CN1084505C - 一种用于在两独立个体间通信的智能卡 - Google Patents

Abstract

该卡是银行卡形板片，具有一电源、一微控制器一个人数据存储器、一获取数据存储器和一转送中数据存储器。每个卡有两个耦合部件，即在其面上的一个发送器和一个接收器，以及两个使之工作的手动激励器。在多个卡之间交换数据的操作包括在其中检验卡间的兼容性的检查可行性的初始步骤，和两级交换步骤，包含下行级，在期间每个卡的个人数据被累加于配置于其下的卡的转送中数据存储器；和另一级，是与上述级对称的上行级。该第二阶段的结束将触发其中获取数据存储器被加载的一个下行程序。该叠中的最后一个卡发出一个可听信号以表示该操作顺利完成。该卡可以被插入利用它的并可被连接至外部微机的设备，以显示或处理获取的数据，改变存储的个人数据，以允许或禁止其交换，或向其提供一个具体的应用程序。应用包括智能调用卡及多用途卡。

Description

一种用于在两独立个体间通信的智能卡

本发明涉及一种用于通信的智能卡及利用该卡的设备。一系统服务两者以提供在拥有这样一卡的各独立个体间的直接通信及在适当场合，提供在该卡与适于执行确定的特殊功能的计算机系统之间的通信。

用于在一独立个体及一机器之间进行信息交换的智能卡是众所周知的，这些智能卡包括具有被广泛使用于多样用途并符合国际标准(ISO 7810)的电子芯片的卡。

银行卡可具体用于从取款机(ATM)取款或向具有电子收款机的商人付款，随后该两种机器的操作通向被记帐的持卡人的银行帐户。这些使一独立单位能够通过一机器可将预购款数据传至收款方的智能卡的其它例子包括用于付费电话的电话卡及如在专业刊物(Electronic Purse)中所宣布的计划得到更广泛使用的付款卡、或进入电视付费信道的卡。在所有这些应用中，所涉及的含有芯片的卡具有数量最少的元件(一微控制器及一存储器)，可以理解在实际使用时，该卡与一大功率的计算机系统合并使用，该计算机系统提供给其完成所有需被执行的操作而要求的全部附加装置(包括电源及适当的操作和应用软件)。

这些已知类型的智能卡呈现有我们已试图改正的各种技术缺陷。

因此，OKI的欧洲专利申请EP 0,168,836描述了一种银行卡型的智能卡，其包括有电源、一微处理器、若干存储器、一双键小键盘、一显示屏幕、及一光信号收发机对。这样一卡在专门的控制软件的控制下工作。这使得用户不必依赖于通常的操作该卡的设备而能直接查阅卡的内容。但这样的卡不能使在各独立个体之间进行数据交换。

FUJITSV的欧洲专利申请EP，0,362,050描述了一种适用于与多个读取及写入设备进行通信的存储卡，其中这些设备包括一以不同的字长进行操作的数据总线。为此目的，该卡实质上包括有与上述基本相同的电子元件，整个系统在适当的控制软件的控制下工作。这种类型的卡自然不能执行各独立个体之间的数据的直接交换。

CHALMER的欧洲专利EP 0,057,602描述了一种可拥有多种不同功能的标准智能卡。当该卡被连接至相应的计算机系统时，各被预编程的功能被执行。为此目的，该卡实质上包括有与上述两种卡相同的电子元件和适用于进行各功能间的转换并执行这些功能的专门的控制软件。发送器和接收器是感应型的。这种卡不能使在各独立个体间进行数据的直接交换。

在法国专利No.90/05562中提出了一种解决在两独立个体之间传送金融数据的问题的方法，其描述了一种具有一电源、一被编程的微控制器、一显示屏幕及一袖珍键盘的袖珍计算机设备。该设备适于用作两兼容的智能卡之间的接口，以进行卡间的数据传送和/或互交换。在这样的情况下，卡中的元件数为最少且上述计算机设备构成了一基本的中间体以使由数字组成的任何用途能被包含于卡中。在含有芯片的卡的某一新应用中，所需的这样一中间体的介入构成了对这些应用的进一步改进的障碍，而消除该障碍将会是有利的。

在BENTON的国际专利申请WO81/02070中提出了对同样问题的另一种解决方法，其描述了一种用于将金融数据直接传入同样一卡中的智能卡。为此目的，该智能卡包括有一外壳、一电源、一微处理器、若干存储器、一数字袖珍键盘、若干显示有关总数的屏幕、及两互补的电接插件。当两卡被耦合在一起时，通过显示相关的总数而使数据传送发生，并然后将来自发送卡的所述总数记入借方及在接收卡中将其记入贷方。该类型的卡不能用于通过两独立个体间的同时双向复制而进行的数据交换，并且，在同一时间，它仅能用于两个独立个体，而在多人之间进行数据的快速交换则成了很高期望的目标。

本发明的第一个目的在于提供一种智能卡，用于直接通信，即能通过双向复制而在具有类似的、相互兼容卡的两独立个体间进行数据交换，且不必通过中间体。

本发明的第二个目的在于提供一种智能卡，用于直接通信，包括有适应于该卡目的的传送及接收装置。

本发明的第三个目的在于提供一种智能卡，包括有用于核查在两耦合在一起的卡间进行数据交换的可行性的装置。

本发明的第四个目的在于提供一种智能卡，用于直接通信，使在相对数目较大的类似的且相互兼容的卡间能产生通用数据交换。

本发明的第五个目的在于提供一种智能卡，用于直接通信，包括有用于识别一叠耦合在一起的卡中哪一个为阻止通用数据交换的卡的装置。

本发明的第六个目的在于提供一种利用一通信用智能卡的设备，该设备首先适于向所述卡发送数据读取请求及数据写、删除、或修改的指令并使具体的程序被执行，其次，在其基本功能的一个扩展方面，该设备适于作为该卡与一外部计算机系统间的接口。

本发明的第七个目的在于提供一种用于通信的多用途智能卡，其适合于以这样一种方式构成：当不论与另一个同种卡耦合或与适应于这些操作的计算机系统耦合时，能执行对应于多种不同功能的操作。这些配置可通过执行由和用该卡的设备所发送的适当指令而被完成。

根据本发明，一种用于在两独立个体间进行直接通信并适于与一类似的卡相耦合以通过双向复制进行数据交换的智能卡，包括有：

一具有两个主面的相对较硬的外壳；

一电源；

一微控制器及若干存储器；

操作及控制软件；

一对器件，分别包括一信号发送器和一信号接收器；及

一手动激励器；

其特征在于：

以这样的方式将信号发送器及接收器器件配置在卡的同一主面上：使能在两个耦合的卡间建立双向链路；

该卡包括一个人数据存储器及一获取数据存储器；及

该控制软件包括有用于将个人数据从一卡复制入另一卡的获取数据存储器中的手段。

根据一附加特征，该控制软件包括有用于确定一种操作可行性的手段，其包括：

用于确定个人数据存储器中待被复制的占用量P及获取数据存储器中的可用量Q的手段；

用于每当一卡的量Q大于另一卡的量P时，产生一涉及所期望的双向操作的可行性信号的手段；及

用于响应所述可行性信号，触发双向复制操作的手段。

根据附加于以上特征的另一个特征：

该控制软件存储器具有卡的功能性特征且该控制软件包括有：

用于确定耦合在一起的卡的功能性特征之间的兼容水平的手段；

用于每当存在这样一水平，且对于耦合在一起的卡满足Q＞P的条件时，产生一通用可行性信号，包括由所述兼容水平推导出的一通信协议的手段；及

用于响应所述通用可行性信号，触发双向复制操作的手段。

根据附加于以上特征的另一个特征，该智能卡通信卡包括至少一个感知信号生成器，用于传送声和/或光，且该生成器的控制软件包括：

用于当已执行通过双向复制进行的数据交换操作时，使产生至少一确定的感知(声和/或光)信号的手段；及

用于当已不可能观察到该操作为可行时，使产生另一个但类似的确定的感知信号的手段。

借助于这些配置，通过双向复制可容易地交换包含在本发明的用于直接通信的两智能卡的各个人数据存储器中的数据。为此目的，对两耦合在一起的卡的兼容性及各卡的复制对方数据的能力进行初始地检验。进行一次交换使各卡的个人数据被复制入对方的获取数据存储器内。然后产生至少一个基于声和/或光的感知码信号，表示该操作已被正确完成的。如果无论何理由该操作是不可能的，则产生其它的感知码信号以识别该原因。

可以看出上述本发明的特征是渐增的。本发明的智能卡的理论上最少的特征不包括用于检测操作可行性的装置或用于表示操作已被成功地执行了装置。在此情况下(不是很商用的，但是可以想象的)，如下所述，通过利用该卡的设备仍能检验操作的正确执行。

因此，包括上述所有特征的本发明的智能卡在一有利的应用中，能够构成用于专业或俱乐部目的的一智能调用卡，该卡使持有者能很容易地复制其伙伴及所遇见人的卡的内容。在这方面，应该可以看出在该点上，这些智能调用卡的内容自然可以包括比在一常规的调用卡上所能印制的多得多的信息(作为一个较佳的例子，通常有可以包括四页带有图象的正文的信息量)。

本发明的通信卡中各种元件的特性不是以其定义所规定的。在这方面，从以下可以看到，卡的壳体最好为或多或少的厚度和硬度的塑料片或卡，并具有银行卡的格式。手动激励器为包括一对手指压力有灵敏感应的元件，例如一场效应管、一可变电阻、或一微型薄膜触点的电路。提供相邻卡间耦合的信号发送器及接收器可为各种型式：机电式(两个导电片，一个具有一尖端而另一个没有)、电感式(两个螺旋线圈)，电容式(两个电容极板)、音响式(两个压电元件)、或光学式(两个二极管，一个为发光二极管而另一个为感光二极管)。感知信号生成器可为光学式(显现在卡边缘的不同颜色的发光二极管)、或音响式(安装在卡正面的压电型蜂鸣器，即其安装在具有该手动激励器的一面)。带有可以是尺寸很小的机电式或光学式发送器或接收器，就可能使多路连接部件适于同时发送或接收所有八比特的字节。可以假设多路机电式发送器/接收器的一种形式是被规定为符合标准ISO781O的银行卡的标准连接器部件。个人数据存储器最好包括有一在工厂被安装的非修改数据区和一可修改数据区，具体地说，数据可通过利用该卡的设备被修改并由卡持有者进行支配。

通常，所用的微控制器为一包括有一个或多个计算机芯片的组件，该一个或多个计算机芯片包括至少一微处理器及若干用于处理存储器和若干输入/输出端的外围器件。在1994可获得的这样的微控制器的例子包括有分别由日本公司EPSON和美国公司MOTOROLA销售的符合CARD-386和MC6BHC11标准的元件。

根据本发明的另一个特征，上述种类的适用于在多于两个的独立个体间进行数据交换的一智能卡，包括有：

在各主面上的各自一手动激励器和各自一对信号发送器及接收器，所述发送器和接收器以这样一方式被配置：当卡被叠放在一起时，可在相邻的各对卡间建立一双向链路；

与获取数据存储器相关联的一转送中数据存储器。

用于响应于施加在至少一激励器上的手动动作，使该卡暂时进入一操作状态的装置；及

在按次序叠放的卡中被分别称之为“正”和“背”的面，该可以读写的正面为所叠放中的第一卡的正面，及可以读写的背面为叠放中的最后卡的背面，该第一卡的激励器适于启动用于确定操作可行性的装置进行工作。

根据附加特征，用于检验在按次序叠放的两张以上的卡中的卡间进行通用数据交换操作的可行性的程序，包括两上互补的测试阶段，一从第一张卡上行进行的上行阶段和一从最后一张卡向上进行的向上阶段。该过程与以上所概括的实现在两耦合在一起的卡间的过程可相类比。它首先用于检验叠放中的所有卡为兼容的，并通过比较所有卡的功能特性来确定对所有卡的最佳通信协议，其次检验各卡的获取数据存储器中可利用的量Q大于其电卡的个人数据存储器中占用的量P的总和。

类似地，在两张或更多的卡间进行数据交换的过程包括两个连续的复制阶段：第一阶段为从第一张卡开始的上行阶段及第二阶段为从最后一张卡开始的向上阶段，该两阶段所采用的装置类似于在仅仅两个人之间提供通信的卡中所使用的装置。

