ES2350392T3 - Método y dispositivo para comunicarse con un servidor. - Google Patents

Abstract

Un dispositivo (165) para comunicarse con un servidor (170), con una tarjeta inteligente (400) que incluye: - una tarjeta (410); - un circuito integrado CI fijado a la tarjeta y acoplado a una serie de contactos (522, 525, 526, 529), estando el CI acoplado a un primer (529, 525) contacto y disponiendo de un primer driver y un primer receptor, de tal manera que es capaz de generar una primera señal de salida hacia el primer contacto y recibir una primera señal de entrada desde el mismo para comunicarse con un servidor, caracterizado porque el CI cuenta con una primera referencia de tensión (Vterm), una resistencia integrada (210) y un conmutador (940) acoplados en serie con el primer contacto (529, 525), y el conmutador que acopla la primera referencia de tensión al primer contacto es sensible a la activación del dispositivo a fin de señalar la conexión al servidor, el conmutador (940) que desacopla la referencia de tensión (Vterm) del primer contacto (529, 525) es sensible a la transmisión o recepción de datos del dispositivo.

Description

Método y dispositivo para comunicarse con un servidor.

La presente invención se refiere a dispositivos electrónicos diseñados para utilizarse con un dispositivo USB (universal serial bus). La invención hace referencia, particularmente, a los circuitos que optimizan el rendimiento de los transmisores o receptores en modo común, como los dispositivos USB compatibles, y facilita la conexión de los dispositivos, como los dispositivos USB, a un servidor.

Para la comunicación entre un servidor y un dispositivo, existe una serie de interfaces estándar. La Fig. 1 muestra el sistema de gestión de información convencional 100. Dicho sistema utiliza el dispositivo USB (universal serial bus) 125 para conectar un servidor central (denominado simplemente "servidor") a una serie de dispositivos, denominados dispositivos USB, como p. ej.: una pantalla 135, una impresora 140, un teclado 145, un ratón de bola 150, un escáner óptico 155, una unidad de disco 160 y otro dispositivo similar 165. Cada uno de estos dispositivos 135, 140, etc. está acoplado al dispositivo USB 125 mediante los respectivos puertos 130 del hub 110.

El dispositivo USB se define por la Especificación del Bus Universal en Serie escrita y controlada por USB Implementers Forum, Inc., un organismo sin fines de lucro fundado por el grupo de entidades que desarrolló la Especificación USB. El Capitulo 5 "Modelo de Flujo de Datos USB", el Capitulo 7 "Electrónica", y el Capitulo 8 "Capa de Protocolo" de la Especificación Bus Universal en Serie, revisión 1.1, de 23 de septiembre de 1998 (en adelante la "Especificación USB"), se incorporan, en particular, en el presente documento mediante referencia.

Según la Especificación USB 1.1, los dispositivos USB pueden incluir tanto dispositivos de velocidad total como de baja velocidad. Los primeros transfieren los datos a una velocidad de transmisión de 1.5 MHz, mientras que los segundos transfieren datos a una velocidad de 12 MHz. Los datos se transmiten en lineas de comunicación. Esto quiere decir que el dispositivo USB transmite una señal de salida diferencial o recibe una señal de entrada diferencial en dichas lineas de comunicación. En el modo baja velocidad, la señal diferencial indica un primer estado lógico, denominado estado "J", si D+ está a un nivel de tensión inferior al de D-, y un segundo estado, el estado "K", si D+ está a un nivel de tensión superior al de D-. En el modo velocidad total, la señal diferencial indica un primer estado, denominado estado "K", si D+ está a un nivel de tensión inferior al de D-, y un segundo estado, estado "J", si D+ está a un nivel de tensión superior al de D-. El diseño diferencial protege mejor contra las variaciones de tierra y el ruido puesto que el nivel de señal recibido se determina comparando ambos niveles de tensión, sujetos a variaciones de tierra o ruido que afectan ambas señales diferenciales de una misma manera.

Un servidor detecta la presencia de un dispositivo, como el dispositivo 165, en el dispositivo USB 125 durante una etapa de acoplamiento, mientras los drivers del puerto 130 y el dispositivo están en triestado. La detección del acoplamiento se basa en una determinada conexión del puerto 130 de una resistencia pull-up 210 asociada al dispositivo. Asimismo, detectar si el dispositivo está funcionando en modo velocidad total o baja velocidad depende también de la conexión de la resistencia pull-up.

