Электронные таблетки iButton — транспорт информации
Журнал «Chip News» №9 2002 г.
Е. ЛевинНесмотря на то, что многие привыкли рассматривать элемент iButton не более как ключ к квартире или подъезду, сами эти приборы были задуманы как цифровые метки, вынесенные из компьютера. Метка предполагает содержательную информацию, поэтому в первых приборах кроме серийного номера присутствовала энергонезависимая память, легко доступная по записи и чтению. на данный момент прошло более десяти лет с момента появления iButton, так что с очевидностью можно свидетельствовать о популярности двух концептуальных применений iButton.
iButton в качестве Транспортного ключа (Data Logger)
Существуют приложения, в которых данные от удаленного объекта должны быть переданы в компьютер (и обратно) не мгновенно, а в обозримом времени. Поскольку в таких системах не требуется оперативное управление, оказывается выгодным не прокладывать проводные коммуникации и не занимать ресурсы компьютера непрерывным сканированием состояния объекта. Делать это нужно периодически, но всё-таки нужно. Следовательно, нужно устройство для переноса данных, и вот в такой ситуации сразу в памяти всплывает электронная таблетка iButton.
Приведём примеры приложений, отвечающих приведенному выше критерию.
Автономный электронный замок содержит в своей энергонезависимой памяти список доступа, то есть, коды тех электронных ключей, которым разрешен проход в помещение. Если список невелик, занести его можно с помощью простой процедуры при помощи предъявления ключей возле двери. Но при большом списке (даже 50 ключей), такая процедура становится утомительной или практически невозможной. Предложение: составить список ключей на компьютере, перенести его в прибор iButton простым касанием, а потом, прикоснувшись электронной таблеткой к замку, перекачать в него сразу весь список. То, что это не просто удобно, а весьма удобно, вы почувствуете тогда, когда возникнет необходимость удалить или изменить одну запись в списке (сотрудник уволился, потерял ключ). Да, можно присоединить к замку через технологический разъем специальный модуль управления и набрать код заменяемого/удаляемого ключа на клавиатуре. Но можно поступить проще: поменять список доступа в компьютере и вновь перенести его на замок простым касанием.
1.Схема электрическая принципиальная
2.Схема структурная
Применение Data Logger или Транспортного ключа позволяет расширить функциональные возможности автономного электронного замка. В замок можно внести не просто список доступа, но ввести понятие временных зон (очевидно, в замке для этого нужно предусмотреть электронные часы) и полномочий доступа. Например, можно разбить сутки на пять зон так, что в течение каждой из них для каждого ключа действуют разные полномочия: полный запрет прохода для данного ключа, свободный проход для всех посетителей, проход по ключу, проход по ключу и коду, вводимому с клавиатуры, проход при последовательном предъявлении двух ключей… Такой замок автоматически изменяет полномочия доступа в течение суток и значительно повышает гибкость управления доступом.
Еще одна опция: ведение в замке журнала проходов, значит списка кодов предъявленных ключей и времени их предъявления. Обычно такая возможность предоставляется сетевыми устройствами. В автономном замке журнал проходов имеет смысл только в том случае, если транспортным ключом его можно периодически переносить с замка на компьютер.
Почувствовавшим вкус процедуры заметим, что домофонное устройство подъезда в описываемом смысле ничем не отличается от приведенного выше примера и может обслуживаться таким же образом. Если бы списки кодов и ключей доступа в подъезд хранились в компьютере старшего по подъезду или даже у дежурного в ЖЭС, то решать проблему потерянных ключей или забытых кодов было бы намного проще.
Автономный электронный многотарифный счетчик выпускается N-ским предприятием и расходится большими партиями по всей стране от Калининграда до Владивостока. В новый 106-и квартирный жилой дом, оснащенный счетчиками N-ского предприятия, прибыл мастер для начальной установки счетчиков и внесения в них границ временных зон и значений тарифов. Мастер снял крышку первого счетчика и нажал на кнопки управления… читатель уже понимает, что мастер предпочел бы вынуть из дипломата iButton со всеми заранее занесенными параметрами и прикоснуться к счетчику один раз, чтобы к обеду закончить всю процедуру.
Автономный контроллер, обслуживающий несколько подсоединенных к нему термометров, непрерывно отображает значения температуры и фиксирует их в памяти с заданным интервалом времени. Оператор видит значения температуры на табло и может оперативно «поддать» или «убавить пару». Записанные данные могут не представлять интереса до тех пор, пока однажды мясо (птица, рыба, яйцо…) не оказываются испорченными. И тогда возникают вопросы: что происходило с температурой, и кто дежурил в это время? Это ещё один пример ситуации, когда в отсутствие проводных соединений периодический сбор данных с удаленного объекта может выполняться устройством iButton.