在这些条件下，当本发明用于直接通信的三张智能卡被进行操作并被适当地叠放和耦合在一起时，施加在第一张卡的正面激励器的手动压力使产生了一总触发信号，从而使两个连续程序被运行：第一个程序用于检验所期望操作的可行性及第二个程序用于进行数据交换。当所讨论的检验被满足时，则包含在第一张卡中的个人数据被调用并被格式化以用于通信的目的，并然后被提供给在其背面上的发送器的传输模块以用于发送给在第二张卡正面的接收器。

第二张卡然后进而执行三步操作：1)它迅速将这样接收到的格式化的数据发送给位于其背面上发送器的传输模块的上游的缓冲存储器，以用于向前传输给第三张卡的正面上的接收器；2)它将这样接收到的格式化的数据提供给其自己的传送中数据存储器；及3)它以与所述的第一张卡相同的方式将其自己的个人数据传送给第三张卡。第三张卡随后将在该上行通信程序中所获得的两批格式化数据提供给其传送中数据存储器。由于该卡是叠放中的最后一张卡，因此，它的背面手动激励器处于激励状态，以上操作具有产生一第二复制指令，使一向上通信程序开始的附加作用，该向上通信程序与以上所述的上行通信程序是对称的。

在这样的条件下，在该双向通信程序的最后，叠放中的各卡已在其传送中数据储器内存储有自另外两张卡来的两批个人数据。此时，可开始一重整操作，其中包含在传送中数据存储器内的来自其它卡的个人数据被取出并被存储在获取数据存储器中。为此，刚接收到该两批上行信息且其正面激励器处于激励状态的叠放的第一张卡对获取数据存储器产生一加载指令，该指令迅速被转送给另两张卡。由于当接收到的指令被执行时，叠放的最后一张卡的背面激励器也处于激励状态，该最后一张卡发出一声码或光码信号，表示所有的操作已经完成。

使用者然后可分开这些叠放的卡，将各卡返还给其参与者，假定持有者的姓名被清楚地记录在各卡的正面上。自然，使用两张卡或多张卡(例如十张)也能实现该过程。这样的情况下，假设若干批个人数据各对应于一页A4格式的正文，全部操作所需的时间将有数秒钟。

通过这些配置，本发明的用于直接通信的智能卡使以下方面成为可能：不需要使用任何外部计算机设备。相对数量较多的参与者可以相对快速的方式进行相对大量的以数字形式写的数据的交换。

根据本发明的一个附加方面，一种用于利用两上述类型的智能卡，且其本身也为此类型的设备，包括有：

其中可装有该卡的外壳；

一电源；

一微控制器及若干存储器；

操作及控制软件；

一用于显示信息的屏幕；及

一通信袖珍珍键盘；其特征在于，它还包括有：

·对信号发送器和接收器，其与一卡的该对发送器和接收器本质上相同，且以这样的方式配置：使能建立与该卡的双向链路；及

·其中，该设备的控制软件包括有：

1)用于响应经该袖珍键盘输入的一适当的指令，建立起该卡与该设备之间的一有效的起作用的链路的手段；

2)用于响应通过袖珍键盘输入的适当指令，将存储在该卡中的若干批数据复制入该设备的一工作存储器中的手段；

3)响应于该袖珍键盘，用于在存储于该卡中的若干批数据被复制到该设备的工作存储器中后，选择性地将其显示在屏幕上的手段；及

4)响应于经该袖珍键盘输入的适当指令，以选择性地修改、扩充或删除存储在该卡中的若干批数据的至少一部分的手段。

由于这些配置，利用本发明的用于直接通信的智能卡的该设备使该卡的持有者，且只有持有者能：1)操作包含在卡中的该批自己的个人数据；及2)读取若干批由卡所收集的获取数据。

在本发明的一个附加方面，上述类型之一的一种智能卡与适用于构成一利用该卡的设备的袖珍计算机相联，该组件的特征在于：

·该卡的数据存储器包括由一序列确定的标记所标识的若干批数据；

·该卡的控制软件包括由另一序列确定的标记所标识的具体应用程序；

·该设备的软件包括有这样一手段，其用于将一个或多个具体的应用程序分配给包含在该卡中至少一批确定的数据，以使其能参予所执行的操作，该操作在所述应用程序定义的特定功能范围内并与其它类似的卡和/或适用于该目的的外部计算机系统相关联。

通过这些配置，本发明的用于通信并包含有若干批标号为“正常可用”或“正常保密”的数据的灵巧卡可任意由利用其的设备编程，以使在进行这些特定编程后与一类似卡进行最初耦合时，某n批正常可用的数据为不可用的，因此不被进行交换，而且/或者某n批正常保密的数据不再是保密的，因此例外地可被互换。

而且，当本发明的用于通信的灵巧卡被插入到一适于使用该卡的外部计算机系统中时，这样一个被利用其的通常设备适当编程的卡变成了一个多用途卡，其也能参与大多数由上述已知的灵巧卡执行的操作。举例而言，若干批标号为“正常保密”的数据中的一批可由预购的电话次数单位或钱币单位构成，这些预置的电话次数单位或钱币单位在适用于该目的的外部计算机系统进行读写后可被记帐。

另外，由于所有微机包括一与外部计算机系统相连的连接器，它首先易于重整不仅有该卡的控制软件，而且还有其可修改的个人数据存储器的内容。及其次将该卡与利用其获取数据的计算机系统相连接。

在这方面，可以看到这样一连接使在一研讨会、展览会或一些其它会议期间所收集的若干批数据能被自动地以数字形式转送或复制到一外部计算机系统中。这种可能性对于分类、释放及/或手动键入的枯燥事务正象目前需要很好地利用在这些会议期间所收集的几十张职业调用卡或俱乐部会员卡或协会会员卡一样具有明显的改进。还应该看出，很容易将该设备用作为一标准微机的接口，其目的为将持有者的个人数据及该卡的控制软件装入该卡的可修改的存储区中的。