En lo que respecta la Fig 2 y 3, la Fig. 2 muestra un transmisor 230 de un típico dispositivo USB, de baja velocidad, acoplado a un receptor 240 en el puerto 130 correspondiente. La Fig. 3 muestra un transmisor 230 de un típico dispositivo USB, de velocidad total, acoplado a un receptor 240 del puerto 130 correspondiente. La resistencia pull-up 210 del dispositivo de baja velocidad (Fig. 2) está conectada entre el contacto 213 de tensión positiva y la linea 212 de señal D-. La resistencia pull-up 210 del dispositivo de velocidad total (Fig. 3) está conectada entre el contacto 213 de tensión positiva 213 y la linea 215 de señal D+. Es importante recalcar que conforme a la especificación USB, el nivel de tensión de 211 que alimenta la resistencia pull-up difiere del de la tensión especificada alimentada por el puerto 130 en la linea de señal 220 mediante VBUS. Por lo tanto, la resistencia p. ej. por lo general, externa a los circuitos integrados del dispositivo USB en el arte, es alimentada por su propio contacto de tensión 213, y no la linea 220 de VBUS, salvo si los circuitos adicionales están acoplados también a la linea 220 a fin de condicionar la tensión para alimentar la resistencia pull-up.

La presencia de la resistencia pull-up sólo en la linea 212 de señal D-, para dispositivos periféricos de baja velocidad, o sólo en la linea 215 de la señal D+, para dispositivos periféricos de velocidad total, presenta un desequilibrio en la simetría de la señal diferencial a partir del transmisor 230 de USB, es decir, salidas en las lineas de señales. En otras palabras, debido a la resistencia, la amplitud de los cambios de señales en las lineas de señales no es la misma y las señales no cambian a la misma velocidad. Esta asimetría resulta problemática por diferentes motivos: aumento de la radiación EMI/RFI, variación de la longitud de bits recibidos y la oblicuidad del flujo de datos. Los aspectos de estos problemas se abordan en las patentes US 5,905,389 y 5,912,569 ("patentes Alleven") mediante la introducción de un circuito de retardo en uno de los dos transmisores USB. Aunque esto atenúa los problemas, no elimina del todo el desequilibrio en la señal diferencial proveniente de la única resistencia pull-up.

La presencia de la resistencia pull-up en una de las lineas de comunicación plantea otros problemas. Uno de ellos tiene que ver con el consumo de energía mediante el dispositivo periférico. La patente US 6,076,119 (Maemura et al.) presenta un conmutador entre la resistencia pull-up y una tensión de terminales, allí donde el conmutador desconecta de manera selectiva la resistencia pull-up resistor cuando un dispositivo no está funcionando. Esto no sólo disminuye el consumo de energía, sino que también determina, mediante un servidor central, si no funciona un dispositivo USB conectado físicamente, sin embargo, no trata el desequilibrio en la señal diferencial producto de la conexión de la única resistencia pull-up durante la operación del dispositivo.

Otro problema concierne la compatibilidad de utilizar "tarjetas inteligentes" conectadas a un dispositivo USB. La Fig. 4 muestra una tarjeta inteligente 400 con un módulo de circuito integrado ("MCI") 420 fijado a una tarjeta 410. Aunque los dispositivos periféricos USB convencionales disponen de la resistencia pull-up requerida en el exterior, resulta problemático montar una resistencia en la superficie de una tarjeta inteligente, transportada en una cartera o monedero e insertada y retirada repetidas veces de un lector. Asimismo, puesto que las tarjetas inteligentes compatibles con el estándar ISO7816 son las más utilizas en Europa y Asia, los problemas de legado restringen el número de contactos en la tarjeta inteligente disponibles para aplicaciones USB de tarjetas inteligentes. Esto plantea problemas con respecto a conectar una resistencia externa a una tarjeta inteligente.

Además de los problemas anteriormente descritos y vinculados con el montaje de la superficie y las limitaciones de terminales en las tarjetas inteligentes, la resistencia pull-up del USB convencional presenta también problemas para los lectores usados con tarjetas inteligentes en aplicaciones de un solo usuario. Para las aplicaciones relativamente centralizadas, como las transacciones con teléfonos de pago, cajeros automáticos o terminales de punto de venta, el número de transacciones mediante lector de tarjeta inteligente es elevado. Esto quiere decir que varios usuarios comparten cada lector de tarjetas inteligentes, la frecuencia de las transacciones por lector es bastante elevada y el coste de los lectores no constituye un factor esencial. No obstante, las tarjetas inteligentes sirven también para transacciones de amplia distribución efectuadas mediante Internet, como p. ej. transacciones financieras o el registro seguro en una red. Para esta aplicación, las transacciones se asocian, por lo general, al uso personal de ordenadores en el hogar y la oficina y, por ende, los lectores de tarjetas inteligentes se utilizan relativamente con mayor frecuencia, de manera que el coste por lector es un factor de viabilidad significativo puesto que el coste de solución equivale al coste del lector de tarjetas inteligentes más el de las tarjetas inteligentes.

Para resolver el problema de las limitaciones de terminales USB en la tarjetas inteligentes compatibles ISO7816, el uso de una resistencia pull-up externa del dispositivo USB convencional requiere de circuitos de acondicionamiento de la tensión externos a la tarjeta inteligente tal y como se ha descrito anteriormente. La resistencia pull-up y los circuitos de acondicionamiento de la tensión se sitúan, por lo general, en el lector de tarjetas inteligentes. Tal y como se ha mencionado, el hecho de que varios usuarios compartan un lector de tarjetas inteligentes no plantea ningún problema, a diferencia de un lector de tarjetas inteligentes utilizado por un solo usuario en las transacciones por Internet, puesto que tiende a hacer subir el coste de la solución de tarjetas inteligentes.

De la discusión anterior se desprende que mientras se han efectuado avances en los dispositivos USB, aún quedan por efectuar más mejoras que traten los problemas de radiación EMI/RFI, variación en longitud de bits recibidos y oblicuidad en el flujo de datos recibidos, producto del desequilibrio en la señal USB diferencial debido a la resistencia pull-up requerida del USB. Además, solucionar estos y otros problemas relacionados a la resistencia pull-up resulta bastante difícil para las tarjetas inteligentes usadas como dispositivo USB, por lo que los requerimientos son particularmente precisos en este contexto.

El documento WO99/49415 presenta una tarjeta inteligente compatible con diferentes protocolos. La tarjeta inteligente incluye una serie de contactos estándar que cumplen con los protocolos de la norma publicada, así como otro contacto no designado por la norma que se utiliza para indicar si la tarjeta debe funcionar en un modo no estándar. Cuando la tarjeta debe funcionar en el modo no estándar, se utiliza un simple procedimiento de puesta en marcha. El dispositivo de interfaz puede conectarse a cualquier bus de un ordenador que funciona conforme al protocolo no estándar deseado. La tarjeta inteligente multiprotocolo se puede utilizar para garantizar el buen funcionamiento de cualquiera de los dispositivos periféricos o comunicarse con los mismos, independientemente si un ordenador personal está presente en el sistema.

El documento FR2783336 muestra una tarjeta inteligente que dispone de una unidad de proceso conectada a las memorias mediante buses de direcciones y datos. El circuito de la tarjeta se conecta a ocho contactos en la superficie de la tarjeta. Dos de esos contactos (D+,D-) se usan para permitir la transmisión de datos entre el procesador y un dispositivo externo, usando el protocolo de Bus Universal en Serie, y una resistencia pull-up se acopla a uno de estos contactos para determinar su velocidad de procesamiento.

Los métodos según la invención se definen en la reivindicación 12 y sus respectivas subordinadas.

Una referencia de tensión se puede desacoplar de un segundo contacto mediante el conmutador del CI, reactivo a la transmisión del dispositivo, es decir, transfiriendo datos al servidor a una velocidad de transferencia de datos baja o total, para reducir el desequilibrio para las señales del primer y segundo driver. Además, la referencia de tensión se vuelve a conectar al segundo contacto mediante el conmutador, reactivo a la terminación de la transmisión.

El dispositivo de la invención se define en las reivindicaciones 1 a 11. El conmutador puede acoplar la referencia de tensión a la primera salida, reactiva al dispositivo alimentado por el bus, pero que efectúa la transmisión. Esto tiende a elevar la primera salida al nivel de la referencia de tensión que permite al servidor detectar el dispositivo de manera apropiada después de que un servidor ha activado el bus.

En el contexto del modo de realización del USB, el dispositivo dispone de dos drivers para las salidas diferenciales, acoplándose ambas salidas a un par de contactos de salida. Uno de estos pares de contactos es para la primera salida anteriormente mencionada. Puesto que el otro par de contactos de la salida no dispone de una resistencia pull-up correspondiente, es conveniente desconectar la resistencia pull-up durante la transmisión de los drivers del dispositivo, ya que permite una señal de salida diferencial más equilibrada, un menor ruido en modo común, una menor radiación EMI/RFI, una longitud de bits optimizada y una menor oblicuidad en el flujo de bits recibidos.

No obstante, en ocasiones, la resistencia pull-up debe conectarse a la salida. Esto se debe a que, tal y como se describe en la información inicial indicada anteriormente, en lo que respecta a las aplicaciones USB, el servidor determina si el dispositivo está conectado al USB y si la velocidad del dispositivo es baja o total, evaluando las lineas de las señales D y D+ en el USB a las que se podrán conectar los terminales de salida del dispositivo. La invención supone el reconocimiento de que aunque la resistencia pull-up se debe conectar para una detección apropiada del dispositivo por el servidor en las lineas D+ o D-, dicha resistencia puede desconectarse de manera ventajosa cuando el dispositivo utiliza dichas lineas.

Los componentes electrónicos del lector pueden incluir sólo componentes pasivos, es decir componentes inactivos que presentan características de capacitancia, inductancia y resistencia pero sin función direccional ni de ganancia.

