieb mit einer Smart-Card,
und auf ein entsprechendes Gerät. Geräte dieser
Art sind zum Beispiel aus Bezahl-Fernseh-Rundfunk (Pay TV), aus
elektronischer Zahlung und aus Bankdiensten bekannt.
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Smart-Cards,
auch als IC-Karten bekannt, sind tragbare Informationsmedien, die
etwa die Größe einer
Kreditkarte haben. Sie umfassen eine integrierte Karten-Steuereinrichtung
oder wenigstens einen integrierten Speicher für einen Datenaustausch mit
einem entsprechenden Gerät.
Eine tragbare Vorrichtung dieser Art ist zum Beispiel aus EP-A-0
633 544 bekannt. Als allgemeiner Begriff für diese Datenmedien wird in
dieser ganzen Beschreibung der Ausdruck „Smart-Card" verwendet. Üblicherweise
sind Smart-Cards mit Kontakten versehen, die mechanisch mit Kontakten
eines Smart-Card-Lesers für eine
elektrische Verbindung zum Datenaustausch mit dem entsprechenden
Gerät in
Berührung
gebracht werden, aber es sind auch Smart-Cards mit drahtlosen Kontaktmitteln
bekannt, die keine direkte mechanische Kontaktverbindung aufweisen.
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Die
Kommunikation zwischen Smart-Cards und entsprechenden Geräten ist
zum Beispiel in WO 97/25685 und EP-A-0 814 427 beschrieben. Eine
internationale Norm, die Smart-Cards mit Kontakten und die Betriebsprozeduren
von Smart-Cards beschreibt und definiert, ist ISO/IEC 7816-3:1997(E). Diese
Norm wird insbesondere für
Bezahl-Fernsehsysteme verwendet, die eine Set-Top-Box oder einen digitalen
Satellitenempfänger
mit einem Smart-Kartenleser und entsprechenden Smart-Karten zur
Autorisierung des Empfangs von Bezahl-Fernsehsendungen benutzen.
Die entsprechenden Smart-Cards umfassen Daten, die die Set-Top-Box
in die Lage versetzen, empfangene kodierte Videosignale zu entwürfeln.
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Es
ist bekannt, digitale Set-Top-Boxen mit einer sogenannten FFT-Schnittstelle
zum Ermöglichen von
Fabrikfunktionstests (FFT) zu versehen. Dies ist ein Werkzeug, das
die Möglichkeit
gibt, die Set-Top-Box-Hardware
durch Verwendung eines externen Computers, z.B. eines PC, durch
ihre Low-Level-Driver zu steuern. Der Computer ist über einen Norm-EIA-RS232-Kommunikationsanschluss
mit der Set-Top-Box verbunden, wobei die Set-Top-Box einen entsprechenden
Anschluss zum Beispiel an der Rückseite,
aufweist. Diese Testverfahren verwenden eine FFT-Befehls-Bibliothek,
die für
alle entsprechenden Geräte
gemeinsam ist. Die Hauptidee dieses Werkzeugs ist die Schaffung
eines leichten Zugriffs während
des Fabrikationsprozesses, insbesondere für den Verbrauchertest nach
Herstellung des Gerätes,
wenn die Box geschlossen ist. Dieses Merkmal ist auch sehr nützlich für Kundendienst-Diagnosen oder
Entwicklungs-Diagnosen.
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Das
Dokument
FR 2 808 100
A beschreibt eine Verbindungs-Schnittstelle für zwei Smart-Card-Leser und
ein Verbindungssystem, das diese Schnittstelle verwendet.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Testen eines
Gerätes,
das einen Smart-Card-Leser aufweist, für den Betrieb mit einer Smart-Card
aufzuzeigen, das die Reduzierung der Kosten für das Gerät erlaubt, und ein entsprechendes
Gerät.
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Diese
Aufgabe wird für
ein Verfahren gelöst, das
in Anspruch 1 spezifiziert ist. Ferner wird ein entsprechendes Gerät in Anspruch
4 spezifiziert. Vorteilhafte Entwicklungen der Erfindung sind in
den Unteransprüchen
spezifiziert.