Очень перспективным представляется использование iButton в системах предоплаты разнообразных электронных счетчиков. По мере роста тарифов предоплата становится одним из косвенных инструментов воздействия на неплательщиков, если конструкция счетчика предусматривает регулирование нагрузки. Нет оплаты– нет света (воды, газа, тепла) или этот ресурс отпускается в ограниченном объеме. Плательщик должен иметь возможность произвести предоплату, а затем передать в счетчика информацию об этом. Как обычно: если существует объединение счетчиков в сеть с выходом на сеть платежной системы, проблема решается просто. Но если такой связи нет, необходим транспортный ключ, которым и может стать iButton с ограниченным объемом памяти.
Можно продолжать примеры, но более существенно ответить на вопрос о том, какие именно свойства iButton позволяют применять его в качестве Транспортного ключа. Попробуем перечислить основное: - Прочный корпус из нержавеющей стали, защищенный от воздействия влаги, грязи, механических воздействий, позволяет не особенно беспокоиться о сохранности носителя информации, в то время как пользователи пластиковых карт должны избегать механических изгибов, скруток и переломов этих устройств
3.Data Logger
4.Пластик для крепления таблетки к стене
- Простой механический считыватель устойчив к климатическим воздействиям, поскольку образован двумя контактами из нержавеющей стали. Такой считыватель значительно более устойчив к вандальным действиям чем, например, щелевой считыватель плоских контактных карт
- Простое позиционирование карты в считывателе: надежный контакт и съем данных происходят даже при касании под углом. Пластиковая карта требует точного позиционирования, кроме того, ее можно вставить в считыватель четырьмя способами, из которых только один является рабочим
- Долговечность считывателя: металлические поверхности рассчитаны на более чем миллион касаний, в то время как считыватель смарт-карты содержит подпружиненные контакты, которые требуют обслуживания. Слабый прижим в контактах приводит к их быстрому засорению, а сильный может портить золотое покрытие контактов карточки.
- Долговечность носителя данных: встроенная батарейка обеспечивает сохранность данных в iButton более чем 10 лет. Пластиковые карты эмитируется на период не более двух лет, за период функционирования одной iButton необходимо сменить не менее пяти пластиковых карточек
- Удобство хранения: iButton может располагаться на брелке, который обычно подвешивают вместе с ключами. Благодаря этому носитель удобно сохраняется и всегда находится под рукой. Существуют и другие аксессуары для закрепления электронной таблетки на часах, кошельке, бэдже
- Дешевизна подключения: при использовании фирменных адаптеров и контактных устройств стоимость подключения iButton к компьютеру не превышает 15 $. Большинство отечественных поставщиков решений с iButton предлагают собственные устройства, стоимость которых еще ниже. Благодаря однопроводной шине обмена, подключение прибора требует минимальных ресурсов контроллера.
- Уникальный серийный номер позволяет разработчикам приложений не заботиться о маркировке приборов
- Большой выбор устройств с различным объемом памяти и различным уровнем дополнительных возможностей по защите данных
- Простота создания приложений: открытый опубликованный в многочисленных переводах на русский язык протокол работы с iButton позволяют быстро создавать приложения. Использование файловой системы TMEX гарантирует бесконфликтную работу разных приложений с одним устройством.
Из многообразия устройств семейства iButton в функции Транспортного ключа могут применяться приборы, приведенные в нижеследующей таблице.
Таблица 1. | Обозначение | Объем энергнезависимой памяти | Дополнительные возможности | | DS1955В | 134 К байт | Криптоциклор, JAVA машина | | DS1957В | 6 К байт | Криптоциклор, JAVA машина | | DS1961S | 1K бит | Защита доступа и хэш-функция | | DS1963 | 4К бит, NV SRAM | Счетчик циклов записи | | DS1963S | 4К бит | Счетчик циклов записи и хэш-функция | | DS1971 | 256 бит | ПЗУ 64 бита | | DS1973 | 4К бит, EEPROM | | | DS1991 | 1 К бит | Защита доступа к памяти по паролю | | DS1992 | 1 К бит | | | DS1993 | 4К бит, NV SRAM | | | DS1994 | 4 К бит | Встроенные часы, защита от несанкционированной записи | | DS1995 | 16 К бит | | | DS1996 | 64 К бит | |
Из таблицы видно, что для приложений с Транспортным ключом, можно выбрать не просто прибор с соответствующим объемом памяти, но и прибор с необходимым уровнем защиты данных. Существует ошибочное мнение, что данные в приложениях с iButton не могут быть защищены от искажения или хищения. В основе этой точки зрения два обстоятельства. Первое: многие разработчики применяют приборы с открытой памятью DS1992, DS1993, DS1995 без всяких мер защиты. Второе: не утруждая себя размышлениями, отдельные специалисты полагают, что открытый носитель не может обеспечивать защиту данных. Тема данной статьи далека от полемики по вопросу информационной безопасности, но напомним скептикам, что ни у кого не вызывает сомнение возможность передачи закрытой информации по открытым каналам связи, а это весьма близкая аналогия. С чем следует безоговорочно согласиться, так это с тем, что чем больше безопасности гарантирует сам носитель, тем проще процедуры, которые необходимо применить для защиты передаваемых транспортным ключом данных на сторонах источника и приемника этих данных. Поэтому тем, кто разрабатывает приложения, в которых действительно существует потребность защиты данных, следует помнить, что микросхемы iButton имеют для этого дополнительные возможности. Прибор DS1994 позволяет обнаружить любую несанкционированную перезапись информации в память. Память в устройстве DS1991 разделена на три страницы, каждая из которых защищена 64-хразрядным паролем. DS1961S и DS1963S обладают активными механизмами усиленной аутентификации, так что они великолепно защищены от эмуляции, а приборы DS1954 и DS1957 обладают столь мощным набором средств безопасности за счет встроенного микроциклора, что их применение в качестве Транспортного ключа можно вообразить только в весьма ответственных приложениях.