通过以下参考附图对作为非限定性例子给出的用于直接通信的智能卡的两个实施例的描述，本发明的特征及优点可更详尽地显现出来，附图中：

图1a及1b为用于在两独立个体间进行直接通信的一智能卡的正面及背面的简化示意图；

图2示出了用于启动图1的智能卡的装置；

图3a及3b为用于多个独立个体间进行直接通信的一智能卡的正面及背面的简化示意图；

图4a、4b及4c为三个图3的卡的纵截面视图；

图5示出了用于启动图3的智能卡的装置；

图6a及6b示出了本发明的智能卡的传送及接收模块；

图7示出子在两卡之间交换的一帧信息；

图8是一个软件的方框图，用于检验图1所示的两个卡之间的数据交换操作的可行性；

图9示出了执行数据拷贝操作时图1所示的两个卡的功能级；

图10a和10b为方框图，显示了用于检验在图3所示的形成有序叠一部分的多个卡之间通用数据交换操作的可行性的软件；

图11a和11b显示了用于把个人数据从一叠中的一个卡行或下行拷贝到另一个卡的程序的功能步骤；

图12是一个方框图，显示了为利用以上定义的智能卡的物理变形而提供的初级逻辑级；

图13为一概述了四个叠积卡之间的通用数据交换操作的步骤的示意图；

图14a和14b为方框图，显示了使本发明的卡能适应于各种功能以响应于使用它的设备发出的指令的手段。

在图1a和1b中，用于在两个独立个体之间直接通信的智能卡10包括一个由格式上与银行卡相同而实际厚度是其三倍(2.5mm)的硬板组成的媒介。此具体实施例作为非限定性例子给出。它由在1993年底在市场上可获得的电子和电气元件的最小厚度决定。一个激励器12和一个声音产生器24被配置于卡10的背面(图1a)，而且一个发送器14和一个接收器16被配置在其正面。里面有一个装有集成电路及两个充电电子电池20a和20b的相对硬的片18，每个电池供电1.5V并串联联接。配置于卡背面的两个导电片22a和22b(图1b)被连至电池20的外部端子。手动激励器12是一个电子电路，例如包含一个当用户把手指放至其上时则转至导电状态的场效应管。通过例子，发送器和接收器14和16可以是电感类，各包含一个印制于绝缘媒介上的螺旋线圈。卡10的正面有一个确认该卡持有者的铭文26。

图2中，本发明的智能卡通过一组由电池20持续供电的电路而进入操作，该电路包括在电池20和包含一个微控制器、若干存储器、逻辑级和模拟级的工作组件32的电源终端之间串联的激励器12和开关30。只需手动激励器12处于激励状态，卡10就会连续工作。

在图3a-3b和4a-4b-4c中，用于在多个独立个体之间(如2到12个)直接通信的智能卡40与图1中的卡10的尺寸相同。卡40的正面(图3a)配置有手动激励器42、发送器44和接收器46，在其背面(图3b)配置有一手动激励器52、发送器54、接收器56、声音产生器58和两个导电接头片60a和60b。在其里面，卡40有一个相对硬的带有集成电路的片48和两节串联的电池50a和50b。在卡40的正面和背面的两对发送器和接收器的位置被交换以便在一叠有序放的卡中，一背面发送器54正对一个正面接收器46，而且反过来也如此。卡40的激励器42-52、发送器46-56、接收器44-54和电池50分别与卡10的激励器12、发送器16、接收器14和电池20相同。该卡的边上可见两个指示灯59a和59b，比如一个红色，一个绿色。

在图5中，用于启动该智能卡40的装置包括一个由电池50连续供电的若干电路的组件62，其中这些电路含有连接至一个与门64的两个输入端的正面和背面激励器42-52及后接一个在该卡40的电池50和工作电路组件70间串接的继电器68的定时电路66。定时电路66工作的时间(例如60秒至120秒)由包括在与启动器42-52也直接相连的组件70中的微控制器控制。该卡一被启动，该微控制器就使声音信号产生器58产生一个信号。

图6a-6b显示了一个智能卡10或40的发送和接收模块，及使用它的设备。在图6a中，该卡的传输模块100或该设备在功能上被配置于数据存储器102和发送器14(或44-54)的输入级104之间。该传输模块100包含两个基本逻辑级106和108，若检查到信息已被顺利接收，则还包括4个附加级107-109-110-111。逻辑级106的功能是响应于一合适的外部触发信号SDE或一后续帧信号而调用包含在相关存储器102中的数据，下面会详细描述各种可能的起点。逻辑级108的功能是通过产生格式化的用于在通信总线上传输的信息帧来响应于以该方式调用的数据。此级108与相关发送器的输入级104相连，该级104的功能是把由108级产生的信号进行电流放大，并且把它们用于发送14或44-54。

逻辑级11的功能是产生一个肯定的确认信息MAP或一个否定的确认信息MAN以响应于由接收模块126产生的正确的帧信号STC或不正确的帧信号ST1。由此方法产生的确认信息被用于把其转换成格式化帧的逻辑级108。逻辑级107是一个与逻辑级108相连的发送缓冲存储器，用于暂存最新发送的帧。重发送逻辑级109与107级相连并且适用于响应于由接收模块126或定时级111之一产生的重发送请求信号DRT而把存于缓冲存储器107中的帧提供给发送器14的输入级104。当两个连续帧间的时间间隔超过一段确定的时间时，意味着在两个耦合在一起的卡间建立的双向链路中有一个瞬时中断，级11就产生一个DRT信号。

图7表示由逻辑级108产生的信息帧。每一帧(总的说来不包括最后一帧)包含一固定数目的字节(如64)。比特传输的速率最好在0.1兆字节每秒(Mb/S)至1Mb/S的范围内。每一帧包括两个标准字段，即一个标题字段114和一个尾部字段116，加一个数据字段118，一个用于识别信息中数据的属性的ID字段112，及一个用于指示信息中帧的位置(例如第一、最后或中间)的位置字段124。若寻求最大接收的安全，每一帧还包括一个检验字段120。

在图6b中，一个智能卡10或40的接收模块126包括三个功能上配置于接收器(或46-56)的输出级140和各种用户级142之间的基本逻辑级128-136-138，若要检查正确接收，则还包括四个附加级130-131-132-134和一个信息翻译级143。逻辑级128是一个适用于存储至少一个接收的信息帧的缓冲存储器。逻辑级130用于通过向其使用一适当的算法来计算以该方法存储的帧的检验字段。逻辑级132功能是将包含于讨论中的该帧的检验字段与由帧的内容计算出的检验字段进行比较。当两个检验字段一致时，则逻辑级132发出一个正确帧信号STC，否则它发出一个错误帧信号ST1。信号STC用于控制功能上配置于缓冲存储器128和两个逻辑级136和138之间的连接级134。级136用于分析每一个收到的信息帧的ID字段122，第二逻辑级138用于作为所述分析的结果的函数进行运算，以便把每一帧分送至含于卡中的各种用户级142或翻译级143。正确的帧信号STC也被用于一个同样接收由信息ID级136产生的二进制帧属性信号SNT的筛选逻辑级131，以确定该帧是属于被复制的数据信息还是属于确认信息。响应于这两个信号，筛选器级131用于无论何时只要帧属性信号SNT表明一个待被复制的数据信息帧，产生一个正确帧信号STC，及无论何时只要信息是肯定的或否定的确认信息MAP或MAN，还禁止所述信号STC。

