Принципы конструкции iButton и считывающих устройств для них

Как отмечалось выше, iButton представляют собой микросхему, помещенную в дисковый металлический корпус. В структурной схеме этой микросхемы в обязательном порядке присутствуют однопроводный порт, логика управления и ПЗУ в виде 64-битного блока, содержащего 48-битный идентификационный номер, 8-ми битный номер типа изделия и 8-битный код для контроля. Идентификационный номер записывается в микросхему при помощи лазера во время ее изготовления. Он не может быть изменен в течение всего срока службы прибора. DallasSemiconductor не выпускала и никогда не планирует выпускать iButton с одинаковыми идентификационными номерами. Комбинаций из 48-разрядов вполне достаточно даже при самых оптимистичных объёмах выпуска в сотни миллионов ключей в год, чтобы сотни лет номера их не повторялись [29].

При считывании идентификационного номера, считывающее устройство вычисляет через принятый номер код контроля по общей для всех iButton формуле и сравнивает его с принятым кодом контроля. При совпадении, запускается процесс двунаправленной передачи данных по принципу "запрос-ответ". Считывающее устройство выступает здесь в роли мастера, а iButton выполняет его команды. На одной двухпроводной линии параллельно к одному порту мастера могут быть подключены одновременно в общем случае значительное количество iButton. Ограничения определяются особенностью протокола со скоростью обмена до 115 кбод и физической длиной линии до 300 м, ограниченной процессами затухания сигнала. Хотя, конечно, с помощью специальных схем усилителей и ретрансляторов расстояние можно увеличить практически неограниченно. Интересной особенностью принципов схемотехники самой iButton является то, что питание её микросхемы формируется от "паразитного источника" – конденсатора ёмкостью 800 пФ, который заряжается через диод от порта зонда в момент касания. Для микропотребляющих МОП-схем iButton ёмкости такого источника вполне достаточно. Схема входных цепей iButton в момент касания к микроконтроллеру показана на рисунке 3.

Рисунок 3 - Схема входных цепей iButton в момент касания к микроконтроллеру

Кроме обязательных составляющих различные типы iButton могут содержать энергонезависимую SRAM (данные хранятся не менее 10 лет благодаря встроенной в корпус литиевой батарейке), однократно программируемую память, часы-календарь реального времени, термодатчик и, наконец, криптографический микропроцессор [29].

Практически любой стандартный микроконтроллер, например 8051-совместимый, или компьютер может быть использован для обмена данными с iButton. При этом металлическая контактная площадка зонда соединяется обычной витой парой с портом микроконтроллера или компьютера.

В случае, если в качестве мастера для считывания iButton используется персональный компьютер, то в простейшем случае схема соединения его с контактной площадкой достаточно проста.

Схема эта показана на рисунке 4. В ней могут быть использованы отечественные кремниевые маломощные стабилитроны типа КС139 и КС162 и любые маломощные диоды Шотки типа КД808. DallasSemiconductor поставляет адаптер DS9092, который внешне оформлен в виде стандартной розетки 9-ти или 25-выводного разъёма последовательного порта. Распаянная внутри адаптера схема аналогична показанной на рисунке 4.

Рисунок 4 – Использование персонального компьютера в качестве мастера для считывания iButton

Этот адаптер обеспечивает расстояния в десятки метров до контактной площадки и для простых линий с одним узлом приёма информации его вполне достаточно. Схемы на расстояния до узла контакта в сотни метров сложнее незначительно. В них используется драйвер однопроводной линии DS2480.

Поиск по сайту: