专利名称：应答器的电路以及用于测试电路的方法
技术领域：
本发明涉及一种应答器的电路以及一种用于测试应答器的电路的方法。
背景技术：
由US 7，181，665B2公开了一种用于测试智能卡的设备以及一种用于测试智能卡 的方法。用于测试的设备具有逻辑测试器、非接触的接口以及接触接口。逻辑测试器产生 测试图形，所述测试图形被传输至智能卡以便测试智能卡。所述设备接收响应图形，以便测 试智能卡的状态。非接触的接口实现了非接触的测试模式。相反，接触接口实现了接触测 试模式O
发明内容
本发明的任务在于，尽可能改进用于测试应答器的电路的方法。所述任务通过具有独立权利要求1的特征的用于测试应答器的电路的方法解决。 有利的进一步构型是从属权利要求的主题并且包括在说明书中。因此，提出一种用于测试应答器的电路的方法。在测试期间在无源模式中运行电 路。在无源模式中，仅仅以来自场的能量向所述电路供电。所述场优选是交变磁场或者电 磁场。在无源模式期间，由所述电路借助于场从基站接收用于激活测试例行程序的命 令。优选地，所述命令受密码保护，从而仅在输入正确密码时才执行测试例行程序。测试例 行程序可以固定地或可编程地实现在应答器的程序存储器中。测试例行程序也可被称为调 试例行程序。优选地，为了开始测试例行程序，中断应答器的电路中正常的程序运行过程。通过 测试例行程序读取存储内容。存储内容优选在正常的程序运行过程中是隐藏的，因此不可 在协议层上读取。这种隐没的存储内容例如存储在状态寄存器中和/或输入输出寄存器 中。优选地，在测试例行程序中读取状态寄存器和/或输入输出寄存器的存储内容。存储内容作为测试数据被存储在电路的存储器的通过测试例行程序预先确定的 存储区中。存储器例如是电路的SRAM存储器。有利的是，为了进行存储可以复制和/或压 缩和/或编码和/或加密存储内容。在无源模式期间，借助于场向基站发送测试数据。为此，以预先确定的用于传输的 时间间隔发送这些测试数据优选作为有用数据(payload 净荷)。此外，本发明的任务还在于，说明一种尽可能改进的应答器的电路。所述任务通过具有独立权利要求11的特征的电路解决。有利的进一步构型是从 属权利要求的主题并且包括在说明书中。因此，提出一种应答器的电路。所述电路具有用于借助场进行通信的接口。所述 电路具有与接口相连接的计算单元。所述计算单元例如是作为微控制器的组成部分的计算 内核。所述电路具有与计算单元相连接的存储器。
在无源模式中以来自场的能量供给计算单元。在此，场的能量被转换成电能并且 被中间存储在电容器中。接口和计算单元被设置用于在无源模式中借助于场从基站接收用于激活测试例 行程序(debug-routine)的命令。计算单元被设置用于通过测试例行程序将作为测试数据(debug data)的存储内 容存储在存储器的通过测试例行程序预先确定的存储区中。优选地，电路具有多个寄存器， 其中可借助于测试例行程序从一个寄存器中读取存储内容。接口和计算单元被设置用于在无源模式中借助于场向基站发送测试数据。以下所描述的进一步构型不仅涉及电路，而且涉及用于测试应答器的电路的方 法。在此，电路的功能特征从方法步骤中获得。根据一个有利的构型，除用于通过场进行发送和接收的接口外禁用电路的数据接 口。特别地，为了禁用，断开或切断电路的连接端子(管脚)。根据一个有利的进一步构型方案提出，在第一通信期间对测试例行程序进行编 程。为此，例如所述测试例行程序的代码由基站传输至应答器的电路。在此，通过编程优选 确定可以在正常程序运行过程中的哪个位置处分支到测试例行程序。此外，通过编程优选 确定用于存储测试数据的存储区。在对程序例行程序进行编程之后，尤其在第一通信之后 的第二通信中激活被编程的测试例行程序。根据一个优选的进一步构型提出，为了存储测试数据，通过改变测试例行程序来 改变或编程预先确定的存储区，尤其是存储器内所述存储区的大小和/或位置。这样例如 可以在成功测试后释放为测试数据保留的存储器用于正常运行——例如作为工作存储器。