Es una ventaja que la resistencia pull-up y los circuitos de acondicionamiento de la tensión que alimenta la resistencia pull-up con una tensión apropiada estén integrados en el CI, por lo que no se requiere de ningún contacto en la tarjeta inteligente para alimentar la resistencia con tensión. Esto permite que el dispositivo sea compatible con la configuración de contactos de las tarjetas inteligentes existentes.

Otra de las ventajas consiste en que al ser la resistencia una resistencia integrada del CI, elimina la necesidad de incluir la resistencia pull-up u otros circuitos de acondicionamiento de la tensión para la resistencia como parte del lector, permitiendo que el lector sea más apropiado para aplicaciones de bajo coste.

Estas y otras ventajas de la invención se muestran en los siguientes esquemas y descripción detallada.

Las nuevas características de la invención se incluyen en las reivindicaciones adjuntas. La invención en si, no obstante, así como el modo de utilización preferido, los objetivos y ventajas adicionales de la misma, se comprenderán mejor al referirse a la siguiente descripción detallada del modo de realización ilustrado cuando se lea junto con los esquemas incluidos en el presente documento:

La Fig. 1 muestra un sistema de gestión de información convencional, con un bus en serie universal y dispositivos USB.

La Fig. 2 ilustra una configuración de técnicas anteriores tradicionales para un dispositivo de USB de baja velocidad.

La Fig. 3 es una configuración de técnicas anteriores tradicionales para un dispositivo USB de velocidad total.

La Fig. 4 muestra una tarjeta inteligente convencional.

La Fig. 5 muestra los detalles de un módulo de circuito integrado conforme al presente modo de realización.

La Fig. 6 muestra un lector de tarjetas inteligentes conforme a un modo de realización de la presente invención.

La Fig. 7 muestra detalles del lector de la Fig. 6.

La Fig. 8 muestra, en forma de un organigrama, la lógica para conectar y desconectar una resistencia en el módulo de circuito integrado de la Fig. 5.

La Fig. 9 muestra los aspectos de un dispositivo USB de baja velocidad conforme a un modo de realización.

La Fig. 10 muestra los aspectos de un dispositivo USB de velocidad total conforme a un modo de realización.

La Fig. 11 muestra un modo de realización alternativo de un circuito en series de la figuras 8 y 9.

La Fig. 12 muestra detalles de la resistencia integrada de la Fig. 9 y la Fig. 10.

La Fig. 13 muestra aspectos adicionales de un dispositivo USB conforme a un modo de realización.

En la siguiente descripción detallada de los modos de realización preferidos, se hace referencia a los dibujos que ilustran los modos de realización en los que se podrá practicar la invención. Debe entenderse que se podrán utilizar otros modos de realización y efectuar cambios sin desviarse de la perspectiva de la presente invención.

En lo que respecta la Fig. 5, un MCI 420, conforme a un modo de realización de la presente invención, se muestra con mayor detalle que el MCI 420 convencional mostrado en la Fig. 4. En particular, se muestran contactos eléctricos 522 a 529. Dichos contactos eléctricos 522 a 529 asociados con el MCI 420 de la tarjeta inteligente se acoplan mediante cables 519 a un CI 530 del MCI 420, y se utilizan para que el servidor se comunique con el CI introduciendo la tarjeta en un lector 600 (no mostrados).

En lo que respecta la Fig. 6, una tarjeta inteligente 400 se muestra con un modo de realización del lector 600 compatible con el USB. El lector 600 dispone de una ranura 651 para introducir la tarjeta, que incluye el MCI 420. El lector 600 incluye un cable 652 y el conector 653 para conectar el lector 600 al puerto 130 (Fig. 1) en el hub 110 (Fig. 1). El lector 600 incluye un conector de intercomunicación 620. La combinación del lector 600 y la tarjeta inteligente 400 del presente modo de realización se puede utilizar como dispositivo USB para tarjetas inteligentes, tal y como el dispositivo 165 de la Fig. 1.

La Fig. 7 muestra más detalles del dispositivo 165. El lector 600 dispone de un conector de intercomunicación 620 con los contactos 722 hasta el 729, que se conectan con los contactos 522 hasta el 529 de la tarjeta inteligente 400, y los acopla al bus 125 (Fig. 1) mediante el cable 652 y el conector 653, enchufado en el puerto 130 (Fig. 1). Sólo son relevantes los contactos 722, 725, 726 y 729. De lo mencionado anteriormente se deduce que el lector 600 no contiene ningún componente electrónico activo, algo fundamental de acuerdo con el modo de realización indicado. La tarjeta inteligente 400 incluye el CI 530 con los componentes activos necesarios para transmitir y recibir información hacia y desde el servidor. La alimentación para poner en funcionamiento el CI en la tarjeta inteligente se alimenta a partir del puerto 130 mediante el conector 653, el cable 652 y el lector 600 cuando se inserta la tarjeta inteligente en la ranura del lector 651. La inserción de la tarjeta inteligente 400 en la ranura del lector 651 permite que los contactos 722, 725, 726 y 729 de la tarjeta inteligente se acoplen a los contactos 522, 525, 526 y 529 del lector 600. El acoplamiento de los contactos de la tarjeta inteligente con los contactos del lector al insertar la tarjeta inteligente en la ranura del lector suministra la energía necesaria al CI en la tarjeta inteligente, permitiendo al mismo tiempo el flujo de las señales necesarias entre el CI y el servidor a través del cable y el conector, usando el USB.

La Fig. 9 representa un diagrama que muestra un sistema de transferencia de modo de funcionamiento de acuerdo con el modo de realización de la invención. El modo de realización en la Fig. 9 ilustra un dispositivo USB 165 de baja velocidad acoplado al bus 125, que conecta el dispositivo a parte del receptor 240 de un puerto 130 de un hub 110 conectado a un servidor central 170 (no mostrado).

El CI 530 incluye un primer driver 965 y un segundo driver 970. Dichos drivers se acoplan a los contactos 525 y 529 respectivamente para generar las lineas de señal D+ y D-, en el USB 125, a una velocidad de transferencia de datos de 1.5 MHz Hz del USB de baja velocidad. Puesto que el dispositivo en la Fig. 9 es un dispositivo de baja velocidad, cuenta con una resistencia pull-up 210 acoplada a la linea 212 de señal diferencial D-. De acuerdo con el modo de realización, la resistencia 210 es un dispositivo más bien integrado en el CI y no externo. Se acopla electrónicamente a la linea 212 D- mediante el contacto 529 de la tarjeta inteligente (no representada) y un conmutador 940. La resistencia 210 se acopla también a una salida 930 de los circuitos de acondicionamiento de la tensión 935. La salida 930, la resistencia 210 y el conmutador 940 se encuentran en un circuito en serie 960. Los circuitos de acondicionamiento de la tensión se acoplan al contacto 522 de VCC y a la linea 220 de la Vbus, para recibir la tensión de alimentación de la VBUS (nominalmente de 5 voltios) a partir del puerto 130, y genera una tensión de alimentación de la VTERM (nominalmente de 3.3 voltios), en especial, para la resistencia pull-up 210.

El conmutador 940 se controla a través de una señal en la salida 955 procedente de los circuitos de control 950. El conmutador se cierra al detectar la señal en la salida 955 de los circuitos de control 950, que acopla la salida 930 de los circuitos de acondicionamiento de la tensión y la resistencia 210 al contacto 529 y, por tanto, a la linea 212 D-. El conmutador 940 se abre al detectar la desaparición de la señal en la salida 955 de los circuitos de control 950, que desacopla la salida 930 de los circuitos de acondicionamiento de la tensión y la resistencia 210 a partir del contacto 529 y, por tanto, de la linea 212 D-.

La Fig. 13 muestra un receptor 250 para un dispositivo USB 165 de acuerdo con el modo de realización de la invención. El receptor 250 incluye un amplificador de una sola entrada A6 en el CI 530, acoplado al contacto 529 para recibir una señal de entrada D- del transmisor del servidor 260, un amplificador de una sola entrada A8 en el CI 530, acoplado al contacto 525 para recibir una señal de entrada D+ del transmisor del servidor 260, y un amplificador diferencial A7 en el IC 530, acoplado a ambos contactos para recibir las señales de entrada D+ y D-. De acuerdo con un modo de realización de la presente invención, el dispositivo 165 incluye el receptor 250 de la Fig.13 y el transmisor de baja velocidad 230 de la Fig. 9 descritos anteriormente. De acuerdo con el modo de realización de la invención, el dispositivo 165 incluye el receptor 250 de la Fig. 13 y el transmisor de velocidad total 230 de la Fig. 10 descritos posteriormente.

En lo que respecta a la Fig. 8, se describe la lógica de los circuitos de control 950 conectando y desconectando de manera selectiva la resistencia pull-up 210 del dispositivo 165. En el paso 805, el dispositivo se inserta en el lector 600, el cual se acopla al puerto 130 que activa dicho dispositivo. Posteriormente, en el paso 810, los circuitos de control 950 determinan si la VBUS del nivel de tensión recibida por el dispositivo 165 es la adecuada para anexar el dispositivo al bus 125, es decir, si se debe elevar el contacto 529 D- a la VTERM del nivel de tensión de la salida 930 mediante la resistencia 210. De lo contrario, los circuitos 950 continuarán monitoreando, en el paso 810, hasta que la VBUS del nivel de tensión sea la adecuada. Una vez que los circuitos de control detectan una tensión adecuada en la VBUS, se emite una señal de salida en la salida 955 a fin de cerrar el conmutador 940 y elevar el contacto 529, en el paso 185. En este punto, con la linea de señal D- elevada, el dispositivo puede ser detectado por el servidor como un dispositivo USB 165 de baja velocidad, pudiendo comunicar su identidad al servidor y ser enumerado.

A continuación, en el paso 820, los circuitos de control determinan si existe alguna señal indicando que el dispositivo debe desconectarse y volver a enumerarse. Si existe algún indicio de que el dispositivo debe desconectarse, en el paso 825 los circuitos 950 cancelan la señal en la salida 955, de tal manera que deje de elevarse el contacto 529. De lo contrario, los circuitos continúan emitiendo la señal en la salida 955 para mantener el nivel de tensión del contacto 529; sin embargo, cuando los circuitos de control determinan que el dispositivo está efectuando una transmisión o recepción, es decir, está transfiriendo datos entre el servidor y el dispositivo a una velocidad de transferencia de datos baja o total del USB, en el paso 830, dichos circuitos cancelan de manera temporal la señal en la salida 955, en el paso 835, y continúan monitoreando, en el paso 830, para concluir la transmisión o recepción. Una vez que el dispositivo concluye la transmisión o recepción, los circuitos de control 950 vuelven a emitir la señal en la salida 955, en el paso 840, para elevar nuevamente el contacto 529.

Como resultado de esta disposición el conmutador se abre durante la transferencia de datos, ajustando así la linea de señal D- a la linea de señal diferencial, siempre y cuando ninguna de las lineas de señal diferencial dispongan de una resistencia pull-up conectada, lo que produce una mejor calidad de señal diferencial. Asimismo, el conmutador se cierra durante un espacio de tiempo, cuando el dispositivo se activa y no efectúa ninguna transmisión, siempre que no exista una solicitud de desconexión, lo que permite al servidor determinar el modo operativo del dispositivo.

Es probable que existan muchas condiciones más, no representadas en la Fig. 8. para cancelar la señal de la salida 955 de los circuitos de control a fin de abrir el conmutador. Por ejemplo, el conmutador 940 puede utilizarse también para desacoplar la resistencia pull up 210 en otro momento y no sólo durante las transmisiones de datos. Tales desconexiones adicionales pueden efectuarse, por ejemplo, para ahorrar energía o reducir el procesamiento de la carga general de las comunicaciones del servidor, y son compatibles con el desacoplamiento de la resistencia pull up durante la transmisión de datos. El conmutador puede abrirse cuando la tensión de alimentación de la VBUS hacia el dispositivo está fuera de la Especificación USB, o si los contactos eléctricos 522, 525, 526 ó 529 del dispositivo 165 no están acoplados correctamente al USB. Una tensión muy inestable o baja para efectuar una operación correcta será detectada por los circuitos de control 950, utilizando una prueba de tensión en el contacto 529 de VCC, y la presencia de las resistencias pull-down 216 y 217. Las razones de acoplamiento y desacoplamiento se describen con más detalle en la Especificación USB.

Muchas de las características descritas anteriormente pueden efectuarse independientemente del orden de conexión de la resistencia y el conmutador entre la tensión de la VTERM y la linea de señal 212 D-. Por consiguiente, en otro modo de realización de la presente invención mostrado en la Fig. 11, el circuito en serie 960 se modifica según el orden de conexión inverso de la resistencia 210 y el conmutador 940. Esto quiere decir que la resistencia 210 se conecta con el conmutador 940 por un lado y al contacto 525 ó 529 por el otro, mientras que el conmutador 940 se conecta a la resistencia 210 y los circuitos de acondicionamiento de la tensión 935 a la salida 930.

El orden de la conexión tal y como se muestra en la Fig. 9 es conveniente dado que este ajuste conlleva una mejor protección del CI contra las descargas electrostáticas. La patente Maemura et al. presenta un conmutador y una resistencia para un dispositivo USB acoplado en el orden inverso a la resistencia y al conmutador mostrados en la Fig. 9 del presente documento. Además, la resistencia tal y como se muestra en la patente "Maemura et al. patent" no está integrada en el CI del dispositivo, como en la presente invención, lo que genera dificultades en el contexto de las tarjetas inteligentes, como ya se ha descrito anteriormente. Asimismo, de acuerdo con la patente Maemura et al. el conmutador se abre cuando el dispositivo no está funcionando y se cierra cuando se comunica con el servidor; mientras que, de acuerdo con la presente invención, el conmutador se abre cuando el dispositivo efectúa una comunicación.

En otro modo de realización de la invención, el conmutador 940 se sustituye por una serie de conmutadores conectados a múltiples señales de control, a partir de los circuitos de control como circuitos, para implementar funciones lógicas más complejas originando que el conmutador se abra. En un modo de realización, un segundo conmutador, como el conmutador 940 en la Fig. 9, se coloca entre la tensión de la VTERM y la resistencia 210, de manera que la resistencia se conecte a un conmutador por ambos los lados.

La Fig. 10 muestra el modo de realización de un sistema de transferencia de modo de funcionamiento, de acuerdo con la presente invención, para un dispositivo USB 165 de velocidad total acoplado mediante el USB 125 a un Puerto 130 del hub 110 (Fig. 1) . En el dispositivo de la Fig. 10 la resistencia pull-up 210 se acopla al contacto 525 y, por consiguiente, a la linea 215 de señal diferencial mediante el conmutador 940. La resistencia también se conecta a la VTERM de tensión de la salida 930 de los circuitos de acondicionamiento de la tensión, de tal forma que en el caso de un dispositivo de velocidad total tal y como se muestra en la Fig. 10, el servidor 170 detecta la presencia de la VTERM en la linea de señal D+, que determina la presencia de un dispositivo de velocidad total. Aparte de la velocidad de transferencia de datos y la resistencia 210 acoplada al contacto 525 D+, en lugar del contacto 529 D+, el dispositivo de velocidad total de la Fig. 10, funciona igual que el dispositivo de baja velocidad de la Fig. 9.

Como se ha mencionado anteriormente, los problemas de legado limitan el número de terminales disponibles para las tarjetas inteligentes, algo que también plantea problemas al conectar una resistencia externa a una tarjeta inteligente para una aplicación USB. La elaboración de tarjetas inteligentes para un uso generalizado se efectúa de manera convencional de conformidad con las Especificaciones de la norma ISO7816, que determina la ubicación y función de los terminales eléctricos en las tarjetas así como el protocolo. Los seis contactos 522, 523, 524, 526, 527 y 528 mostrados en la Fig. 5 para la tarjeta inteligente de la Fig. 4 se utilizan comúnmente para las funciones definidas de acuerdo con las Especificaciones de la norma ISO7816. La norma ISO designa los otros dos contactos 525 y 529 como "reservados". (En uno de los modos de realización, se asume que la tarjeta inteligente se utiliza como un dispositivo USB insertado en un lector 600. No se describe la selección del modo entre USB e ISO7816, en caso de existir.) Sin embargo, tal y como se muestra en las Figuras 2 y 3, es usual que un dispositivo USB 165 disponga una resistencia pull-up apropiada montada de manera externa, que requiere ya sea i) circuitos en el paquete del dispositivo, como por ejemplo internos en el CI del dispositivo para acondicionar el VCC de la tensión a fin de suministrar el nivel de tensión apropiado, es decir, un nivel de tensión diferente al de la resistencia pull-up 210, en cuyo caso también se requiere un terminal extra 213 para el VCC de la tensión suministrada a la resistencia o además ii) circuitos externos acoplados al terminal para acondicionar la tensión por suministrar a la resistencia pull-up.

Un problema que surge al integrar la resistencia en el CI, de acuerdo con la presente invención, consiste en cómo fabricar la resistencia en tolerancias suficientemente precisas. Esto quiere decir que la Especificación USB requiere que la resistencia esté dentro de un rango de tolerancia predeterminado, el cual es inferior al típico rango obtenido por los métodos de fabricación comunes. La Fig. 12 muestra la resistencia pull-up 210 que incluye una escalera de resistencias 1210 (o simplemente "resistencia") integrada en el CI 530 (Fig. 5), con una estructura apropiada para respetar el limite de tolerancias de la Especificación USB. La escalera de resistencias 1210 está conectada al punto terminal 1220 y a varios conmutadores 1230 distribuidos a lo largo de la escalera de resistencias. Uno de los conmutadores 1230 está conectado entre la escalera de resistencias y el punto de conexión de salida 1240 y los demás conmutadores 1230 están abiertos. La selección del conmutador 1230 que se conectará se efectúa a través de una prueba en el momento de la fabricación del dispositivo y se registra en memorias no volátiles. Esta estructura y método permiten fabricar una resistencia con una tolerancia de resistencia aceptable utilizando una técnica capaz de producir materiales con una resistencia muy variable por unidad cuadrada. En un modo de realización alterno, los conmutadores se sustituyen por otros dispositivos adecuados, como conexiones con fusibles.

La descripción de este modo de realización se ha elaborado para fines educativos, pero no es exhaustiva ni limita la invención a la forma presentada.

Claims (16)

1. Un dispositivo (165) para comunicarse con un servidor (170), con una tarjeta inteligente (400) que incluye:

- una tarjeta (410);

- un circuito integrado CI fijado a la tarjeta y acoplado a una serie de contactos (522, 525, 526, 529), estando el CI acoplado a un primer (529, 525) contacto y disponiendo de un primer driver y un primer receptor, de tal manera que es capaz de generar una primera señal de salida hacia el primer contacto y recibir una primera señal de entrada desde el mismo para comunicarse con un servidor, caracterizado porque el CI cuenta con una primera referencia de tensión (Vterm), una resistencia integrada (210) y un conmutador (940) acoplados en serie con el primer contacto (529, 525), y el conmutador que acopla la primera referencia de tensión al primer contacto es sensible a la activación del dispositivo a fin de señalar la conexión al servidor, el conmutador (940) que desacopla la referencia de tensión (Vterm) del primer contacto (529, 525) es sensible a la transmisión o recepción de datos del dispositivo.

