Vorrichtung zur Erkennung der Datenübertragungsrichtung zwischen Kommunikationspartnern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erkennung der Datenübertragungsrichtung zwischen zwei Kommunikationseinheiten, die bidirektional über eine gemeinsame Datenlei- tung kommunizieren, mit einer Messschaltung, die einer die Kommunikationseinheiten verbindenden Verbindungsleitung zugeordnet ist .

Aus der DE 100 25 086 Cl ist eine Vorrichtung zur Erken- nung der Datenübertragungsrichtung zwischen einem Datenträger und einer Datenträgerleseeinheit bekannt, die über eine Messschaltung verfügt. Die Messschaltung ist zwischen dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss (I/O-Anschluss) des Datenträgers und dem Eingangs-/Ausgangs-Anschluss (I/O- Anschluss) der Datenträgerleseeinheit, die mittels einer Verbindungsleitung (I/O-Leitung) miteinander verbunden sind, angeordnet. Die Messschaltung ist nach Art einer Brückenschaltung aufgebaut, wobei zwei Spannungsabfälle an unterschiedlichen Messpunkten gemessen und über Kompara- torschaltungen miteinander verglichen werden. Durch Vergleich der gemessenen Spannungsabfälle bezogen auf einen vorgegebenen Schwellwert kann festgestellt werden, ob der Datenträger oder die Datenträgerleseeinheit als Kommunika-

tionspartner sendet bzw. empfängt. Nachteilig an der bekannten Vorrichtung ist, dass der zur Auswertung benutzte Spannungsabfall eine Potenzialverschiebung verursacht. Weiterhin wird je nach Höhe des Widerstandswertes des Messwiderstandes das Kσmmunikationssignal zeitlich beein- flusst. Ferner ist diese Messschaltung empfindlich gegen Widerstandstoleranzen im Brückenzweig, da diese bereits im Ruhezustand der Schaltung zu einer Gleichspannungsaussteuerung der Komparatorschaltung führt. Ein weiterer wesent- licher Nachteil ist darin zu sehen, dass die Funktion der Messschaltung stark abhängig von dem Pull-Up-Widerstand zwischen dem l/θ-Anschluss und dem Versorgungsanschluss (VCC) ist. Dieser Pull-UP-Widerstand bestimmt den Messstrom und beeinflusst somit im Wesentlichen den Spannungs- abfall über den Messwiderstand. Ist der Pull-Up-Widerstand hochohmig, verringert sich der Spannungsabfall am Messwiderstand, so dass eine Richtungserkennung unter Umständen nicht möglich ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Erkennung der Datenübertragungsrichtung zwischen einem Datenträger und einer Datenträgerleseeinheit derart weiterzubilden, dass die oben beschriebenen Nachteile beseitigt werden und eine sichere Richtungser- kennung ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Messschaltung derart aufgebaut ist, dass beim Umschalten eines Eingangs-Ausgangs-Anschlusses einer der Kommunikationseinheiten von einem logischen Zustand in einen anderen eine Stromspitze ausgewertet wird.

Der besondere Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch Erzeugung einer Stromspitze zusammen mit dem logi-

sehen Pegelwechsel auf der i/O-Leitung eindeutig und sicher die Datentransfer-Richtung bzw. Kommunikationsrichtung bestimmt werden kann. Die Polarität der Schaltspitze ist bei einem Pegelwechsel davon abhängig, welcher der Kommunikationseinheiten den Wechsel hervorgerufen hat. Hierdurch ergibt sich ein unmittelbarer zeitlicher Bezug der Ausbildung der Schaltspitze zu dem UmsehaltVorgang, dessen Lokalisierung durch die Auswerteschaltung erkannt wird. Schwankungen der Messparameter können daher nicht das Messergebnis verfälschen. Grundgedanke der Erfindung ist es, eine Messschaltung derart auszubilden, dass anhand eines eindeutig abgegrenzten Spitzenwertes die Datenübertragungsrichtung festgestellt werden kann. Durch vorzugsweise die Polarität des Spitzenwertes (positiv oder nega- tiv) kann die Datenübertragungsrichtung in die eine oder andere Richtung erkannt werden.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist die Strom- und/oder Spannungsspitze als eine Schaltspitze ausgebil- det, die sich unmittelbar nach dem Umschaltvorgang einstellt. Die Polarität der Schaltspitze ist davon abhängig, ob die Spannung an dem I/O-Anschluss des Datenträgers oder der Datenträgerleseeinheit von dem High-Zustand in den Low-Zustand gebracht worden ist. Hierdurch ergibt sich ein unmittelbarer zeitlicher Bezug der Ausbildung der Schalt- spitze zu dem UmsehaltVorgang, dessen Lokalisierung durch die Messschaltung erkannt wird.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weite- ren Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert .

Es zeigen:

Figur 1 einen Schaltplan einer erfindungsgemäßen Mess- schaltung und

Figur 2 ein Spannungs-/Strom-Zeitdiagramm.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erkennung der Datenübertragungsrichtung zwischen zwei Kommunikationseinheiten kann zur Erkennung der Datenübertragungsrichtung zwischen einem Datenträger 1 und einer Datenträgereinheit 2 eingesetzt werden. Sie ist vorzugsweise Bestandteil eines Messtools für Mobilfunktelefone bzw. SIM-Karten. Der Datenträger 1 ist als SIM-Karte und die Datenträgerleseeinheit als Datenträgerleseeinheit 2 als Kartenieseeinheit eines Mobiltelefons ausgebildet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ermöglicht die Feststellung, ob auf einer die SIM-Karte 1 mit dem Mobiltelefon 2 verbindenden Kommunikationsleitung (I/O-Leitung) ein Sendesignal der SIM-Karte 1 oder ein Sendesignal des Mobiltelefons 2 anliegt. Die Kommunikationsleitung 3 ist jeweils endseitig an einem Eingangs- /Ausgangsanschluss (I/O-Anschluss) 4 der SIM-Karte 1 und an einem Eingangs-/Ausgangsanschluss (I/O-Anschluss) 5 des Mobiltelefons 2 angeschlossen ist. Ein Masseanschluss 6 der SIM-Karte 1 ist direkt mit einem Masseanschluss 7 des Mobiltelefons 2 verbunden.

Zwischen dem I/O-Anschluss 5 des Mobiltelefons 2 und der VersorgungsSpannung VCC ist ein Pull-Up-Widerstand Rp an- geordnet. Bezogen auf den Masseanschluss 7 entstehen auf Grund der physikalischen Ausdehnung der SIM-Karte 1 und des Mobiltelefons 2 auf der Kommunikationsleitung 3 parasitäre Kapazitäten, die in der Figur 1 durch zwei Kondensatoren Ci, C2 zwischen der Kommunikationsleitung 3 und der Masseleitung 6, 7 symbolisiert ist. Die Kapazitäten

können in einem Bereich zwischen 10 pF und 30 pF liegen. Durch den Pull-Up-Widerstand Rp werden die Kapazitäten Ci, C2 im Ruhezustand wieder aufgeladen. Bei Schalten eines Transistors T2 des Mobiltelefons 2 werden beide Kapazitä- ten Ci, C2 entladen, wobei der Entladestrom von der Kapazität Ci einen negativen Strom Ii/o durch eine Messschaltung 8 fließen lässt. Wird der Transistor Ti der SIM-Karte 1 eingeschaltet wird der Kondensator C2 über die Mess- schaltung 8 mit einem positiven Strom Ii/o entladen. Zu- sätzlich fließt noch der durch den Pull-Up-Widerstand Rp generierte Strom durch die Messschaltung 8. Maßgeblich für die Richtungserkennung ist die Richtung der Stromfluss- spitze durch die Messschaltung 8.

Die Messschaltung 8 besteht im Wesentlichen aus einem zwischen den I/O-Anschlüssen 4 und 5 angeordneten Transformator 20 mit einer Primärspule 9 und einer Sekundärspule 12, mit einer sich an die Sekundärspule 12 des Transformators 12 anschließenden Signalaufbereitungseinheit 10 und einer der Signalaufbereitungseinheit 10 nachgeordneten Auswerteeinheit 11.

Die Signalaufbereitungseinheit 10 weist einen Messverstärker 14 und einen an den negativen Anschluss des Messver- stärkers 14 und dem Ausgang des Messverstärkers 14 angeschlossenen Widerstand RF auf. Am Ausgang der Signalaufbereitungseinheit 10 liegt eine Spannung UA an, die eine Eingangsgröße der Auswerteeinheit bildet.

Die Auswerteeinheit 11 umfasst zum einen einen Messverstärker 15, an dessen Eingang die Spannung Ui an der Kommunikationsleitung 3 anliegt. Ein dem Messverstärker 15 nachgeschalteter Flankendetektor 16 der Auswerteeinheit 11 detektiert eine fallende Flanke der Signalspannungen Ui, U2 an der Kommunikationsleitung 3 und legt damit den Zeit-

punkt zur Richtungserkennung fest. Ansteigende Flanken dr Signalspannungen Ui, U2 werden nicht bei der Richtungserkennung berücksichtigt. Weiterhin weist die Auswerteeinheit 11 eine Komparatorschaltung 17 auf, die beispielswei- se zwei Komparatoren enthalten kann. An dem Eingang der Komparatorschaltung 17 liegt ferner die AusgangsSpannung UA der Signalaufbereitungseinheit 10 an. Das überschreiten eines Schwellenwertes bzw. das Unterschreiten eines weiteren Schwellenwertes durch das Ausgangssignal UA kann durch die Komparatorschaltung 17 detektiert werden. Am Ausgang der Auswerteeinheit 11 liegt ein Richtungssignal UR an, das in Abhängigkeit von der übertragungsrichtung vom High- Zustand in den Low-Zustand oder umgekehrt fällt. Durch weitere logische Aufbereitung kann die Kommunikationsrich- tung mittels einer nicht dargestellten Anzeigeeinheit signalisiert bzw. mittels eines nicht dargestellten Speichers abgespeichert werden.

