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信息紐扣DS1991在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

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作者:趙嘉蔚 時(shí)間:2007-09-20 來(lái)源:?jiǎn)纹瑱C(jī)及嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用 收藏

  摘要:Dallas公司的iButton產(chǎn)品是一系列1-wire總線(xiàn)新型器件。DS1991是一種加密存儲(chǔ)器型信息紐扣,封裝于直徑為16mm的不銹鋼外殼中,體積小巧,便于攜帶、保存,防塵、防腐蝕,可以在惡劣的應(yīng)用環(huán)境中實(shí)現(xiàn)帶密碼保護(hù)的數(shù)據(jù)傳送。本文介紹DS1991的特點(diǎn)、工作原理及其帶密碼保護(hù)存儲(chǔ)器區(qū)的讀寫(xiě)方法。

    關(guān)鍵詞:iButton信息紐扣?。保譱re總線(xiàn) 單片機(jī)

  DS1991是Dallas公司的1-wire總線(xiàn)信息紐扣家庭中的一員,是一種加密存儲(chǔ)器型信息紐扣。它內(nèi)部集成了1Kbit是非易失性存儲(chǔ)器及加密保護(hù)邏輯,封裝于直徑為16mm、厚約6mm的不銹鋼外殼中,何種小巧、操作便捷,防潮、抗震、防灰塵,可在惡劣的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)帶密碼保護(hù)的數(shù)據(jù)傳送。

1?。模樱保梗梗钡奶攸c(diǎn)

 ?。模樱保梗梗笔且环N很有特色的加密存儲(chǔ)器型TM卡,為用戶(hù)的保密數(shù)據(jù)提價(jià)節(jié)可靠的保護(hù)措施。DS1991內(nèi)部有1152位的密碼保護(hù)存儲(chǔ)器區(qū),512位的非密碼保護(hù)存儲(chǔ)器scratchpad。密碼保護(hù)存儲(chǔ)器被分為三個(gè)可獨(dú)立操作的密鑰子存儲(chǔ)器(subkey),每區(qū)為384位,每個(gè)密錢(qián)子區(qū)都有自己的64位密碼及64位的ID碼,對(duì)密鑰子區(qū)的讀/寫(xiě)操作均需進(jìn)行密碼驗(yàn)證。三個(gè)區(qū)的數(shù)據(jù)可分別操作,互不干擾。非密碼保護(hù)存儲(chǔ)器區(qū)主要用于加密數(shù)據(jù)的拷貝,以保證數(shù)據(jù)的完整性。

2 DS1991與單片機(jī)硬件接口及軟件設(shè)計(jì)

 ?。模樱保梗梗迸c單片機(jī)的硬件接口電路如圖1。

    DS1991與單片機(jī)的接口非常方便,只用1根數(shù)據(jù)線(xiàn)和1根地址。數(shù)據(jù)線(xiàn)由單片機(jī)的1根I/O口線(xiàn)控制,口線(xiàn)外接一個(gè)5kΩ的上拉電阻。

  DS1991操作的基礎(chǔ)是1-wire總線(xiàn)的初始化、讀/寫(xiě)1位時(shí)序,如圖2、圖3、圖4和圖5。VPULLUP為圖1中D點(diǎn)在口線(xiàn)為輸入狀態(tài)時(shí)的電位。初始化由主機(jī)發(fā)出復(fù)位脈沖。DS1991回復(fù)應(yīng)答脈沖,使主機(jī)了解DS1991存在于總線(xiàn)上并已作好操作準(zhǔn)備。命令和數(shù)據(jù)的各個(gè)字節(jié)由最低有效位起一位一位傳送。子程序RESET、RDBYTE和WRBYTE分別是初始化、讀/寫(xiě)1字節(jié)的子程序。