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Gemäß der Erfindung
wird ein Test-Adapter als Schnittstelle verwendet, der in den Smart-Card-Leser
des Gerätes
zum Testen des Gerätes
eingeführt
wird. Vorteilhafterweise wird ein Kontakt des Smart-Card-Leders
zum Testen des Gerätes verwendet,
der von dem Gerät
nicht benutzt wird, wenn dieses mit einer Smart-Card arbeitet. Einer
der für
das Testen des Gerätes
verwendeten Kontakte ist insbesondere der Smart-Card-Kontakt für die Programmierungsspannung
VPP gemäß ISO/IEC 7816-3:1997(E).
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
umfasst der Test-Adapter
eine serielle Schnittstelle zu einem RS232-Stecker, der mit einem
Computer zum Testen des Gerätes
verbunden wird. Der Test-Adapter umfasst die entsprechende Hardware,
um die Signale gemäß der Smart-Card-Norm
in die RS232-Norm umzuwandeln. Dies erlaubt insbesondere die Verwendung
des XON/XOFF-Protokolls über
zwei Datenleitungen zum Testen des Gerätes.
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Der
elektronische Teil in dem Test-Adapter wird über die Smart-Card-Leser-Schnittstelle
gespeist, wenn der Test-Adapter
in den Smart-Card-Leser des Gerätes
eingeführt
wird. Nur vier Kontakte sind erforderlich, um das Gerät zu testen:
zwei Kontakte für
die Stromverbindung, eine Leitung für die Übertragung von Signalen und
eine Leitung zum Empfangen von Signalen. Für die empfangenen Signale kann der
bereits verfügbare
EIN/AUS-Kontakt des Smart-Card-Lesers
verwendet werden.
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Bei
diesem Verfahren kann der oft verwendete RS232-Verbindungsstecker mit der entsprechenden
Schnittstelle in dem Gerät,
einer Set-Top-Box oder einem digitalen Satellitenempfänger vermieden werden.
Es sind nur wenige Modifikationen der elektrischen Layout-Innenseite
des Gerätes
erforderlich.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
der Erfindung wird nun in größeren Einzelheiten
unter Bezugnahme auf die schematischen Zeichnungen näher erläutert. In
den Zeichnungen zeigen:
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1 ein
System mit einem Test-Adapter zum Testen einer digitalen Set-Top-Box,
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2 ein
Fließdiagramm,
das die Verfahrensschritte zum Testen einer Set-Top-Box zeigt, und
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3 die
Smart-Card-Leser-Schnittstelle einer digitalen Set-Top-Box, die
zum Testen mit einem Test-Adapter
geeignet ist.
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In 1 ist
ein System zum Testen einer digitalen Set-Top-Box 1 dargestellt, die
einen Test-Adapter 2 umfasst, der in einen Smart-Card-Leser 4 der digitalen
Set-Top-Box 1 für
Testzwecke eingeführt wird.
Der Test-Adapter 2 ist mit einem Desktop-PC 3 verbunden,
der Befehle über
den Test-Adapter 2 an die
Set-Top-Box 1 liefert und die entsprechenden Antworten
der Set-Top-Box 1 prüft.
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Der
Smart-Card-Leser 4 ist bei dieser Ausführung mit der ISO/IEC 7816-3-Norm
im Einklang, und der Teil 6 des Test-Adapters 2, der für das Einsetzen
in den Smart-Card-Leser 4 ausgelegt ist, umfasst entsprechende
Kontakte C1 bis C8 gemäß dieser Norm.
Zu diesem Zweck besteht der Teil 6 aus einer gedruckten
Leiterplatte mit derselben Dicke und Breite wie eine Smart-Card,
die normalerweise zusammen mit der Set-Top-Box 1 verwendet
wird. Der Smart-Card-Leser sieht daher keinen Unterschied zwischen
einer Smart-Card und dem Test-Adapter 2, wenn der Test-Adapter 2 in
den Smart-Card-Leser 4 eingesetzt wird.
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Auf
dem restlichen Teil 7 des Test-Adapters 2 ist
ein RS232-Stecker 5 angeordnet, ebenso eine Schaltung zur
Lieferung einer Umwandlung von den Datensignalen zwischen der RS232-Schnittstelle
und den Signalen gemäß der ISO
7816-3-Norm, die für den
Datenaustausch über
die Kontakte C1 bis C8 mit dem Smart-Card-Leser 4 verwendet
werden. Als entsprechende Schaltung, die diese Umwandlung vornimmt,
kann eine integrierte Schaltung MAX202 oder ST202 verwendet werden.