在另一个进一步构型中提出，存储测试数据连同属于一个或多个测试例行程序的 标识。所述标识例如是会话号，对于应答器的电路的前后相继的测试块(会话)所述会话 号与所属的测试数据被一起存储，从而可以将测试数据分配给相应的会话。例如可以在不 同的边界条件下，例如在应答器与基站之间的不同距离下执行这些会话。在有利的构型方案中，以电路的内部时钟发生器的时钟信号来运行所述电路，以 便执行测试例行程序。优选地，内部时钟发生器在测试例行程序期间保持一时钟频率，使得 以与正常运行中相同的电路电流消耗进行所述测试。替换地，以由场的载波信号形成的时 钟信号运行所述电路，以便执行测试例行程序。例如，通过载波信号的载波频率的分频形成 时钟信号。根据一个有利的构型，在无源模式的通信协议内，在通过场连接的基站与应答器 的电路之间协商用于从应答器的电路至基站的测试数据传输的时隙。优选地，在无源模式中基站向应答器的电路发送用于传输测试数据的命令。应答 器的电路在接收到用于传输的命令的情况下才向基站发送所要求的数据。在有利的构型方案中提出，为了进行存储而加密和/或压缩和/或编码测试数据。在一个另外的、也可组合的构型中，为了激活测试例行程序，由应答器的电路实施 认证。上述进一步构型方案特别有利于单独应用以及组合应用。在此，所有的进一步构 型方案可以相互组合。在附图的实施例的说明中阐述了几种可能的组合形式。但那里所示 的进一步构型方案的组合可能性并未穷尽。
以下根据附图通过实施例来进一步描述本发明。附图示出
图1 应答器的电路的示意性框图，以及图2 应答器的程序的示意性流程图。
具体实施例方式图1中示意性地示出具有应答器和基站300的系统。系统由非接触无源应答器和 基站300组成，它们作为通信伙伴建立无线的通信连接，其中在应答器与基站300之间进行 授权，从而基站300是应答器的唯一的通信伙伴。在此，在应答器与基站之间通过通信信道 以半双工的方法通过非接触的接口交换信息。基站300也可被称为询问单元。为了测试应答器的电路100，基站300通过一连接与计算机400、输入终端或类似 物连接。相反，基站300与应答器仅仅通过场EMF连接。场EMF例如是磁场或电磁场，其使 基站300与应答器的电路100之间的无线数据传输成为可能。因此，基站300通过场EMF向应答器供给能量。此外，基站300作为主机(master) 工作并且产生用于与应答器进行通信的协议和电报。基站300发送通常是应用协议层中的 请求(request)的命令，以便例如读取、加密或者从应答器向基站300回发数据。在此，各 个动作以确定的顺序和/或优先级进行。在图1的实施例中，基站300具有用于发出所述场EMF的振荡回路301。电路100 同样具有一个振荡回路111，所述振荡回路111在图1的实施例中具有调谐至基站300的 振荡回路301的谐振频率。基站300可以例如借助于振幅调制向应答器的电路100发送数 据。从应答器的电路100到基站300的数据回发同样是可行的。例如，所述回发通过场EMF 的经调制的衰减实现或者替换地通过经调制的信号在另一频率上的回发实现。应答器的电路100的振荡回路111与模拟输入电路110连接。模拟输入电路110 与振荡回路111 一起被构造用于从场EMF中获取电能。所述电能作为电荷借助于功率控制 电路112中间存储在电容器113，Cbuf中并且借助于功率控制电路112提供给应答器的电 路100的其余电路元件，以便执行各种功能。在无源模式中，在此仅仅以来自场EMF的能量向应答器的电路100供电。只要场 EMF被足够地接收，应答器的电路100便可以执行例行程序。场EMF导致感应电压，所述感 应电压被整流、被中间存储和被调节地作为电路100的供电电压。虽然图1的实施例的应 答器电路100具有多个连接端子，但是在无源模式中必须禁用这些连接端子，以便使电路 的电流消耗最小化。相反，如果来自场EMF的能量不再够用，则电路100的已启动的例行程序被中断或 被终止。在此，应答器可被构造为纯粹的无源应答器，仅仅在通过场的能量供给足够的情况 下才可以运行所述应答器。其他类型的应答器附加地具有电池并且可以在无源模式与电池 支持的模式之间转换。图1中示意性地示出与电池电压Vbat的可选接口 200。所述用于电池电压Vbat 的接口 200是不连接的或者在纯粹的无源应答器中是完全省去的。