Im Folgenden wird die Funktionsweise der Messschaltung für zwei unterschiedliche Datenübertragungsrichtungen beschrieben. Im Ausgangszustand sind die SignalSpannungen Ui, U2 an der Kommunikationsleitung 3 im High-Zustand. Sendet die SIM-Karte 1 ein Signal, wird der Transistor Ti angeschaltet, so dass die Signalspannung Ui vom High- Zustand in den Low-Zustand fällt. Als Folge daraus streigt der Strom Ii/o schlagartig an, wobei er sich durch den Entladestrom der Kapazität C2 und den durch den PuIl-Up- Widerstand RP durchflossenen Stromanteil zusammensetzt. In dem Transformator wird in der Sekundärspule 12 eine Sekun- darström induziert, der in den Eingang des Messverstärkers 14 fließt. Aufgrund der Beschaltung des Messverstärkers wird der induzierte Strom durch die AusgangsSpannung UA über RP kompensiert. Die Ausgangsspannung UA des Messverstärkers 14 hat den gleichen Verlauf wie die Stromstärke Ii/o, weist jedoch ein Niveau auf, das an die Auswerteein-

heit 11 angepasst ist. Wie sich, aus Figur 2 ergibt, entsteht ein Maximalwert IWx der an dem Eingang der Kompara- torschaltung 17 anliegt. Durch Vergleich mit einem vorgegebenen Schwellwert verringert sich ein Richtungsspan- nungswert UR am Ausgang der Komparatorschaltung 17 von dem High-Zustand in den Low-Zustand. Der Low-Zustand von dem Richtungserkennungssignal UR erfolgt nach einem Zeitintervall dϊ nach dem Schaltvorgang des Transistors Ti. Das Zeitintervall dτ legt den zeitlichen Abstand zwischen dem Schaltzeitpunkt des Transistors Ti und dem Maximalwert Uamax der AusgangsSpannung UA des Verstärkers 14 fest.

Erfolgt auf Grund der Ansteuerung des Transistors T2 ein Sendevorgang des Mobilfunkgerätes 2, fließt ein im Ver- gleich zum vorhergehenden Fall umgekehrter Strom Ii/o. Da kein Widerstand in Reihe liegt, erfolgt sowohl ein schlagartiger Anstieg als auch ein schlagartiger Abfall der Stromstärke Ii/o in negativer Richtung. Mittels des Transformators 20 erfolgt in gleicher Weise eine übertragung des durch die Primärspule 9 fließenden Stroms an den Eingang des Messverstärkers 14. Das Ausgangssignal UA des Messverstärkers 14 weist den gleichen Verlauf auf wie die Stromstärke Io . Dadurch, dass ein Minimalwert üAmin mit entgegengesetzter Polarität im Vergleich zu dem anderen Sen- devorgang sich einstellt, wird ein Richtungsspannungswert UR erzeugt, der von einem Low-Zustand in einen High- Zustand versetzt wird. Dies erfolgt in gleicher Weise mit einer ZeitVerzögerung von äi nach dem Einschalten des Transistors T2.

Wie besser aus Figur 2 zu ersehen ist, bedeutet eine negative Flanke des Richtungserkennungssignals UR ein Senden der SIM-Karte 1, eine positive Flanke des Signals UR ein Senden des Mobiltelefons 2.

Vorteilhaft ist die erfindungsgemäße Messschaltung 8 unabhängig von dem Pull-Up-Widerstand Rp. Maßgeblich für die Spannungs- bzw. Stromspitzen sind die parasitären Kapazitäten Ci, C2. Die MessSchaltung 8 eignet sich insbesondere auch für Mobiltelefone mit einem relativ hoch ohmigen Pull-Up-Widerstand Rp, der zur Minimierung der Stromaufnahme des Mobiltelefons dient .

Vorteilhaft ist nach der erfindungsgemäßen Messschaltung lediglich erforderlich, dass die Kommunikationsleitung 3 durch einen Transformatorkern hindurch geleitet werden muss. Es sind keine zusätzlichen Bauteile an der Kommunikationsleitung 3 anzubringen.

Vorzugsweise besteht die Primärwicklung 9 des Transformators 20 nur aus einer bzw. einer halben Windung. Die Kommunikationsleitung 3 wird somit nur mit einer relativ kleinen Kapazität belastet. Weiterhin treten durch die Messschaltung 8 keine nennenswerten Spannungsabfälle an der Kommunikationsleitung 3 auf, die zu Signal- und Kommunikationsstörungen führen könnten.