DIO ?。拢桑浴 。校?0 ;引腳定義

RESET:CLR DIO ;得位子程序

MOV R7,#205

DELPP1:NOP

DJNZ R7,DELPP1

SETB DIO

MOV R7,#12

DJNZ R7,$

MOV R7,#27

RESETP1:JNB DIO,RESETP2

DJNZ R7,RESETP1

RESRET:SETB DIO

MOV A,#0EH

    RET

RESETP2:MOV R7,#75

DJNZ R7,$

MOV R7,#54

RESETP4:JB DIO,RESETP5

DJNZ R7,RESETP4

RESETP5:MOV R7,#180

DJNZ R7,$

SETB DIO

MOV A,#0

RET

WRBYTE:MOV R6,#8 ;寫(xiě)1字節(jié)子程序

WRB1:CLR?。模桑?/P>

MOV?。遥?,#2

DJNZ?。遥?,$

RRC A

MOV DIO,C

MOV R7,#30H

DJNZ R7,$

SETB DIO

NOP

NAP

NOP

    DJNZ R6,WRB1

RET

RDBYTE:MOV R6,#8 ;讀1字節(jié)子程序

RDB1:CLR DUO

NOP

NOP

SETB DIO

MOV R7,#3

DJNZ R7,$

MOV C,DIO

RRC A

MOV R7,#32

DJNZ R7,$

SETB DIO

MOV R7,#3

DJNZ R7,$

DJNZ R6,RDB1

RET

3 DS1991激光ROM碼、存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及操作

  像所有的1-wire總線(xiàn)器件一樣,主機(jī)必須先進(jìn)行初始化和ROM操作,而后才能進(jìn)行讀寫(xiě)DS1991存儲(chǔ)器的操作。

 ?。模樱保梗梗庇幸粋€(gè)自身唯一的工廠(chǎng)刻入的64位激光ROM系列碼。該碼不會(huì)與其它任何一個(gè)1-wire總線(xiàn)器件相重。該碼前8位是1-wire總線(xiàn)家族碼,后48位是器件唯一的系列碼,最后8位為前56位數(shù)據(jù)的CRC校驗(yàn)碼。ROM操作指令建立被訪(fǎng)問(wèn)的1-wire器件與主機(jī)的連接,ROM操作指令如表1。DS1991的存儲(chǔ)器映像如圖1。

  表1 ROM操作指令

命   令 字  節(jié) 功     能
read ROM 33H 讀取DS1991的ROM系統(tǒng)列碼
Match ROM 55H 總線(xiàn)接多個(gè)器件時(shí)用于尋址特定的器件
Skip ROM CCH 總線(xiàn)上只有一個(gè)器件時(shí),跳過(guò)ROM系列碼的匹配而直接進(jìn)行存儲(chǔ)器的訪(fǎng)問(wèn)
Search ROM F0H 主機(jī)使用該命令讀加器件的ROM系列碼

DS1991的scratchpad和每個(gè)subkey區(qū)都有自己的地址。Scratchpad共64字節(jié),不受密碼保護(hù),主要用于將數(shù)據(jù)拷貝到密鑰子區(qū)。密鑰子區(qū)的00~07H為8字節(jié)的該區(qū)ID碼,08H~0FH為8字節(jié)的該區(qū)密碼,10H~3FH即為密碼保護(hù)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)。

  該/寫(xiě)Scratchpad不需要密碼,但拷貝操作必須提供正確的密碼。密碼子區(qū)讀寫(xiě)均受64位的密碼保護(hù),保密性大大提高。對(duì)存儲(chǔ)器的操作指令如表2。存儲(chǔ)器操作指令的流程如圖2。

  表2 DS1991存儲(chǔ)器操作命令格式

命令 第1字節(jié) 第2字節(jié) 第3
字節(jié)