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Der
Test-Adapter 2 kann daher über ein konventionelles RS232-Kabel 10 mit
dem Desktop-PC 3 verbunden werden, wobei der Desktop-PC 3 zum Beispiel
einen 9-Stift-Stecker SUB-D und der Test-Adapter 2 eine
9-Stift-Buchse SUB-D aufweist. Mit dem Test-Adapter 2 wird
die Set-Top-Box 1 daher in derselben Weise getestet wie
zuvor, wenn der auf der Rückseite
der Set-Top-Box angebrachte Adapter 9 mit der entsprechenden
EIA-RS 232-Schnittstelle 8 verwendet wird. Nur wenige Änderungen
innerhalb der Set-Top-Box 1 müssen vorgenommen werden, wenn
der Test-Adapter 2 zum Testen verwendet wird, was nachfolgend
in Bezug auf 3 beschrieben wird.
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Wenn
der Stecker 9 und die Schnittstelle 8 in der Set-Top-Box 1 vermieden
werden, werden die Kosten für
die Set-Top-Box 1 um
etwa 0,5 Euro vermindert. Die Kosten für den Test-Adapter 2 sind vernachlässigbar,
weil nur ein paar Muster für
das Testen einer gesamten Produktion in der Fabrik benötigt werden,
um die Fabrik-Funktionstests durchzuführen. Als Test-Adapter 2 kann
eine einfache gedruckte Leiterplatte verwendet werden, auf der alle
Teile angeordnet sind, die Kontakte C1 bis C8, der Stecker 5 und
die entsprechende Schnittstelle von IEA-RS232 zu ISO 7816-3. Die gedruckte
Leiterplatte muss eine Dicke von 0,8 mm haben.
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Das
neue Verfahren mit dem Test-Adapter 2 erlaubt daher einen
leichten Test aller entsprechenden Set-Top-Boxen, selbst der einfachen
preiswerten Set-Top-Boxen, weil ein Smart-Card-Leser 4 immer vorhanden
ist. Der einzige Nachteil besteht darin, dass Service-Personal außerhalb
der Fabrik keinen Zugang zum Testen der Set-Top-Box hat, wenn das Personal
den Test-Adapter 2 nicht hat. Aber es gibt noch die Möglichkeit,
die Set-Top-Box 1 zusätzlich mit
einer RS232-Schnittstelle 8 und einem Stecker 9 zu
versehen, um Tests über
den Test-Adapter 2 ebenso mit der Schnittstelle 8 und
dem Stecker 9 durchführen
zu können.
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Die
Schritte des neuen Verfahrens werden nun unter Bezugnahme auf ein
Flussdiagramm gemäß 2 beschrieben.
Beim Schritt S1 wird der Test-Adapter 2 in den Smart-Card-Leser 4 der Set-Top-Box 1 eingeführt. Die
digitale Steuereinheit der Set-Top-Box 1 nimmt dann an,
dass eine Smart-Card eingeführt
worden ist, weil der Smart-Card-Schalter 11,
siehe 1, betätigt
wird. Beim Schritt S2 liefert die Set-Top-Box 1 ein Rücksetzsignal
für ein
kaltes Rücksetzen
zur Aktivierung der angenommenen Smart-Card.
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Beim
Schritt S3 wartet die Set-Top-Box 1 auf eine Antwort auf
des Rücksetzsignal
von Schritt S2. Wenn eine gültige
Smart-Card in den Smart-Card-Leser 4 eingeführt worden
ist, ist die Antwort auf das Rücksetzen
positiv, und dann beginnt eine normale Operation mit der Smart-Card,
Schritt S4, zum Beispiel der Empfang und die Entwürfelung
einer Fensehsendung, wie von dem Benutzer der Set-Top-Box 1 gewünscht wird.