图1中的应答器的电路100具有作为计算单元的计算内核120，所述计算内核120 与模拟输入电路110连接以通过场EMF发送和接收数据。在此计算内核120是具有可编程 的程序存储器(140)和数据存储器(130)的微控制器(MCU)的组成部分。微控制器的计算 内核120被构造和连接用于读和写内部存储器130中的数据以及从程序存储器140中读取 程序代码以及执行程序例行程序的程序代码。至少部分模拟的输入电路110在此充当用于 通过场EMF进行通信的接口 110。基站300与应答器的电路100之间的连接在此是非接触 的。计算内核120被设置用于执行例行程序。为此，计算内核120与优选可编程的、用 于存储例行程序的命令的程序存储器140连接。在此，在程序存储器140中既存储有程序 例行程序也存储有测试例行程序。测试例行程序在此也被称为调试例行程序。在此，至少 测试例行程序是优选可通过编程改变的。此外，计算内核120与存储器130连接，所述存储器130在图2的实施例中被构造 为静态易失性存储器SRAM。所述存储器130具有多个由例行程序定义的存储区131、132、 133、134。此外，计算内核120与输入输出寄存器170连接，所述输入输出寄存器170使通过 可通断的连接端子(I0-pOrt:I0端口)180输入或输出模拟数据或数字数据成为可能。例 如应答器的电路100具有与电池电压Vbat、与外部仿真器ICE、与外部时钟信号ECLK、与数 字的例如串行接口或并行接口 10或者与供电电位端子GND的固定布线的接口 200。所有的 接口 200在无源模式中是断开的，以便使电流消耗最小化。因此，在无源模式中不可以通过 仿真器ICE的接口测试电路100。除输入输出寄存器170外，计算内核120同样可以具有诸如状态寄存器121的寄 存器。此外，计算内核120与用于输出内部时钟信号CLK的内部时钟发生器198连接。为 了输出程序地址PC，计算内核120与内部程序计数器195连接。此外，可以在计算内核120 与外围电路160、如定时器或类似物之间设置连接。在此，外围电路160被构造用于完全异 步的数据处理。对于接收情形和/或发送情形中串行异步信号的接收、解码和编码需要异 步的数据处理。在无源模式中，仅仅以来自场EMF的能量供给计算单元120。接口 110和计算单 元120使在无源模式中可借助于场EMF接收用于激活测试例行程序的命令成为可能，所述 测试例行程序也可被称为调试例行程序。为此存储在程序存储器140中的程序例行程序必 须具有分析用于激活测试例行程序的命令的可能性。计算单元120被设置用于通过测试例行程序来定义存储器130的预先确定的存储 区133。在图2的实施例中，存储器130具有作为寄存器的第一存储区131、用于专用数据 的第二存储区132、用于借助测试例行程序获得的测试数据的第三存储区以及作为堆栈寄 存器(stack)的第四存储区134。计算单元由所存储的测试例行程序设置用于将可选择的存储内容作为测试数据 存储在存储器130的由所述测试例行程序预先确定的存储区133中。所述存储内容在程序 例行程序的正常的程序运行过程中是不可读取的。借助于测试例行程序应读取寄存器的尤 其是隐藏的存储内容，如输入输出寄存器170和/或状态寄存器121的内容。附加地，在正 常的程序运行过程中不可读取的变量可被存储为测试数据。测试数据被中间存储在预先确定的存储区133中，以便通过以后的传输向基站300发送这些测试数据。为了向基站300进行传输，接口 110和计算单元120被设置用于 在无源模式中借助于场EMF向基站300发送测试数据。