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DS1991是Dallas公司的1-wire總線信息紐扣家庭中的一員,是一種加密存儲器型信息紐扣｡它內部集成了1Kbit是非易失性存儲器及加密保護邏輯,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,可在惡劣的環境中實現帶密碼保護的數據傳送｡ 1 DS1991的特點 DS1991是一種很有特色的加密存儲器型TM卡,為用戶的保密數據提價節可靠的保護措施｡DS1991內部有1152位的密碼保護存儲器區,512位的非密碼保護存儲器scratchpad｡密碼保護存儲器被分為三個可獨立操作的密鑰子存儲器(subkey),每區為384位,每個密錢子區都有自己的64位密碼及64位的ID碼,對密鑰子區的讀/寫操作均需進行密碼驗證｡三個區的數據可分別操作,互不干擾｡非密碼保護存儲器區主要用于加密數據的拷貝,以保證數據的完整性｡ 2 DS1991與單片機硬件接口及軟件設計 DS1991與單片機的硬件接口電路如圖1｡ DS1991與單片機的接口非常方便,只用1根數據線和1根地址｡數據線由單片機的1根I/O口線控制,口線外接一個5kΩ的上拉電阻｡ DS1991操作的基礎是1-wire總線的初始化､讀/寫1位時序,如圖2､圖3､圖4和圖5｡VPULLUP為圖1中D點在口線為輸入狀態時的電位｡初始化由主機發出復位脈沖｡DS1991回復應答脈沖,使主機了解DS1991存在于總線上并已作好操作準備｡命令和數據的各個字節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字節的子程序｡ DIOBITP1.0 ;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 ;讀1字節子程序 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､存儲器結構及操作 像所有的1-wire總線器件一樣,主機必須先進行初始化和ROM操作,而后才能進行讀寫DS1991存儲器的操作｡ DS1991有一個自身唯一的工廠刻入的64位激光ROM系列碼｡該碼不會與其它任何一個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位數據的CRC校驗碼｡ROM操作指令建立被訪問的1-wire器件與主機的連接,ROM操作指令如表1｡DS1991的存儲器映像如圖1｡ 表1 ROM操作指令 命 令 字 節 功 能 read ROM 33H 讀取DS1991的ROM系統列碼 Match ROM 55H 總線接多個器件時用于尋址特定的器件 Skip ROM CCH 總線上只有一個器件時,跳過ROM系列碼的匹配而直接進行存儲器的訪問 Search ROM F0H 主機使用該命令讀加器件的ROM系列碼 DS1991的scratchpad和每個subkey區都有自己的地址｡Scratchpad共64字節,不受密碼保護,主要用于將數據拷貝到密鑰子區｡密鑰子區的00~07H為8字節的該區ID碼,08H~0FH為8字節的該區密碼,10H~3FH即為密碼保護的數據存儲區｡ 該/寫Scratchpad不需要密碼,但拷貝操作必須提供正確的密碼｡密碼子區讀寫均受64位的密碼保護,保密性大大提高｡對存儲器的操作指令如表2｡存儲器操作指令的流程如圖2｡ 表2 DS1991存儲器操作命令格式 命令 第1字節 第2字節 第3 字節 功 能 bit7 bit6 bit5 bit4 bit3 bit2 bit1 bit0 寫scratchpad 96H 1 1 00H~3FH中的任意值 第2字節取反 將數據寫入scratchpad 讀scratchpad 69H 從scratchpa讀出數據 拷貝scratchpad 3CH Subke區號 0 0或 0 1或 1 0 0 0 0 0 0 0 將數據塊從scratchpa拷貝到指定的subkey 讀subkey 66H 10H~3FH中的任意值 將數據寫入subkey 寫subkey 99G 從subkey中讀取數據 寫密碼 5AH 0 0 0 0 0 0 將密碼和ID碼寫入subkey 4 DS1991存儲器的讀寫程序 主機讀寫DS1991的存儲器由3個步驟組成:初始化､ROM操作和存儲器讀寫｡ 下面的程序采用寫SUBYKEY命令將RAM 40H~47H單元數據寫入subkey 0區的10H~17H,并用讀SUBKEY命令將該內容讀回,存放RAM｡50H~57H,該區的密碼和ID碼存放在程序的表格中｡ ;將RAM40H~47H單元內容寫入 ;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 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 圖7 結語 DS1991的密碼保護存儲器區為用戶提供高可靠的數據保護措施｡本文提供的DS1991與單片機接口的軟硬件設計,已在信息紐扣卡型公用電表系統中應用｡ |