Wenn es keine gültige
Antwort auf das Rücksetzsignal
von Schritt S2 gibt, dann beginnt die Set-Top-Box mit der Initialisierung für einen
Fabrik-Funktionstest
(FFT) beim Schritt S5. Die Set-Top-Box 1 nimmt dann an,
dass ein Test-Adapter in den Smart-Card-Leser 4 eingeführt worden
ist. Wenn die Set-Top-Box 1 beim nächsten Schritt S6 eine positive
Antwort von einem Computer empfängt, zum
Beispiel dem Desktop-PC 3, ist die Set-Top-Box 1 bereit
für den
Fabrik-Funktionstest im Schritt S7. Wenn die Set-Top-Box 1 kein
positives Signal von einem PC empfängt, zeigt die Set-Top-Box 1 auf
ihrem Display eine Fehlernachricht an: „keine gültige Smart-Card",
Schritt 8.
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In 3 ist
der relevante Teil der Set-Top-Box 1 für die Operation mit dem Test-Adapter 2 dargestellt.
Der Smart-Card-Leser 4 enthält innerhalb
der Set-Top-Box 1 einen Smart-Card-Stecker 12 mit
Kontakten C1 bis C8 für
den Betrieb mit einer Smart-Card gemäß der IEC 7816-3:1997(E)-Norm. Die Kontakte
C1 bis C8 sorgen für
die folgenden Verbindungen mit einer Smart-Card: C1 für die Versorgungsspannung
VCC, C2 für
ein Rücksetzen
der Smart-Card,
C3 für
die Lieferung eines Taktsignals zu der Smart-Card, C4, C5 und C8 zur Lieferung von Masse-Anschlussverbindungen
zu der Smart-Card, C6 zur Lieferung der Programmierungsspannung VPP
und C7 zur Lieferung einer Daten-Eingangs/Ausgangs-Verbindung für einen
Datenaustausch zwischen der Smart-Card und der Set-Top-Box 1.
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Die
Set-Top-Box 1 umfasst ferner eine integrierte Schaltung
IC1, einen Puffer und einen Kabeltreiber für die digitalen Signale, die
für den
Betrieb mit der Smart-Card verwendet werden, die bei dieser Ausführungsform
das Rücksetzsignal
RST für
den Kontakt C2, das Taktsignal CLK für den Kontakt C3 und die Daten-Eingangs-
und -Ausgangssignale I/O von Kontakt C7 sind. Die integrierte Schaltung
IC1 ist beispielsweise eine integrierte Schaltung 74HCT244 von Texas
Instruments. Für
den IC1, auch für
die Smart-Card und die Elektronik des Smart-Card-Lesers 4 wird
eine Versorgungsspannung von 5 Volt verwendet.
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Der
Smart-Card-Leser 4 umfasst ferner Schalterkontakte SW eines
Schalters 11 für
eine Smart-Card-Feststellung, siehe auch 1. Wenn eine
Smart-Card oder ein Test-Adapter 2 in den Smart-Card-Leser 4 eingeführt wird,
sind die Schalterkontakte SW offen. Einem der Schalterkontakte PRES
wird eine Versorgungsspannung von 5 Volt über einen Widerstand R1 zugeführt. Auch
ist der Basisanschluss eines Transistors T1 mit dem Schalterkontakt
PRES verbunden, wobei der Transistor T1 ein „niedriges" Ausgangssignal liefert, wenn der Schalter 11 offen
ist, und ein „hohes" Ausgangssignal,
wenn der Schalter 11 geschlossen ist.
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Mit
dem Transistor T1 ist ein NAND-Gatter IC2 verbunden, das als Inverter
ausgebildet ist, um ein Signal „Karte festgestellt" für einen
nicht dargestellten Mikro-Controller
der Set-Top-Box 1 zu liefern. Der Ausgang von IC2 ist auch
mit einem Eingang einer NAND-Schaltung IC3 verbunden, um die Versorgungsspannung
VCC für
eine Smart-Card
oder den Test-Adapter 2 zu liefern. Der andere Eingang
des NAND-Gatters IC3 wird für
ein Steuersignal „Befehl VCC" verwendet. Wenn
daher ein Signal „Karte
festgestellt" geliefert
wird und auch von dem Mikro-Controller der Set-Top-Box 1 das Signal „Befehl
VCC", geht der Ausgang
von IC3 auf „niedrig" und liefert dann über einen
Transistor T2 die 5-Volt-Versorgungsspannung VCC an den Kontakt
C1 des Kartenverbinders 12.