功   能

bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0
寫(xiě)scratchpad 96H  1   1   00H~3FH中的任意值 第2字節(jié)取反 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入scratchpad
讀scratchpad 69H 從scratchpa讀出數(shù)據(jù)
拷貝scratchpad 3CH Subke區(qū)號(hào)
0    0或
0    1或
1    0  
0 0 0 0 0 0 將數(shù)據(jù)塊從scratchpa拷貝到指定的subkey
讀subkey 66H 10H~3FH中的任意值 將數(shù)據(jù)寫(xiě)入subkey
寫(xiě)subkey 99G 從subkey中讀取數(shù)據(jù)
寫(xiě)密碼 5AH 0 0 0 0 0 0 將密碼和ID碼寫(xiě)入subkey

4?。模樱保梗梗贝鎯?chǔ)器的讀寫(xiě)程序

  主機(jī)讀寫(xiě)DS1991的存儲(chǔ)器由3個(gè)步驟組成:初始化、ROM操作和存儲(chǔ)器讀寫(xiě)。

  下面的程序采用寫(xiě)SUBYKEY命令將RAM 40H~47H單元數(shù)據(jù)寫(xiě)入subkey 0區(qū)的10H~17H,并用讀SUBKEY命令將該內(nèi)容讀回,存放RAM。50H~57H,該區(qū)的密碼和ID碼存放在程序的表格中。

;將RAM40H~47H單元內(nèi)容寫(xiě)入

;subkey

WRSUBKEY:LCALL RETSET

MOV R2,#99H

MOV R0,#10H

LCALL WRCOM

LCALL IDPASS

MOV R1,#40H

MOV R4,#8

REWRSUB:MOV A,@R1

LCALL WRBYTE

INC R1

DJNZ R4,REWRSUB

LCALL RESET

RET

;讀subkey存入RAM40H~47H

RDSUBKEY:LCALL?。遥牛樱牛?/P>

MOV?。遥玻#叮叮?/P>

MOV?。遥?,#10H

LCALL?。祝遥茫希?/P>

LCALL IDPASS

MOV?。遥?,#40H

MOV?。遥?,#8

RERDSUB:LCALL?。遥模伲拢裕?/P>

MOV @R1,A

INC R1

DJNZ R4,RERDSUB

LCALL RESET

RET

IDPASS:MOV R4,#8

MOV R1,#50H

RERD1:LCALL RDBYTE

MOV @R1,A

INC R1

DJNZ R4,RERD1

MOV R4,#8

CLR A

MOV DPTR,#PSTAB

REWR1:MOVC A,@A+DPTR

LCALL WRBYTE

INC A

DJNZ R4,REWR1

RET

IDTAB:DB10H,00H,00H,00H,

DB 00H,00H,00H,00H

PSTAB:DB12H,34H,56H,78H,DB12H,34H,56H,78H

WRCOM:MOV A,#33H

LCALL WRBYTE

MOV R4,#8

RDROM1:LCALL RDBYTE

DJNZ R4,RDROM1

MOV A,R2

LCALL WRBYTE

MOV A,R0

LCALL WRBYTE

MOV A,R0

CPL A

LCALL WRBYTE

RET

結(jié)語(yǔ)

 ?。模樱保梗梗钡拿艽a保護(hù)存儲(chǔ)器區(qū)為用戶(hù)提供高可靠的數(shù)據(jù)保護(hù)措施。本文提供的DS1991與單片機(jī)接口的軟硬件設(shè)計(jì),已在信息紐扣卡型公用電表系統(tǒng)中應(yīng)用。    摘要:Dallas公司的iButton產(chǎn)品是一系列1-wire總線(xiàn)新型器件。DS1991是一種加密存儲(chǔ)器型信息紐扣,封裝于直徑為16mm的不銹鋼外殼中,體積小巧,便于攜帶、保存,防塵、防腐蝕,可以在惡劣的應(yīng)用環(huán)境中實(shí)現(xiàn)帶密碼保護(hù)的數(shù)據(jù)傳送。本文介紹DS1991的特點(diǎn)、工作原理及其帶密碼保護(hù)存儲(chǔ)器區(qū)的讀寫(xiě)方法。

 



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