信息纽扣DS1991在单片机系统中的应用

2007-03-09 19:03:27来源: 互联网
摘要:Dallas公司的iButton产品是一系列1-wire总线新型器件。DS1991是一种加密存储器型信息纽扣,封装于直径为16mm的不锈钢外壳中,体积小巧,便于携带、保存,防尘、防腐蚀,可以在恶劣的应用环境中实现带密码保护的数据传送。本文介绍DS1991的特点、工作原理及其带密码保护存储器区的读写方法。 关键词:iButton信息纽扣 1-Wire总线 单片机 DS1991是Dallas公司的1-wire总线信息纽扣家庭中的一员,是一种加密存储器型信息纽扣。它内部集成了1Kbit是非易失性存储器及加密保护逻辑,封装于直径为16mm、厚约6mm的不锈钢外壳中,何种小巧、操作便捷,防潮、抗震、防灰尘,可在恶劣的环境中实现带密码保护的数据传送。 1 DS1991的特点 DS1991是一种很有特色的加密存储器型TM卡,为用户的保密数据提价节可靠的保护措施。DS1991内部有1152位的密码保护存储器区,512位的非密码保护存储器scratchpad。密码保护存储器被分为三个可独立操作的密钥子存储器(subkey),每区为384位,每个密钱子区都有自己的64位密码及64位的ID码,对密钥子区的读/写操作均需进行密码验证。三个区的数据可分别操作,互不干扰。非密码保护存储器区主要用于加密数据的拷贝,以保证数据的完整性。 2 DS1991与单片机硬件接口及软件设计 DS1991与单片机的硬件接口电路如图1。 DS1991与单片机的接口非常方便,只用1根数据线和1根地址。数据线由单片机的1根I/O口线控制,口线外接一个5kΩ的上拉电阻。 DS1991操作的基础是1-wire总线的初始化、读/写1位时序,如图2、图3、图4和图5。VPULLUP为图1中D点在口线为输入状态时的电位。初始化由主机发出复位脉冲。DS1991回复应答脉冲,使主机了解DS1991存在于总线上并已作好操作准备。命令和数据的各个字节由最低有效位起一位一位传送。子程序RESET、RDBYTE和WRBYTE分别是初始化、读/写1字节的子程序。 DIO  BIT  P1.0 ;引脚定义 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 ;写1字节子程序 WRB1:CLR DIO MOV R7,#2 DJNZ R7,$ RRC A MOV DIO,C MOV R7,#30H DJNZ R7,$ SETB DIO NOP NAP NOP DJNZ R6,WRB1 RET RDBYTE:MOV R6,#8 ;读1字节子程序 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码、存储器结构及操作 像所有的1-wire总线器件一样,主机必须先进行初始化和ROM操作,而后才能进行读写DS1991存储器的操作。 DS1991有一个自身唯一的工厂刻入的64位激光ROM系列码。该码不会与其它任何一个1-wire总线器件相重。该码前8位是1-wire总线家族码,后48位是器件唯一的系列码,最后8位为前56位数据的CRC校验码。ROM操作指令建立被访问的1-wire器件与主机的连接,ROM操作指令如表1。DS1991的存储器映像如图1。 表1 ROM操作指令 命 令 字 节 功 能 read ROM 33H 读取DS1991的ROM系统列码 Match ROM 55H 总线接多个器件时用于寻址特定的器件 Skip ROM CCH 总线上只有一个器件时,跳过ROM系列码的匹配而直接进行存储器的访问 Search ROM F0H 主机使用该命令读加器件的ROM系列码 DS1991的scratchpad和每个subkey区都有自己的地址。Scratchpad共64字节,不受密码保护,主要用于将数据拷贝到密钥子区。密钥子区的00~07H为8字节的该区ID码,08H~0FH为8字节的该区密码,10H~3FH即为密码保护的数据存储区。 该/写Scratchpad不需要密码,但拷贝操作必须提供正确的密码。密码子区读写均受64位的密码保护,保密性大大提高。对存储器的操作指令如表2。存储器操作指令的流程如图2。 表2 DS1991存储器操作命令格式 命令 第1字节 第2字节 第3 字节 功 能 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 写scratchpad 96H 1 1 00H~3FH中的任意值 第2字节取反 将数据写入scratchpad 读scratchpad 69H 从scratchpa读出数据 拷贝scratchpad 3CH Subke区号 0 0或 0 1或 1 0 0 0 0 0 0 0 将数据块从scratchpa拷贝到指定的subkey 读subkey 66H 10H~3FH中的任意值 将数据写入subkey 写subkey 99G 从subkey中读取数据 写密码 5AH 0 0 0 0 0 0 将密码和ID码写入subkey 4 DS1991存储器的读写程序 主机读写DS1991的存储器由3个步骤组成:初始化、ROM操作和存储器读写。 下面的程序采用写SUBYKEY命令将RAM 40H~47H单元数据写入subkey 0区的10H~17H,并用读SUBKEY命令将该内容读回,存放RAM。50H~57H,该区的密码和ID码存放在程序的表格中。 ;将RAM40H~47H单元内容写入 ;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 ;读subkey存入RAM40H~47H RDSUBKEY:LCALL RESET MOV R2,#66H MOV R0,#10H LCALL WRCOM LCALL IDPASS MOV R1,#40H MOV R4,#8 RERDSUB:LCALL RDYBTE 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 图7 结语 DS1991的密码保护存储器区为用户提供高可靠的数据保护措施。本文提供的DS1991与单片机接口的软硬件设计,已在信息纽扣卡型公用电表系统中应用。 