以此方式由筛选级131产生的该正确帧信号STC和由比较器级132产生的错误帧信号ST1被提供给用于产生肯定或否定的确认信息MAP和MAN的级11的输入端。当接收模块126的ID级136辩认出了接收到的信息帧是肯定的或否定的确认信息帧MAP或MAN时，发送级138把其指向信息解释级143。响应于肯定信息MAP，级143产生一个后续帧触发信号STS并把其提供给传输模块100的调用逻辑级106。响应于否定信息MAN，级143产生一个被用于控制级109的帧重发送请求信号DRT。信号DRT也被用于对计数器级133的输入进行计数，信号STS被用于对计数器级的输入进行清零。该计数器级133用于在计数的DRT信号的个数超过了一预定限值时产生一个输出信号。这意味着帧重传送无效，因而在两个耦合在一起的卡间的连接上有一个缺口。此输出信号被用于控制感知信号产生器24或58。

如果没有干扰卡的发送器和/或接收器的扰动，可以省去每一帧的检验字段120和利用检验字段的传输模块100的逻辑级107-109-110-111以及接收模块的级131-132-133-134-143。当发送器/接收器是机电式的或光学式的情况下。

发送和接收模块100和126是包含于存储器146且由微控制器144执行的卡10的控制软件的子组件。

图8是一个装置的方框图，该装置用于检验图1中两个智能卡之间的数据交换操作的可行性，对每个卡的激励器12的手动作用的作用首先将使每个卡处于工作状态，然后使每个卡的微控制器144产生一个提供给逻辑级150的准备测试信号SPT。每个卡的逻辑级150用于响应于信号SPT，通过查询个人数据存储器154和获取数据存储器156以确定个人数据存储器154中的占用量P以及获取数据存储器156中的可用量Q，然后把这些数据项P和Q提供给工作存储器152。

当此操作完成时，逻辑级150给传输模块100传送一个测试触发信号SPT。每个卡的传输模块100响应于该触发信号SDT而调用存储在其工作存储器152中的P或Q数据项中的一个，以及如果它将执行期望的数据交换操作还要调用至少一个存储于存储器158中另一个卡所必须知道的其操作特征。这些静态操作特征包括有关应用的定义，以及当市场上存在该卡的多个连续版本时，还包括有一种该卡使用的通信协议的定义。在此方面，可以看到该发明的通信卡的第一版本的通信协议自然可与以后的版本兼容，每一个新的协议包括作为低级协议的较早协议。

由每个卡的传输模块100按此方式调用的数据如参考图6a的描述被处理，最后包含在此数据中的测试信息被作为一控制信号提供给每个卡的发送器14的输入级104。然后，每个卡的接收器16的输出级140重现其它卡发送给其的该测试信息。该测试信息被提供给接收模块126，该接收模块126识别其为测试信息，并因此把其提供给比较器逻辑级160。该级160也接收存储于158中的由传输模块100发送的数据，以及存储于152中不由模块100发送的数据项P和Q。该比较器逻辑级160用于产生一个输出信号，无论何时，只要：(1)两个卡中的应用的定义一致；(2)在两个卡间发现了共同的通信协议Cc；及(3)每个卡中的数据项Q大于另一个中的项P。此输出信号被提供给一个用来产生一个被下面将要描述的逻辑级所使用的通用可行性信号SFG的逻辑级161。该信号SFG包含两个耦合在一起的卡共同的通信协议Cc的定义。

图9是一个在图1中的两个卡间进行数据交换期间所采用的装置的方框图，由图8的逻辑级161产生的通用可行性信号SFG被作为一触发信号提供给传输模块100。模块100的响应是通过调用包含于个人数据存储器154中的数据以及把所述数据转换成一个用于复制的信息，该信息作为一控制信号被提供到发送器14的输入级104。在耦合的卡中，接收器线圈16的输出级140重现以此方式传输的该信息并把其提供给接收模块126。此模块识别接收的信息的ID字段122并相应把此信息提供给用于传输中的数据存储器170和逻辑级172，该逻辑级172用于检测在该信息的最后一帧的位置指示字段124中的所收到信息的末尾。一旦该检测发生，则产生对获取数据存储器156的加载指令CDA并被提供给一个用来重整包含于传输中的数据存储器170的格式化数据以及把所述数据传入获取数据存储器156的逻辑级174。可以看到依赖于分配给传输中的数据的存储区域170和分配给获取数据的存储区域156的区别是在位置上还是仅在描述上，该传输将是实际的或虚拟的。由传输模块产生的信息和由接收器16的输出级140产生的信息也被提供给一比较器逻辑级170。级176用于在标记所述信息的最后一帧的位置字段124的基础上检测发送的和接收的信息结束的时刻，以及用于当接收的信息的结束晚于发送的信息的结束时产生一个接收结束的信号SFR。指示操作正常结束的该信号SFR(比如一串特定的长字节和短字节)被作为一控制信号提供给两个耦合在一起的卡中的一个的声音信号产生器24，该具体的一卡由一些任意的选择标准所选取。

图10a-10b显示了两部分的装置工作图，该装置在启动工作之前检验多个如图3所示的卡间进行通用数据交换的可行性。在图10a中，一个初始下行测试触发信号DTD1启动工作。该信号DTD1由微控制器144响应于一叠中的第一个卡的正面激励器42上的手动动作而产生，否则信号DTD1由与正面接收器46的输出级140r相联的接收模块126r产生。在第一种情况下，信号DTD1只包含提供给其的逻辑级200的计算指令。在第二种情况下，下行测试触发信号DTD包含于一个下行测试信息MTD中，该信息MTD还包括前面卡的级n-1和与n-1的前面卡所共有的静态功能特征C_n-1。响应于该信号DTD，逻辑级200用于：1)给前面卡的级n-1增加一个单位；2)查询级n的卡的存储器254、256、258；3)计算个人数据存储器254中的占用大小Pn、获取数据存储器256中的可用Qn，存储器258中的与有关存储器25B中的有关卡与共上放置的n-1个卡所共有的静态功能特征相关的数据Cn，及代表n-1个卡的数据P的和的数据S1；及4)把数据Pn、Qn、Cn、n和S1提供给工作存储器202。