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Die
Set-Top-Box 1 kann zusätzlich
eine RS232-Schnittstelle 8 und einen Stecker 9 umfassen,
siehe auch 1. Wie zuvor beschrieben wurde,
erlaubt diese Schnittstelle, eine Prüfung der Set-Top-Box 1 vorzunehmen,
insbesondere einen Fabrik-Funktionstest FFT. Diese Schnittstelle
sieht zwei Signalleitungen zum Testen der Set-Top-Box 1 vor,
RXRS232 für
den Empfang von Signalen und TXRS232 für die Sendung von Signalen.
Diese Leitungen sind mit dem Mikro-Controller der Set-Top-Box verbunden.
Daher werden zum Testen der Set-Top-Box
nur RX/TX-Signale verwendet, und zum Beispiel kann das XON/XOFF-Protokoll
als Protokoll für
den Datenaustausch verwendet werden, was in Telekommunikationssystemen,
z.B. für
Modem-Betrieb, allgemein bekannt ist.
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Wie
zuvor beschrieben wurde, umfasst der Test-Adapter 2 dieselbe
Schaltung wie die RS232-Schnittstelle 8, zum Beispiel eine
integrierte Schaltung MAX202, IC4. Um einen Computer 3 in derselben
Weise zu betreiben, wenn er mit dem Stecker 5 des Test-Adapters 2 verbunden
ist, was zuvor gemacht wurde, wenn der Computer 3 mit dem
Stecker 9 der Set-Top-Box 1 verbunden ist, sind
nur wenige Schaltungsänderungen
innerhalb des Set-Top-Box 1 erforderlich. Die TXRS232-Leitung muss
mit dem Kontakt C6 verbunden werden, der gemäß der ISO 7816-3-Norm der Kontakt
für die
Programmierungsspannung VPP ist. Der Kontakt C6 wird daher bei dem
Test-Adapter 2 für
die Sendesignale TXRS232 verwendet. Als zweiter Kontakt zum Testen
der Set-Top-Box
wird der Kontakt C7 für
die Daten EIN/AUS verwendet, was bereits zuvor getan wurde. Dieser
Kontakt C7 wird daher hinter der integrierten Pufferschaltung IC1
mit dem Kontakt DIN für einen
normalen Betrieb der Set-Top-Box 1 zusammen mit einer Smart-Card
verbunden, zum Beispiel Entwürfelung
eines Fernsehsignals, und auch mit dem Kontakt RXRS232, für den Fabrik-Funktionstest der
Set-Top-Box 1.
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Die
Set-Top-Box 1 kann daher über den Test-Adapter 2 mit
einem Computer 3 in derselben Weise geprüft werden
wie es zuvor mit der RS232-Schnittstelle 8 und dem Stecker 9 gemacht wurde.
Die Schnittstelle 8 und der Stecker 9 sind daher
für eine
Set-Top-Box nicht mehr erforderlich, was zu einer beträchtlichen
Kostenverminderung führt. Natürlich können auch
die Schnittstelle 8 und der Stecker 9, wie zuvor
beschrieben, vorgesehen werden, aber ihre Verwendung erfolgt ausschließlich beim
Testen mit dem Smart-Card-Leser 4.
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Wenn
daher der Test-Adapter 2 in den Smart-Card-Leser 4 eingeführt wird,
nimmt die Set-Top-Box 1 zunächst an, dass eine Smart-Card eingeführt worden
ist. Die Set-Top-Box 1 führt dann die entsprechenden
Initialisierungsschritte für
die Operation mit einer Smart-Card gemäß der ISO/IEC 7816- 3-Norm durch. Der
Test-Adapter 2 liefert jedoch kein entsprechendes positives
Signal nach dem Rücksetzsignal,
das dem Kontakt C2 zugeführt
wird. Dann nimmt in einem weiteren Schritt die Set-Top-Box 1 an,
dass ein Test-Adapter
in den Smart-Card-Leser 4 eingeführt worden ist, und sie liefert
dann intern den notwendigen Aufbau für die Testabläufe.