摘要:Dallas公司的iButton产品是一系列1-wire总线新型器件。DS1991是一种加密存储器型信息纽扣,封装于直径为16mm的不锈钢外壳中,体积小巧,便于携带、保存,防尘、防腐蚀,可以在恶劣的应用环境中实现带密码保护的数据传送。本文介绍DS1991的特点、工作原理及其带密码保护存储器区的读写方法。 关键词:iButton信息纽扣 1-Wire总线 单片机 DS1991是Dallas公司的1-wire总线信息纽扣家庭中的一员,是一种加密存储器型信息纽扣。它内部集成了1Kbit是非易失性存储器及加密保护逻辑,封装于直径为16mm、厚约6mm的不锈钢外壳中,何种小巧、操作便捷,防潮、抗震、防灰尘,可在恶劣的环境中实现带密码保护的数据传送。 1 DS1991的特点 DS1991是一种很有特色的加密存储器型TM卡,为用户的保密数据提价节可靠的保护措施。DS1991内部有1152位的密码保护存储器区,512位的非密码保护存储器scratchpad。密码保护存储器被分为三个可独立操作的密钥子存储器(subkey),每区为384位,每个密钱子区都有自己的64位密码及64位的ID码,对密钥子区的读/写操作均需进行密码验证。三个区的数据可分别操作,互不干扰。非密码保护存储器区主要用于加密数据的拷贝,以保证数据的完整性。 2 DS1991与单片机硬件接口及软件设计 DS1991与单片机的硬件接口电路如图1。 DS1991与单片机的接口非常方便,只用1根数据线和1根地址。数据线由单片机的1根I/O口线控制,口线外接一个5kΩ的上拉电阻。 DS1991操作的基础是1-wire总线的初始化、读/写1位时序,如图2、图3、图4和图5。VPULLUP为图1中D点在口线为输入状态时的电位。初始化由主机发出复位脉冲。DS1991回复应答脉冲,使主机了解DS1991存在于总线上并已作好操作准备。命令和数据的各个字节由最低有效位起一位一位传送。子程序RESET、RDBYTE和WRBYTE分别是初始化、读/写1字节的子程序。 DIO  BIT  P1.0 ;引脚定义 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 ;写1字节子程序 WRB1:CLR DIO MOV R7,#2 DJNZ R7,$ RRC A MOV DIO,C MOV R7,#30H DJNZ R7,$ SETB DIO NOP NAP NOP DJNZ R6,WRB1 RET RDBYTE:MOV R6,#8 ;读1字节子程序 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码、存储器结构及操作 像所有的1-wire总线器件一样,主机必须先进行初始化和ROM操作,而后才能进行读写DS1991存储器的操作。 DS1991有一个自身唯一的工厂刻入的64位激光ROM系列码。该码不会与其它任何一个1-wire总线器件相重。该码前8位是1-wire总线家族码,后48位是器件唯一的系列码,最后8位为前56位数据的CRC校验码。ROM操作指令建立被访问的1-wire器件与主机的连接,ROM操作指令如表1。DS1991的存储器映像如图1。 表1 ROM操作指令 命 令 字 节 功 能 read ROM 33H 读取DS1991的ROM系统列码 Match ROM 55H 总线接多个器件时用于寻址特定的器件 Skip ROM CCH 总线上只有一个器件时,跳过ROM系列码的匹配而直接进行存储器的访问 Search ROM F0H 主机使用该命令读加器件的ROM系列码 DS1991的scratchpad和每个subkey区都有自己的地址。Scratchpad共64字节,不受密码保护,主要用于将数据拷贝到密钥子区。密钥子区的00~07H为8字节的该区ID码,08H~0FH为8字节的该区密码,10H~3FH即为密码保护的数据存储区。 该/写Scratchpad不需要密码,但拷贝操作必须提供正确的密码。密码子区读写均受64位的密码保护,保密性大大提高。对存储器的操作指令如表2。存储器操作指令的流程如图2。 表2 DS1991存储器操作命令格式 命令 第1字节 第2字节 第3 字节 功 能 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 写scratchpad 96H 1 1 00H~3FH中的任意值 第2字节取反 将数据写入scratchpad 读scratchpad 69H 从scratchpa读出数据 拷贝scratchpad 3CH Subke区号 0 0或 0 1或 1 0 0 0 0 0 0 0 将数据块从scratchpa拷贝到指定的subkey 读subkey 66H 10H~3FH中的任意值 将数据写入subkey 写subkey 99G 从subkey中读取数据 写密码 5AH 0 0 0 0 0 0 将密码和ID码写入subkey 4 DS1991存储器的读写程序 主机读写DS1991的存储器由3个步骤组成:初始化、ROM操作和存储器读写。 下面的程序采用写SUBYKEY命令将RAM 40H~47H单元数据写入subkey 0区的10H~17H,并用读SUBKEY命令将该内容读回,存放RAM。50H~57H,该区的密码和ID码存放在程序的表格中。 ;将RAM40H~47H单元内容写入 ;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 ;读subkey存入RAM40H~47H RDSUBKEY:LCALL RESET MOV R2,#66H MOV R0,#10H LCALL WRCOM LCALL IDPASS MOV R1,#40H MOV R4,#8 RERDSUB:LCALL RDYBTE 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 图7 结语 DS1991的密码保护存储器区为用户提供高可靠的数据保护措施。本文提供的DS1991与单片机接口的软硬件设计,已在信息纽扣卡型公用电表系统中应用。
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