基于SLE4442加密存儲卡的汽車行駛記錄儀中駕駛員身份識別系統(tǒng)設(shè)計

　　引言

　　近年來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展以及人們生活水平的提高，小汽車越來越多的走進了人們的生活。但是，交通事故頻發(fā)，汽車駕駛安全又成為一個問題。汽車行駛記錄儀的使用對遏止疲勞駕駛和車輛超速等交通事故，約束駕駛員的不良行駛行為，保障車輛運行安全，規(guī)范車輛管理都具有重要作用。規(guī)范駕駛員行為，作為汽車行駛記錄儀的基本功能之一，它首先應(yīng)該能夠準確識別駕駛員的身份。使用汽車行駛記錄儀的單位應(yīng)當(dāng)為每個駕駛員配置IC卡，而駕駛員出車時再用IC卡登陸。該記錄儀主要通過讀取IC卡來確認駕駛員的唯一身份。而PC管理軟件中的IC卡管理模塊則主要用來給駕駛員的IC卡進行合法身份注冊，使用單位可以編輯卡中駕駛員的身份信息，包括擦除、寫人和讀取等功能。

　　1設(shè)計方案的選擇

　　目前汽車行駛記錄儀采用的駕駛員身份識別方式主要有非接觸式IC卡識別和接觸式IC卡識別兩種方式。

　　非接觸式IC卡識別系統(tǒng)的凄寫過程通常由非接觸式IC片和讀寫設(shè)備問的無線電波來完成。非接觸式lC卡識別方式的操作過程比較簡單，但是抗干擾能力相對較弱，且成本較高。

　　接觸式IC卡識別系統(tǒng)中的CPU一旦探測到有IC卡插入，則立即通過卡的I/O口讀取數(shù)據(jù)，接著進行程序的判斷和處理。當(dāng)確定為合法的IC駕駛員IC卡后，再按照協(xié)議凄取駕駛員信息。該接觸式IC卡存儲量大，凄寫機構(gòu)造價便宜，維護比較方便。

　　本設(shè)計中考慮到汽車行駛記錄儀的應(yīng)用環(huán)境較為復(fù)雜，而非接觸式IC卡容易受汽車點火的電磁干擾，而且駕駛員身份數(shù)據(jù)的存儲量不人，所以，本設(shè)計選擇方案二的接觸式IC卡識別方式來進行設(shè)汁。

　　2 駕駛員身份識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計

　　2.1 IC卡芯片的選擇

　　目前用于IC卡的通用存儲器芯片多為EEPROM，其常用的協(xié)議主要有兩線串行連接協(xié)議(I⒉C) 和二三線串行連接協(xié)議。邏輯加密存儲卡可采用密碼控制邏輯來控制對EEPROM存儲器的訪問和改寫，因此，它不像存儲卡一樣可以被任意的復(fù)制或改寫。設(shè)計中，由于駕駛員身份識別要求安全保密，所以，本設(shè)計選擇西門子公司設(shè)計的邏輯加密存儲卡SLE4442來作為IC卡存儲芯片。

　　SLE4442 具有2KB的存儲容量和完全獨立的可編程加密代碼(PSC，Programmable security code)存儲器。其內(nèi)部的電壓提升電路可保證芯片以單+5V電壓工作，而其較大的存儲容量則能夠滿足通常應(yīng)用領(lǐng)域的各種要求。因此，SLE4442是目前國內(nèi)應(yīng)用較多的一種IC卡芯片。

　　SLE4442卡芯片的主要特點如下：

　　◇采用多存儲器結(jié)構(gòu)，主要包括三個存儲器：256x8位的EEl，ROM型主存儲器、32xl位的PROM型保護存儲器和4x8位的EEPROM型加密存儲器：

　　◇采用2線連接協(xié)議，串行接口滿足IS07816同步傳輸協(xié)議;

　　◇采用NMOS工藝技術(shù)，每個字節(jié)的寫入，擦除編程時間為2 5 ms;

　　◇具有至少104次的寫入，擦除周期，數(shù)據(jù)保持時間至少10年。

　　SLE4442存儲芯片的引出端分布如圖1所示，表1所列是其引腳功能描述。

　　2.2 IC卡硬件接口電路

　　SLE4442為2線連接總線方式，其中I/O是串行數(shù)據(jù)線，該引腳為開漏極驅(qū)動，可雙向傳輸數(shù)據(jù)，主要用于地址數(shù)據(jù)的輸人和數(shù)據(jù)的輸出。CLK腳則為時鐘，為器件數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐綍r鐘信號。本汽車行駛記錄儀中的微控制器采用S3C2410，該微控制器內(nèi)含I2C總線控制器，可以方便的與各種帶有I⒉C 接口的器件相連接。設(shè)計中，主控制器的ⅡCSDA、ⅡCSCL和RESET分別接IC卡的I/O、CLK和RST，其總線受微控器控制，并可由程序控制產(chǎn)生串行時鐘以控制總線的存取，進而發(fā)送START和STOP信號。SLE4442與S3C2410的接口電路圖如圖2所示。

　　3 IC卡的I2C傳送協(xié)議

　　心傳送協(xié)議是接口設(shè)備與IC卡集成電路之間的兩線連接協(xié)議，SLE4442芯片l/O線上數(shù)據(jù)變化只在CLK信號的下降沿有效。

　　I2C傳進協(xié)議包括復(fù)位和復(fù)位響應(yīng)、命令模式、輸出數(shù)據(jù)模式和處理模式等4種模式。

　　3.1 復(fù)位和復(fù)位響應(yīng)

　　復(fù)位響應(yīng)是根據(jù)ISO/IEC 7816-3 (ATR)標準來進行的，在操作期間的任意時刻都可以復(fù)位。開始，地址計數(shù)器隨一個時鐘脈沖而被設(shè)置為O。當(dāng)RST線從高狀態(tài)(H狀態(tài))變?yōu)榈蜖顟B(tài)(L狀態(tài))時，第一個數(shù)據(jù)位(LSB)的內(nèi)容將被送到I/O上。若連續(xù)輸入32個時鐘脈沖，則主存儲器中的前4個字節(jié)地址單元中的內(nèi)容將被讀出。而在第33個時鐘脈沖的下降沿，I/O線被置高而關(guān)閉。在復(fù)位響應(yīng)期間，“啟動”和“停止”狀態(tài)都被忽略。