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Daher
sind für
den Betrieb des Test-Adapters 2 nur vier Kontakte erforderlich:
C1, Eingang für Spannung
VCC, zur Lieferung einer Versorgungsspannung von dem Smart-Card-Leser 4 zu
dem Test-Adapter 2, C7, Daten-I/O-Ausgang, der als Serien-Anschluss
dient, um Datensignale an die RXRS232-Verbindung der Set-Top-Box 1 zu
liefern, C6, reserviert für
die Programmierungsspannung VPP und als Eingang für Signale
von dem seriellen Anschluss TXRS232 zu verwenden, und C8 als Masse-Eingang.
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Die
Elektronik des Test-Adapters 2 wird über den Kontakt C1 mit der
Spannung VCC gespeist. Der Strom für den Test-Adapter 2 sollte daher nicht
zu hoch sein, zum Beispiel sollte er auf 50 mA bei einer Versorgungsspannung
von 5 Volt beschränkt
werden.
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Die
Software der Set-Top-Box 1 erfordert daher nur geringe Änderungen,
um richtig mit dem Test-Adapter 2 zu arbeiten. Im wesentlichen
muss vermieden werden, dass die Set-Top-Box 1 in einer Fehler-Betriebsart
bleibt, wenn die Set-Top-Box 1 erkennt, dass keine gültige Smart-Card
in den Smart-Card-Leser 4 eingeführt worden
ist. Als Alternative kann der Computer 3 einen Steuer-Code
nach Schritt S3 senden, bei dem die Set-Top-Box 1 auf eine
Antwort auf die Aktivierung einer Smart-Card wartet, Schritt S2.
Der Steuer-Code kann der Set-Top-Box 1 bekannt sein, der
die Initialisierung der Set-Top-Box 1 für Testverfahren anfordert.
Da der Computer 3 dieselben Datenleitungen TXES232 und RXRS232
bei dem Test-Adapter 2 wie auch bei der Schnittstelle 8 verwendet,
brauchen die Testprogramme des Computers 3 nicht geändert zu
werden.
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Die
gedruckte Leiterplatte des Test-Adapters 2, die in den
Smart-Card-Leser 4 einzuführen ist, sollte die entsprechende
Größe einer
Smart-Card haben, die für
den normalen Betrieb der Set-Top-Box 1 verwendet wird.
Insbesondere sollte die Dicke der Leiterplatte auf 0,8 mm begrenzt
werden, und die Kartenkontakte C1 bis C8 müssen gemäß der ISO/IEC 7816/3-Norm angeordnet
werden, oder wenigstens die Kontakte C1, C6, C7 und C8, um die notwendigen
Verbindungen zwischen dem Test-Adapter 2 und dem Smart-Card-Leser 4 vorzusehen.
Der verbleibende Teil des Test-Adapters 2, der sich außerhalb
des Smart-Card-Lesers 4 befindet,
kann auf der Rückseite
mit einer zusätzlichen
Platte gestützt
werden, oder er kann mit einem Gehäuse ausgerüstet werden, um die notwendige
Stabilität
für den
Test-Adapter 2 vorzusehen, wenn er über das Kabel 10 mit dem
Computer 3 betrieben wird.
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Die
Ausführungsform,
die in Verbindung mit 1–3 beschrieben
wurde, ist im Einklang mit der Spezifikation gemäß ISO/IEC 7816/3, aber andere
Anwendungen liegen auch im Bereich der Erfindung. Drahtlose Kontakte
können
auch bei dem Test-Adapter 2 und dem Gerät 1 verwendet werden, so
dass daher eine mechanische Kontaktbildung nicht erforderlich ist.
Das Gerät
kann auch in einen Fernsehempfänger,
einen Personal-Computer oder irgendeine andere Einheit integriert
werden. Wie zuvor beschrieben wurde, benötigt der Test-Adapter 2 nur
zwei Kontakte zur Lieferung von Versorgungsspannung und Masse und
je einen Kontakt zum Empfangen von Datensignalen und zum Senden
von Datensignalen. Als einer der Kontakte für Datensignale wird daher ein
bereits verfügbarer
Kontakt für
Eingangs/Ausgangs-Signale verwendet, und als zweiter Kontakt für die Datenübertragung
wird ein reservierter oder nicht benutzter Kontakt des Smart-Card-Steckers
verwendet.