如果在易失性存储器130的存储 区133中进行存储，则测试数据可能随着通过所述场EMF的能量供给的下降而丢失。为了 避免测试数据的丢失，所述测试数据可以替换地存储在电路100的一个非易失性存储器 150 (EEPROM, Flash 电可擦可编程只读存储器、闪存)中。此外，电路100具有加密解密模块190，用于加密和/或解密应答器的存储器 (121、130、140、150、170)中尤其是与安全有关的数据。图2中以示意性流程图的形式示出方法过程。所述方法过程优选在应答器的为此 设置的微控制器中进行。为此，应答器和基站形成用于通信的系统。在第一方法步骤中，应答器处于关闭状态中，其方式是不通过场来向所述应答器 供给能量。随后，基站开始生成电磁场EMF，所述电磁场EMF到达应答器。在第二方法步骤中，具有微控制器的应答器电路激活并且随后实施初始化，从而 在步骤3中应答器准备好进行通信。测试应答器的电路的前提条件是在无源模式中运行所述电路。在无源模式中，从 方法步骤2起以来自场EMF的能量供给应答器的电路。例行程序10包括多个方法步骤4、5和6。在方法步骤4中，在无源模式期间，由 电路借助于场EMF接收用于激活以后的测试例行程序11、12的多个命令CMD1、CMD2、CMD3。 如果没有接收到命令CMD1、CMD2、CMD3，则测试例行程序11、12保持未激活并且在基站与应 答器之间进行通信而不进行应答器的电路的专门测试。在应答器中实现的软件被设置用于 确定所接收的命令并且解析出基站的特定于测试的请求。在步骤5中由所接收的数据解析出(parse)命令，并且在步骤6中向基站传输回 石角认 ACK (acknowledgement)。为了能够从正常的方法运行过程转移到测试例行程序11、12，必须在通常的程序 运行过程中设置一分支，所述分支使测试例行程序11、12的开始成为可能。为了开始测试 例行程序11、12，可以使用例如动态的跳转命令。为此，通过经解析的命令CMD1将指向测试 例行程序11的跳转地址加载到跳转寄存器中。在步骤7中示意性地示出在存在跳转地址 的情形下跳转到测试例行程序11的方法步骤11. 1。相反，如果不存在命令CMD1，则属于正 常的程序运行过程的步骤8的地址被加载到跳转寄存器中。替换地，为了从正常的程序运 行过程分支，还可以在步骤7中分析借助于命令CMD1被置位或复位的变量。在步骤11. 1中，分析基站的请求REQ1。与此相关地，应答器的电路可以在测试例 行程序11中将它的当前状态加载到电路自己的存储器中。优选根据授权文件和提出请求 的用户检验基站的请求。这样可以取决于用户地允许或禁止不同的测试例行程序。在步骤11. 2中，根据先前的请求来读取作为测试数据的——在正常的程序运行 过程中不可读取的——存储内容DAT1，并且在步骤11. 3中通过测试例行程序11将所述 存储内容DAT1存储在电路的存储器的预先确定的存储区中，直至基站请求向基站进行传 输。在此，能够以每个新的用于激活测试例行程序的命令清除用于测试数据的存储区并且 存储基于会话的测试数据。通过基站的控制同样可以与作为标识的会话号一起存储测试数 据，并且在传输回基站时向基站传输多个会话的测试数据以及相应的标识。如果在会话之 间出现通过场EMF的能量供给的中断，则可以将测试数据连同标识存储在非易失性存储器(EEPR0M)中。在步骤8中由应答器接收数据，并且在步骤9中存储这些数据。例如应答器根据 步骤8中接收到的数据检验应答器是否与提出请求的基站相对应并且所述基站是否有权 与所述应答器建立通信连接。在步骤21中，设置了程序例行程序内部到另一测试例行程序12的另一分支。分 支的条件例如由步骤4中接收到的第二命令CMD2、CMD3定义，其方式是，例如再次将跳转地 址加载到在程序例行程序中的此位置处被请求的跳转寄存器中。在测试情形中，所述方法 继续测试例行程序的步骤12. 1,12. 2和12. 3，所述测试例行程序例如是按照测试例行程序 11来构造的。