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          信息紐扣DS1991在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

          ——
          作者:趙嘉蔚 時(shí)間:2007-09-20 來源:?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)的讀寫方法。

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

           ?。模樱保梗梗笔荄allas公司的1-wire總線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?。模樱保梗梗迸c單片機(jī)硬件接口及軟件設(shè)計(jì)

            DS1991與單片機(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)線和1根地址。數(shù)據(jù)線由單片機(jī)的1根I/O口線控制,口線外接一個(gè)5kΩ的上拉電阻。

           ?。模樱保梗梗辈僮鞯幕A(chǔ)是1-wire總線的初始化、讀/寫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1字節(jié)的子程序。

          DIO  BIT ?。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1字節(jié)子程序

          WRB1:CLR?。模桑?/P>

          MOV?。遥罚#?/P>

          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DS1991存儲(chǔ)器的操作。

           ?。模樱保梗梗庇幸粋€(gè)自身唯一的工廠刻入的64位激光ROM系列碼。該碼不會(huì)與其它任何一個(gè)1-wire總線器件相重。該碼前8位是1-wire總線家族碼,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操作指令建立被訪問的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 總線接多個(gè)器件時(shí)用于尋址特定的器件
          Skip ROM CCH 總線上只有一個(gè)器件時(shí),跳過ROM系列碼的匹配而直接進(jìn)行存儲(chǔ)器的訪問
          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scratchpad 96H  1   1   00H~3FH中的任意值 第2字節(jié)取反 將數(shù)據(jù)寫入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)寫入subkey
          寫subkey 99G 從subkey中讀取數(shù)據(jù)
          寫密碼 5AH 0 0 0 0 0 0 將密碼和ID碼寫入subkey

          4 DS1991存儲(chǔ)器的讀寫程序

            主機(jī)讀寫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。

            下面的程序采用寫SUBYKEY命令將RAM?。矗埃取矗罚葐卧獢?shù)據(jù)寫入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 R2,#66H

          MOV R0,#10H

          LCALL WRCOM

          LCALL?。桑模校粒樱?/P>

          MOV R1,#40H

          MOV R4,#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)

            DS1991的密碼保護(hù)存儲(chǔ)器區(qū)為用戶提供高可靠的數(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)的讀寫方法。

           



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