信息紐扣DS1991在單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
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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) ＤＳ１９９１是Dallas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) ＤＳ１９９１是一種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 ＤＳ１９９１與單片機(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操作的基礎(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。 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 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 ＤＩＯ ＭＯＶ?。遥?，＃２ ＤＪＮＺ Ｒ７，$ RRC A MOV DIO,C MOV R7,#30H DJNZ R7,$ SETB DIO NOP NAP NOP 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 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。 ＤＳ１９９１有一個(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。
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。
４?。模樱保梗梗贝鎯?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?。遥?，＃６６Ｈ ＭＯＶ?。遥?，＃１０Ｈ ＬＣＡＬＬ ＷＲＣＯＭ ＬＣＡＬＬ?。桑模校粒樱?/P> 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 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。 關(guān)鍵詞：iButton信息紐扣 １－Ｗire總線 單片機(jī) ＤＳ１９９１是Dallas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) ＤＳ１９９１是一種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操作的基礎(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。 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 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?，＃２ ＤＪＮＺ?。遥罚? RRC A MOV DIO,C MOV R7,#30H DJNZ R7,$ SETB DIO NOP NAP NOP 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 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。 ＤＳ１９９１有一個(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。
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。
４?。模樱保梗梗贝鎯?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?。遥?，＃６６Ｈ ＭＯＶ?。遥?，＃１０Ｈ ＬＣＡＬＬ?。祝遥茫希?/P> ＬＣＡＬＬ?。桑模校粒樱?/P> ＭＯＶ?。遥?，＃４０Ｈ ＭＯＶ?。遥矗＃?/P> 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 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。 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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