在此，先前被读取的寄存器的和/或其他寄存器的存储内容被存储在预先确 定的存储区中作为测试数据DAT2、DAT3。为了存储测试数据DAT2、DAT3，在最简单的情形 中可以复制这些测试数据。为了存储，同样可以编码、加密和/或压缩这些测试数据DAT2、 DAT3。在步骤22中进行数据的加密，其中，在步骤23中存储经加密的数据。为了加密， 例如可以使用128位AES算法。在步骤13中，在无源模式期间，借助于场EMF向基站发送回所存储的测试数据。 随后，可以利用计算机进行进一步的分析处理。在此如此定义支持基站与应答器之间的数 据交换的通信协议，使得在通信内设有延时间隔，在这些延时间隔中设有长度可变的时隙。 在基站与应答器之间正常通信内的保留时隙内，测试数据在回传期间由应答器传输到基站 (从客户机到主机)。在此，延时间隔被限制在预先确定的长度上，从而这些延时间隔不干 扰基站与应答器之间的符合标准的通信。通过以上所述的方法实现了预想不到的效果在程序代码中几乎任意的位置处对 应答器中的程序运行过程进行非接触测试都是可行的。此外还实现了预想不到的效果即 使在无源模式的困难边界条件下也可以完全在它的硬件和软件方面测试应答器，而不改变 由场引起的测试边界条件——例如由应答器的附加电压供给引起的测试边界条件。此外还 实现了以下优点不必引出用于以后测试的硬件连接管脚，从而可以完全封装没有连接端 子的应答器并且仅仅通过场来测试所述应答器。本发明并不限于图1到图2中所示的构型方案。例如可以在程序运行过程中的任 意位置处通过程序代码的编程设置到测试例行程序的分支。也可以设有更复杂的、具有被 测试的存储内容的预处理的测试例行程序。优选可编程地构造测试例行程序。可以例如在 测试之前在应答器中对测试例行程序进行编程。在所进行的测试之后，测试例行程序可被 全部地或者完全地从应答器的程序存储器中移除。除通过场的测试外，还可以设有测试接 口，所述测试接口被设置用于电池支持的测试。这实现了两级测试，其方式是，首先在第一 级中通过由导线连接的接口测试基本功能并且随后在第二级中仅仅在场的条件下在无源 模式中无线地进行测试。根据图1的电路的功能可以特别有利地用于纯粹的无源应答器、 即无电池的应答器。附图标记列表1-25方法步骤100电路110模拟输入电路，无线接口[0068111振荡回路[0069112功率控制电路[0070113电容器[0071120计算内核，计算单元[0072121状态寄存器[0073130存储器，SRAM[0074131’132、133、134 存储区[0075140程序存储器[0076150非易失性存储器[0077160外围设备[0078170输入输出寄存器[0079180通断的连接端子[0080190加密解密模块[0081195程序计数器[0082198内部时钟发生器[0083200接口[0084300基站，询问单元[0085301振荡回路[0086400计算机，终端[0087EMF场，磁场，电磁场
权利要求
用于测试一应答器的电路(100)的方法，其中，在一无源模式中运行所述电路(100)，其方式是，以来自一场(EMF)的能量向所述电路(100)供电，其中，在所述无源模式期间，由所述电路借助于所述场接收用于激活一测试例行程序(11，12)的命令(CDM1，CMD2，CMD3)，其中，通过所述测试例行程序(11，12)将一存储内容作为测试数据(DAT1，DAT2)存储在所述电路(100)的一存储器(130)的一由所述测试例行程序(11，12)预先确定的存储区(133)中，其中，在所述无源模式期间，借助于所述场(EMF)发送所述测试数据(DAT1，DAT2)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，除用于通过所述场(EMF)进行发送和接收的接口(110)外，禁用所述电路(100) 的数据接口(200)。
3.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在一第一通信期间对所述测试例行程序(11，12)进行编程，以及其中，随后在一第二通信中激活所述被编程的测试例行程序(11，12)。
4.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，通过改变所述测试例行程序(11，12)来改变或编程用于存储所述测试数据 (DATLDAT2)的预先确定的存储区(133)。
5.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，存储测试数据(DAT1，DAT2)连同一属于一个或多个测试例行程序(11，12)的标 识、尤其是一会话号。
6.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，以所述电路(100)的一内部时钟发生器(198)的时钟信号或者以由所述场(EMF) 的一载波信号形成的时钟信号运行所述电路(100)，以便执行所述测试例行程序(11，12)。
7.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，在一通信协议内，在一通过所述场(EMF)连接的基站(300)与所述应答器的电路 (100)之间协商一时隙，用于从所述应答器的电路(100)至所述基站(300)的所述测试数据 (DATLDAT2)的传输。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，所述基站(300)向所述应答器的电路(100)发送用于传输所述测试数据(DAT1， DAT2)的命令。
9.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，为了存储，加密所述测试数据(DAT1，DAT2)。
10.根据以上权利要求中任一项所述的方法，其中，为了激活所述测试例行程序(11，12)，由所述应答器的电路(100)实施一认证。
11.一应答器的电路(100)具有一接口(110)，用于借助于一场(EMF)进行通信，具有一与所述接口(110)相连接的计算单元(120)，以及具有一与所述计算单元(120)相连接的存储器(130)，其中，所述计算单元(120)在一无源模式中被供给来自所述场(EMF)的能量， 其中，所述接口(110)和所述计算单元(120)被设置用于在所述无源模式中借助于所 述场(EMF)接收用于激活一测试例行程序(调试例行程序)(11，12)的命令(CMD1，CMD2， CMD3)，其中，所述计算单元(120)被设置用于通过所述测试例行程序将一存储内容作为测试 数据(DAT1，DAT2)存储在所述存储器(130，SRAM)的一由所述测试例行程序(11，12)预先 确定的存储区(133)中，以及其中，所述接口(110)和所述计算单元(120)被设置用于在所 述无源模式中借助于所述场(EMF)发送所述测试数据(DAT1，DAT2)。
全文摘要
本发明涉及一种用于测试应答器的电路(100)的方法，其中，在无源模式中运行所述电路(100)，其方式是，以来自场(EMF)的能量向所述电路(100)供电，其中，在所述无源模式期间，由所述电路借助于所述场接收用于激活测试例行程序(11，12)的命令(CDM1，CMD2，CMD3)，其中，通过所述测试例行程序(11，12)将存储内容作为测试数据(DAT1，DAT2)存储在所述电路(100)的存储器(130)的由所述测试例行程序(11，12)预先确定的存储区(133)中，其中，在所述无源模式期间，借助于所述场(EMF)发送所述测试数据(DAT1，DAT2)。
文档编号H04B5/00GK101877868SQ20101016394
公开日2010年11月3日 申请日期2010年4月16日 优先权日2009年4月30日
发明者D·迪耶鲍尔, P·勒佩克 申请人:爱特梅尔汽车股份有限公司