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2. El dispositivo de la reivindicación 1, en donde el conmutador (940) es capaz de desacoplar la referencia de tensión (Vterm) del primer contacto (529, 525) para señalar la desconexión del dispositivo del servidor.

3. El dispositivo de la reivindicación 1 ó 2 comprende un segundo contacto para recibir una tensión a partir del servidor (170), circuitos de acondicionamiento de la tensión (935) en el CI acoplados al segundo contacto (522) para generar la referencia de tensión (Vterm) a partir de la tensión recibida (Vbus), siendo el nivel de la referencia de tensión distinto al nivel de la tensión recibida.

4. El dispositivo (165) de la reivindicación 3, en donde el CI comprende un segundo driver y un segundo receptor, de tal manera que el CI es capaz de generar una segunda señal de salida y de recibir una segunda señal de entrada, y el dispositivo comprende un tercer contacto (525, 529) acoplado a las señales de la segunda salida y la segunda entrada del CI para comunicarse con el servidor (170).

5. El dispositivo (165) de la reivindicación 4, en donde el CI comprende un cuarto contacto (526) acoplado al CI para acoplar el servidor y el CI con una tensión eléctrica común, pudiendo comunicarse el dispositivo con el servidor a través de sus contactos que son únicamente cuatro (522, 525, 526, 529).

6. El dispositivo de una de las reivindicaciones la 5 comprende circuitos de control (950) en el CI para controlar el conmutador (940) a fin de acoplar o desacoplar de manera selectiva la referencia de tensión (Vterm) del primer contacto (529, 525).

7. El dispositivo de la reivindicación 6, en donde los circuitos de control (950) son capaces de desacoplar el primer contacto de la resistencia (210).

8. El dispositivo de una de las reivindicaciones 1 a 7 comprende un lector (600) con un primer conector (653) para la conexión a un puerto (130), y un segundo conector (620) para la recepción de la tarjeta inteligente (400) y para el acoplamiento eléctrico a los contactos (522, 525, 526, 529).

9. El dispositivo de la reivindicación 8, en donde el lector (600) sólo dispone de componentes electrónicos pasivos.

10. El dispositivo de la reivindicación 9, en donde el segundo conector (620) dispone de contactos de intercomunicación (722, 725, 726, 729).

11. El dispositivo de una de la reivindicaciones 1 a 10, en donde la resistencia (210) posee una cierta longitud, y está acoplada a un número de conmutadores de selección del valor de impedancia (1230) distribuidos a en toda su extensión de manera que la resistencia puede ser acoplada mediante uno de los conmutadores de selección del valor de impedancia al primer contacto (529, 525) para variar de manera selectiva la impedancia de la resistencia.

12. Un método de comunicación entre un dispositivo y un servidor, dicho dispositivo comprende una tarjeta inteligente que incluye una tarjeta y un circuito integrado fijado a la tarjeta, el método consta de las siguientes etapas: acoplamiento de una referencia de tensión por un conmutador a través de una resistencia en el circuito integrado CI a un primer contacto acoplado al CI, de tal manera que el servidor puede detectar la conexión del dispositivo, en donde el acoplamiento es sensible a la activación del CI; confirmación de la primera y segunda señal de salida por el CI para efectuar transmisiones hacia servidor, la primera señal se confirma en el primer contacto y la segunda señal en un segundo contacto acoplado al CI; y desacoplamiento de la referencia de tensión del CI del primer contacto por el conmutador en el CI, en donde el desacoplamiento es sensible a la transmisión o recepción de datos por el CI hacia o desde el servidor.

13. El método de la reivindicación 12, en donde los contactos se fijan a la tarjeta, el método comprende las siguientes etapas: acoplamiento eléctrico del servidor al CI mediante un conector de intercomunicación de un lector, que dispone únicamente de componentes pasivos, en donde el acoplamiento incluye el acoplamiento del servidor a los contactos para la primera y segunda señal respectivamente.

14. El método de la reivindicación 13, en donde el paso del acoplamiento eléctrico del servidor mediante el conector de intercomunicación al CI comprende la alimentación de acoplamiento y las señales de tierra del servidor al tercer y cuarto contacto respectivamente y está acoplado al CI.

15. El método de la reivindicación 12 comprende el paso de desacoplamiento de la referencia de tensión del primer contacto por el conmutador, sensible a una indicación de desconexión emitida por los circuitos de control del CI.

16. El método conforme a la reivindicación 12 comprende el paso de reconexión de la referencia de tensión al primer contacto a través del conmutador, sensible al final de la transmisión.