В целом вывод таков: функциональность ряда технических решений может быть расширена, а стоимость этих решений снижена при условии применения в их составе устройств для переноса данных. Приборы iButton являются удобным, практичным и экономически эффективным средством для переноса данных.
Data Logger для устройств iButton
Существует и прямо противоположная ситуация, когда нужно собрать информацию с нескольких устройств iButton. Это очевидное следствие использования iButton по прямому назначению в виде электронной метки. Рассмотрим примеры.
Для контроля действия обходчиков применяют следующий подход: по маршрутам следования размещают устройства типа DS1990 с неизменным номером, а персоналу выдают портативные электронные съемники, которыми можно быстро прикоснуться к размещенной на стене электронной таблетке и скопировать ее номер в память прибора. По завершению обхода или смены прибор сдается или данные с него переносятся в компьютер для анализа. Таким способом можно контролировать не только патрульную службу на охраняемом объекте. В химической и газовой промышленности описанная технология применяется для контроля сложных соединений трубопроводов, где в местах стыков возможны утечки. Персонал службы обходчиков должен зарегистрироваться, а поэтому обязательно заметит разрыв трубопровода в месте крепления iButton. В обоих примерах iButton использована в качестве пространственной метки.
Известны приложения, когда электронная таблетка с памятью закрепляется на движущемся объекте для передачи постоянной или накапливаемой информации. Например, устройства DS1921 могут осуществлять не только измерение температуры, но и накапливать результаты измерения в памяти с заданным интервалом времени. Такие приборы чрезвычайно удобны для контроля температурного режима перевозимых продуктов питания, медицинских и химических препаратов, донорских органов. Энергонезависимая память в металлическом корпусе может содержать описание сборочного цикла, а именно состав комплектующих, монтируемых на каждой операции. Перемещаясь на палете от одного поста к другому, она заменяет бумажную документацию.
В примерах этого раздела необходимым элементом технической системы является Data Logger. Возможное схемотехническое решение такого прибора представлено на 1, а его внешний вид на 2. Корпус прибора изготовлен из дюралевой трубки, снаружи имеется тканевая петля для ношения на руке. Питается устройство от четырех 1,5 В элементов питания. Контроль разряда батарей (монитор питания) осуществляется с помощью микросхемы DS1818. В качестве часов выбрана микросхема DS1994 из соображений минимизации элементов схемы и программных протоколов. В качестве памяти используется последовательная микросхема энергонезависимой памяти типа 24LC65 объемом 64 Кбита. Этого объема достаточно для хранения в памяти до 450 меток и журнала событий до 1400 записей. Микроконтроллер устройства находится всегда в режиме Sleep, и выходит из этого режима по прерыванию при предъявлении электронного идентификатора. Проводит обработку полученного номера, осуществляет контроль за разрядом батарей, производит запись времени предъявления и номера идентификатора в журнал событий и переходит опять в режим Sleep. Использование такого алгоритма позволяет существенно сократить потребление тока устройством. Реально при средней интенсивности регистрации емкости батарей хватает на 5-6 месяцев.
Источник: rtcs.ruЧитайте далее: Микроконтроллеры EP73xx семейства Maverick фирмы Cirrus Logic, Новое поколение ЦСП Texas Instruments, Oднокристальный контроллер Ethernet CS8900A, Микроконтроллеры в России: вчера, на данный момент, завтра…, Рабы своих семейств, или почему разработчики микроконтроллерной техники не очень, Трактат о проектировании эмуляторов таксофонных карт, Микроконтроллеры фирмы NEC. Часть 2., Контроллерный рынок России:факты и домыслы, парадоксы и закономерности, Что такое, НАБОР КОМАНД PIC МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА PIC14000/PIC16CXXX, НАБОР КОМАНД PIC МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА PIC16С5X, НАБОР КОМАНД PIC МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ СЕМЕЙСТВА PIC17CXXX, Сопряжение матрицы клавиатуры с микроконтроллером. Несколько вариантов., Управление нагрузкой 220В переменного напряжения с использованием симисторов, Подпрограммы умножения и деления для PIC., Телевизор скоро прикажет долго жить!, Технология изготовления печатных плат, Что такое FRAM ?, Описание работы в PIC Simulator,
|