确定共有特征Cn包括一在先的步骤：检验第一个卡被发现应用于其它的每个卡中的步骤。另外，计算级200与用于产生两个信号的逻辑级204相连，每当可能获得一个数据项Cn时，第一个信号是一个连续下行测试信号PD·T，每当不可能在有关级n的卡和n-1个前面的卡之间发现任何共有特征Cn时，第二个信号是一个非可行性信号SNF。信号SNF被编码并作为一控制信号提供给声音信号产生器58及二个不同色指示灯59a-59b。不能参加交换的卡的出现由声音产生器指示出，该特殊的卡马上被两个指示灯辨别出来。结果，该无效的卡能被很快排除以便使通用数据交换操作能和其它卡继续下去。

此继续下行测试信号PTD被作为一触发信号提供给传输模块100V，该传输模块100V作出响应以产生一个新的包含一个下行测试信号STD和所有存储于工作存储器200中的数据的下行测试信息MTD，该信息MTD被提供给背面发送器54的输入级104V。n+1级的下一个卡的正面接收器46的输出级140r重现下行测试信息MDT而且其接收模块126r从中抽取一个n+2级的卡的下行测试触发信号DTD。

在图10b中，当该叠中m级的最后一个卡接收该下行测试信息时，它包含的信号DTD被提供给逻辑级206(对于所有其它的卡该逻辑级都不工作)的两个输入端中的一个，其另一个输入端与背面激励器52相连。在此最后一个卡中，背面激励器52处于有效状态，在该条件下逻辑级206把接收的DTD信号转换为一个包含提供给计算级208的操作指令的第一上行测试触发信号DTM1。响应于这些指令，最后一个卡的级208决定其获取数据存储器256中可用量Qn是否大于包含于工作存储器202中的配置该卡之上的m-1个卡中的个人数据占用量P之和S1。然后，在所有其它卡中，级208还计算有关卡的数据Pn与配置在其下的卡的m-n数据项P相加之和S2。在最后一个卡中，该项目S2＝Pm。如果获得了为所有卡所共有的数据项Cm，并且如果数据项Qm的值是足够大，那么逻辑级208产生一个作为触发信号提供给传输模块100r的独立的可行性信号。该模块100r作出响应以调用包含于工作存储器202中的数据，然后它产生一个包含最后卡的m级，Cm、S2和一个上行测试触发信号DTM的上行测试信息MTM。该上行测试信息MTM经其输入级104r被提供给正面发送器44。否则，如果不可能获得最后卡的数据项Cm和/或如果数据项Qm太小以致不能从其上放置的卡中复制数据P的和S1，则逻辑级208产生一个被作为控制信号提供给声音信号产生器58和两个指示灯59a-59b的非可行性码信号SNF，如上所述。

在每一个接收上行测试信息MTM的卡中，连接于背面接收器56的输出级140V的接收模块126V识别发送数据项m，Cm和S2并把它们提供给工作存储器202。接收该信息的DTM信号的逻辑级208计算：1)该叠中所有其它卡中的数据P之和S＝S1+S2；及2)属于讨论中的该卡的和布置于其上的所有指令的数据P之和S2。一旦进行了这些计算，逻辑级208接着执行所描述的对最后一个卡的检验并且，依赖于环境，它要么产生一个独立的可行性信号SF1，要么产生一个非可行性信号SNF，该信号的产生和利用以上述一样的方式进行。当该叠中的第一个卡的逻辑级208产生了该信号SF1时，该信号被提供给逻辑级210(对于所有其它的卡该级不工作)的两个输入端中的一个，该逻辑级另一输入端上接收自正面激励顺42的输出并通过产生一个初始的下行复制信号IRD1而作出响应。

图11a和11b是两个程序的功能方框图，一个程序用于把来自其它卡的个人数据复制到一个卡中的转送中的数据存储器，另一个程序用于把所述数据传输至该卡的获取数据存储器。在图11a中，初始下行复制指令IRD1被作为一触发信号提供给传输模块100V和一开关逻辑级213V，该开关逻辑级213V的两个输入中的一个连接卡的个人数据存储器254响应于给叠中第一个卡的指令IRD1和对其它卡的指令IRD，传输模块100V调用包含于个人数据存储器254中的数据，然后，根据所述数据及同包含于该卡的静态数据特征的存储器258中的公共通信协议一致及对包含于工作存储器202中的数据项Cm的选取，它产生一个作为控制信号提供给背面发送器54的输入级104V的下行复制信息MRD。

在与第一个卡相邻的卡中，连接正面接收器46的输出级140r的接收模块126r重现该复制信息并将它提供给转送中数据存储器212，安置于逻辑级2V及传输模块1V的上游的缓冲存储器211r、安置于逻辑级213v及传输模块100v的上游的缓冲存储器211r、逻辑级214。此逻辑级214连接于包含该卡的n级和该叠中最后一个卡的m级的工作存储器202。该级214决定在下行复制程序中待被接收的信息的个数n-1，并在该数及待被接收的最后信息的最后一帧的位置指示符字段124的基础上，它产生一个下行复制指令。该指令IRD被作为一个开关控制信号提供给逻辑级213V并作为一触发信号提供给传输模块100V。只要逻辑级214不检测最后收到信息的最后一帧的位置指示符字段，开关级213V则把存在于缓冲存储器211r中的帧连续提供给传输模块100V，该模块对该帧不作改变地提给背面发送模块54的输入级104V。对一IRD指令作出响应，逻辑级213V把卡的个人数据存储器254连至传输模块100V。结果，到达前面卡的事件信息就被传至下面的卡并然后由与所讨论的卡有关的数据信息扩展。

