信息紐扣DS1991在51單片機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用
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(nèi)部集成了1Kbit是非易失性存儲器及加密保護(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器型TM卡,為用戶的保密數(shù)據(jù)提價節(jié)可靠的保護(hù)措施。DS1991內(nèi)部有1152位的密碼保護(hù)存儲器區(qū),512位的非密碼保護(hù)存儲器scratchpad。密碼保護(hù)存儲器被分為三個可獨(dú)立操作的密鑰子存儲器(subkey),每區(qū)為384位,每個密錢子區(qū)都有自己的64位密碼及64位的ID碼,對密鑰子區(qū)的讀/寫操作均需進(jìn)行密碼驗證。三個區(qū)的數(shù)據(jù)可分別操作,互不干擾。非密碼保護(hù)存儲器區(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
DS1991與單片機(jī)的硬件接口電路如圖1。
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?,#2
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(shù)據(jù)的CRC校驗碼。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(jìn)行存儲器的訪問 |
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(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 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?。模樱保梗梗贝鎯ζ鞯淖x寫程序
主機(jī)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?。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 RESET
MOV?。遥玻#叮叮?/P>
MOV?。遥埃#保埃?/P>
LCALL?。祝遥茫希?/P>
LCALL IDPASS
MOV?。遥?,#40H
MOV?。遥?,#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
DS1991的密碼保護(hù)存儲器區(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,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)存儲器區(qū)的讀寫方法。
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