在下一个卡中，正面接收器46接收被复制的一串连续的信息而级214检测有关最后收到信息的结束指示。下行复制过程一直继续到该叠中最后一个卡。因此该卡接收由来自上面放置的所有的卡的连续批的个人数据构成的一串连续的信息。如果最后一个卡的级是m，其发送存储器212包括m-1批数据，而n级的卡的转送存储器包含来自其前面的卡的n-1批数据。被提供给该叠中最后一个卡的逻辑级214的最后信息的结束指示被转换为一个和来自背面激励器52的有效输出同时提供给逻辑级216(所有其它的卡中此级不工作)的IRD指令。

逻辑216作出响应产生一个作为触发信号被提供给其传输模块100r的初始上行复制指令IRM1。连接至最后一个卡的正面发送器44的模块100r以和连接至该叠中第一个卡的背面发送器54的传输模块100V相同的方式工作。一旦第一个卡收到了一串连续的含有来自所有卡的若干批的个人数据的信息，则在该叠中每个卡内的转送中数据存储器212包含来自所有其它卡的若干批个人数据。在此上行复制程序期间，逻辑级214在计算了待被接收的信息的数目m-n之后产生IRM指令。

在图11b中，该叠中第一个卡的逻辑级214产生一个被提供给逻辑级218的IRM指令，同时正面激励器42处于激励状态。逻辑级响应地产生一个用于所讨论卡的获取数据存储器256的初始加载指令CDA1。在第一个卡中，指令CDA1被提供给重整和加载站级220，该级用来调用含于转送中的数据存储器212的若干批格式化数据及用来把这些数据以重整的格式提供给获取数据存储器256。依赖于相关的存储区，如212或256是在位置上不同还是仅在描述上不同，该操作要么是真实的要么是虚拟的。另外，该指令CDA1被作为控制信号经传输模块100V提供给第一个卡的背面发送器54的输入级104V。结果，该CDA指令由卡至卡地被传送。与每个相关卡的正面接收器46相连的接收模块126r重现所述CDA指令并经传输模块100V把其提供给其本身的输入104V，另外还把该指令直接提供给其本身的加载逻辑级220。最后一个卡把该CDA指令和来自背面激励器52的一个有效输出同时提供给逻辑级222(在所有其它卡中的此级都不工作)。级222响应地产生一个作为控制信号提供给最后一个卡的声和光产生器58-59a-59b的可交换码信号SVE，声音产生器58引起用户注意，而指示灯59a-59b告诉用户交换已能够进行。

图12显示了当该卡只有一个手动激励器时，需要对用于在多个独立个体之间进行直接通信的本发明的卡的控制软件所做出的修改。在图12中，在一叠已工作的卡中两端的卡被标号为A和B。安置于每个顶端卡的一面上的单一手动激励器42是可以使用的。使所述激励器42进入激励状态的效果是使微控制器144产生一个用于发射一个秘密读取码IEC的指令，该指令被编址于由包含该码的卡的功能特性的存储器258。作为第一响应，存储器258向与配置于卡的另一面上的发送器54相联的传输模块100发送用于卡A的码CA及用于卡B的码CB。该叠中其它卡的发送器/接收器一直把该信息传至另一端的卡的接收器46并且由此传至接收模块126，该模块126把它提供给比较器级127。作为对IEC指令的第二个响应，存储器258把其访问码CA或CB直接提供到所述比较级127。此级127用于决定被存储器258直接发送的码的10位数字(比如说)是大于还是小于由被接收模块126所提供给其上的另一端的卡的访问码组成的数字。在其应用中，卡A的级127执行测试CA＞CB？而卡B的级127执行测试CB＞CA？。它们中只有一个会产生是的反映。该反映被提供给用来产生如上所述一个的被编址于计算级200的(见图10a)初始下行测试触发指令DTD1的逻辑级129。然后正如上面描述的开始了确定该操作的可行性的步骤。

图13概括了在包含四个本发明的卡的一叠中进行数据交换的步骤。从第一个到最后一个，卡被标号为40.1，40.2，40.3和40.4。第一个卡40.1的正面激励器42.1和最后一个卡40.4的背面激励器52.4是仅有的可使用的激励器并且也只画出了它们两个。同样，也只画出了最后一个卡的声音产生器58.4。在卡40.1，…，40.4的内部，图示出微控制器144.1，…，144.4，个人数据存储器254.1，…，254.4，转送中的数据存储器212.1，…，212.4和获取数据存储器256.1，…，256.4。三个上行的箭头41.1代表从发送卡40.1被连续传送给三个接收该数据的卡40.2，40.3，40.4的个人数据。类似地，两个上行的箭头41.2代表来自发送卡40.2的被两个接收卡40.3和40.4连接接收的个人数据。同样，上行的箭头41.3代表从发送卡40.3传送给接收卡40.4的个人数据。对称的，向上的箭头被给予类似的说明，向上的箭头41.3和41.2也给予同样的说明。当来自其它卡的个人数据到达一个给定卡时，它被暂存于该卡的转送中数据存储器212中，然后，如上面详细解释的，该数据被传入其获取数据存储器256中。

图14a和14b显示了一个组件的具体特征，该组件包括有一本发明的用于通信的与利用其的设备相关联的智能卡，该设备由一适用于该目的袖珍微机构成，并因此该组件具有可兼容的发送器和接收器并带有适当的控制软件。所述组件用于配备一卡以使其能执行多种不同的功能。

在图14a中，通过非限定性的实例，数据存储器2564(通用个人数据和适当的获取数据)，包括三批数据a、b和c。第一批数据a被存于存储已254a并被标识为“正常保密”。它由各种类型的描述性数据组成，目的在于与具体的第三方进行交换。第二批数据b被存储于存储区254b并被标识为“正常可用”。它由类似于上面的数据组成，目的在于与任何感兴趣的人交换数据。第三批数据c被存储于存储区254c并被标识为“正常保密”。它由预付电话单元组成，目的在于当该卡被插放一个适合的电话系统中时被记帐。存储器254a-254b经开关255a和255b与图10a中的计算级200相连。存储器254c通过开关255c连至记帐控制逻辑级257。这三个开关255a、b、c在用于双向复制标准程序的控制下被放置，该标准程序被包含于微控制器144的控制软件156中。在这些条件下，在该标准程序的控制下，分别与含有被标识为“正常保密”的数据的存储区254a和254c相连的两个开关255a和255c永远处于断开状态，而另一方面，与含有被标识为“正常可用”的数据的存储区254b相连的开关255b永远处于接通状态。结果，在设有任何明确的相反的指令的情况下，只有被存于254b的批数据b能够参与上述的双向复制工作。在此情况下，标准程序使微控制器144产生被提供给计算级200的指令DTD1(参见图10a)。这三个开关255a、b、c也在用于选出包含于存储器259中的若干批数据和功能的特殊程序的控制下。

在图14b中，利用一卡的设备260的控制软件有四个补充级：用于“反转普通连接”的一级289，用于“规定有关批数据”的一级291，用于“允许在数据批c中记帐”的一级293及用于“组合指令”的一级295。该级295适用于产生一个被提供给设备260的传输模块265的信息。此信息被安装于该设备的通信卡接收，而且它的接收模块126把它作为一个指令提供以执行包含于259中的用于选择批数据和功能的特殊程序。

通过实例，这些特殊程序包括一个第一功能，用于把三并255a、b、c中的一个和/或另一个的普通状态，即由标准程序设置的通或断进行反转。当开关255a实际上处于通状态时，这些特殊程序的第二种功能是允许标准程序产生使数据交换开始的DTD1指令，结果，使存于254a的批数据a包括在此交换中，即使该批数据被标识为“正常保密”，也能例外地使之可被利用。第三个功能是暂时使存于254b中并被标识为“正常可用”的批数据b为不可用。

存于259中的特殊程序的第四个功能是把用于个体之间的直接通信的本发明的一个卡转换为一个付款机。在此情况中，防止存于254a和254b的数据被交换，同时为了记帐的目的使存于254c中的数据能够用于交换。为达到此目的，开关255a和255b处于断开而开关255c被开通。同时记帐控制级257被置为有效。在这些条件下，当该通信卡被编程以作为一个电话呼叫的付款机时，它的接收模块126接收从相关的电话系统至包含于存储区254c的记帐电话单元的指令。这些指令由包含于存储器257中的记帐程序执行。

本发明不限于上述实施例。

描述本发明的通信卡的各种功能和软件级是为了解释的目的并且自然不包括这些级的实施例。在两个相邻卡之间或在一个卡和一个利用它的设备之间的耦合部件可以是各种类型，包括机电的、电感的、电容的、声学的和光学的。当使用机电耦合部件时，发送器的输入级和接收器的输出级简化为只是电连接。

个人数据存储区最好包括两个区，一个为不可修改的并由制造者装入以包括对该卡的持有者的特定的不变数据(身份，…)而另一个依靠一个使用该卡的设备和/或一个外部计算机系统而按用户的意愿是可以修改的。

该卡的充电池可由不可充电电池代替，虽然后者存在要求周期性更换的缺陷。在此环境下，可省去该卡的外部导电片及利用该卡的设备的柔性接头。

本发明的灵巧通信卡的上述应用不限于已述智能调用卡，也不限于用于另外组成一个电话呼叫付款机的卡。通过市场的需求这些应用将被拓展。

Claims (4)

1、一种用于在两独立个体之间进行直接通信的智能卡(10)，该智能卡适于与另一个同类型的卡相耦合以通过双向复制进行数据互换，该智能卡包括有：

·一具有两个主面、相对较硬的壳体；

·一电源(20)；

·一微处理器(144)及若干存储器；

·一对器件，分别包括有一信号发送器器件(14)和一信号接收器器件(16)；及

·一手动激励器(12)；

其特征在于：

该信号发送器及接收器器件(14-16)以这样的方式配置在该卡(10)的同一主面上，使两耦合在一起的智能卡间可建立一双向链路；

该智能卡(10)包括一个人数据存储器(154)和一获取数据存储器(156)和一操作及控制程序存储器(146)，该存储器(146)用于存储操作及控制程序，该操作及控制程序用于控制微处理器将个人数据从一智能卡复制到另一智能卡的获取数据存储器；用于确定个人数据存储器中的占有量及获取数据存储器中的可用量；和用于当这些卡的获取数据存储器中的可用量大于由待复制的个人数据所占用的存储器时，产生一操作可行性信号；响应该操作可行性信号，启动该双向复制操作。

2、根据权利要求1所述的一种智能卡，其特征在于：

包括有至少一发出声和/或光的感应信号生成器(24)，由用于感应信号生成器的控制程序控制，当已经通过双向复制执行了数据互换操作时，产生至少一确定的感应声和/或光信号(176)；及当不能看出该操作为可行时，便产生另一确定的感应信号。

3、根据权利要求1或2所述的一种智能卡，适于执行两个以上的独立个体间的数据互换，其特征在于它包括有：

在各主面上的各自的一手动激励器(42-52)及各自的一对信号发送器和接收器器件(44-54；46-56)，所述器件以这样一方式被配置：当卡被叠放在一起时，可在相邻的各对卡间建立一双向链路；

与获取数据存储器(256)相关联的一转送中数据存储器(212)；

一装置，用于响应施加在至少一激励器(42-45)上的手动操作，使智能卡暂时进入操作状态；

在被分别称为“正”和“背”的主面按次序叠放的卡中，该可存取的正面为所叠放中的第一卡的正面，及可存取的背面为叠放中的最后卡的背面，该第一卡的激励器适合用于触发确定该操作可行性的装置进行工作。

4、根据权利要求3所述的一种智能卡，适于在多于两个的独立个体之间执行数据互换，该卡的特征在于，它包括有：

在一主面上的一手动激励器(42)和一对信号发生器及接收器器件(44；46)和在另一主面上的一对同样的发送器及接收器器件(54；56)，该两对器件以这样的方式被配置：在一叠卡中的任意对相接邻的卡之间可建立双向链路；

用于响应在其激励器(42)上的手动作用，使该卡暂时进入一操作状态的装置；

与个人数据存储器(254)关联的转送中数据存储器(212)；及

包括在控制软件(146)中的手段(127-129)，用于每当末端卡(A-B)的手动激励器(42)为可访问的并被置入激励状态时，在早于任何其它操作的一预备步骤期间插入以将各自的第一和最后排序分配给该叠卡的末端卡(A-B)，以使第一卡的激励器可充当一可访问的正面激励器，从而激励用于启动所期望的数据互换操作的第一步骤的装置进行工作，及最后卡的激励器可充当一可访问的背面激励器，从而照此在所述操作中插入。

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