Объявление

Свернуть
Пока нет объявлений.

Электронные таблетки iButton — транспорт информации

Свернуть
X
Свернуть

  • Электронные таблетки iButton — транспорт информации

    Журнал «Chip News» №9 2002 г.
    Е. Левин Несмотря 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. Сегодня 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 очень 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.

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	ib_dl001.gif 
Просмотров:	2 
Размер:	14.4 Кб 
ID:	820Рис. 1. Схема электрическая принципиальная
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	ib_dl002.gif 
Просмотров:	2 
Размер:	7.4 Кб 
ID:	821Рис. 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, то есть 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, однако 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

    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	ib_dl003.jpg 
Просмотров:	2 
Размер:	88.2 Кб 
ID:	822Рис. 3. Data Logger
    Нажмите на изображение для увеличения. 

Название:	ib_dl004.jpg 
Просмотров:	2 
Размер:	49.9 Кб 
ID:	823Рис. 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, таким образом, 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 Криптопроцессор, JAVA машина
    DS1957В 6 К байт Криптопроцессор, 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, однако напомним скептикам, что ни у кого не вызывает сомнение возможность передачи закрытой информации по открытым каналам связи, а это очень 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 микропроцессора, что их применение в качестве Транспортного ключа можно вообразить только в очень 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 процесса, 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 Рис.1, а его внешний вид на Рис.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.ru
      Возможность размещать комментарии к сообщениям отключена.

    Метки статей

    Свернуть

    Меток пока нет.

    Новые статьи

    Свернуть

    • Интерфейс USB
      admin
      Введение

      Шина USB (Universal Serial Bus - универсальная последовательная шина) появилась по компьютерным меркам довольно давно - версия первого утвержденного варианта стандарта появилась 15 января 1996 года. Разработка стандарта была инициировна весьма авторитетными фирмами - Intel, DEC, IBM, NEC, Northen Telecom...
      21.01.2017, 11:44
    • CAN протоколы высокого уровня
      admin
      Введение

      CAN протокол получил всемирное признание как очень универсальная, эффективная, надежная и экономически приемлемая платформа для почти любого типа связи данных в передвижных системах, машинах, техническом оборудовании и индустриальной автоматизации. Основанная на базе протоколов высокого уровня CAN-технология успешно конкурирует на рынке распределенных систем автоматизации. Под терминами "CAN стандарт" или "CAN протокол" понимаются функциональные возможности, которые стандартизированы в ISO 11898. Этот стандарт объединяет физический уровень (Physical Layer) и уровень канала данных (Data Link Layer) в соответствии с 7-ми уровневой OSI моделью. Таким образом, "CAN стандарт" соответствует уровню сетевого интерфейса в 4-х уровневой модели TCP/IP. Однако, практическая реализация даже очень простых распределенных систем на базе CAN показывает, что помимо предоставляемых сервисов уровня канала данных требуются более широкие функциональные возможности : передача блоков данных длинной более чем 8 байтов, подтверждение пересылки данных, распределение идентификаторов, запуск сети и функции супервизора узлов. Так как эти дополнительные функциональные возможности непосредственно используются прикладным процессом, вводится понятие уровня приложений (Application Layer) и протоколов высокого уровня. Обычно их и называют термином "CAN протоколы".
      OSI модель протоколов

      ...
      21.01.2017, 11:44
    • Микроконтроллер ATmega169 и кит AVR-Baterfly
      admin
      В ноябре 2002 года к столь полюбившемуся многим разработчикам семейству AVR низкопотребляющих 8- битных Flash микроконтроллеров корпорации Atmel добавился новый микроконтроллер ATmega169, предназначенный для работы в портативном оборудовании с автономным питанием.
      В 1997 году корпорация Atmel, один из мировых лидеров в производстве полупроводниковых приборов, таких как различные логические, смешанно-сигнальные и радиочастотные микросхемы, а так же различные приборы с энергонезависимой памятью, начала выпуск 8- битных микропроцессоров с Flash памятью своего нового семейства AVR. Корпорация Atmel является признанным лидером в технологии производства приборов с Flash памятью, что позволяет ей выпускать Flash микроконтроллеры, которые по цене сравнимы, а порой имеют и более низкую цену, чем аналогичные микроконтроллеры других производителей с ОТР памятью.
      Микропроцессоры семейства AVR содержат высокоскоростное вычислительное ядро RISC архитектуры, развитую периферию и функцию внутрисистемного программирования. Кроме того, микропроцессоры этого семейства имеют производительность 1 MIPS при тактовой частоте 1 МГц, т.е. выполняют большинство команд за 1 цикл.
      Микропроцессор ATmega169 является первым низкопотребляющим членом семейства AVR, который содержит встроенный контроллер ЖКИ. AVR ядро объединяет богатый набор команд и 32 рабочих регистра, которые могут быть напрямую подключены к АЛУ, что позволяет выполнять действия с двумя регистрами одновременно одной командой. Вычислительное ядро построено по Гарвардской архитектуре с разделенными памятью и шинами программы и данных. Процессор имеет одноуровневый конвейер, позволяющий при выполнении команды выбирать следующую. Такая архитектура вычислительного ядра позволяет выполнять команды в каждом цикле. Архитектура вычислительного ядра микропроцессора приведена на рисунке 1.
      Архитектура вычислительного ядра микропроцессора ATmega169. Рисунок 1.
      Микропроцессор содержит 16 кбайт программной Flash памяти, 512 байт EEPROM памяти, 1 кбайт SRAM, 53 линии портов ввода-вывода общего назначения, 32 рабочих...
      21.01.2017, 11:44
    • Микроконтроллеры MSP430 компании Texas Instruments c Flash-памятью.
      admin
      MSP430F11xx - это 16 -разрядный, RISC-архитектуры микроконтроллер со сверхнизким энергопотреблением и Flash-памятью программ.
      Семейство измерительных микроконтроллеров MSP430, компании Texas Instruments, наконец-то пополнилось микроконтроллерами с Flash-памятью программ. И здесь компания Texas Instruments оказалась впереди других компаний. Микроконтроллеры с Flash-памятью программ, компании Texas Instruments, имеют самое низкое энергопотребление в сравнении с микроконтроллерами других компаний. Благодаря применению Flash-памяти, появилась возможность модифицировать память программ, не снимая микроконтроллер с рабочей платы....
      21.01.2017, 11:44
    • Работа с EEPROM типа 24LCxx.
      admin

      Компания Microchip выпускает широкий спектр недорогой энергонезависимой памяти с последовательным интерфейсом I2C. Емкость этих EEPROM начинается со 128 бит и может достигать 256 и более кбит, что позволяет применять ее в различных областях электроники. И хотя сейчас многие микроконтроллеры имеют EEPROM данных на своем кристалле, ее может оказаться недостаточно. Поэтому в некоторых случаях применение внешней памяти будет вполне оправданно (примеры применения данных микросхем имеются и на этом сайте).
      Полное описание технических характеристик EEPROM можно найти на сайте производителя, а на этой странице приведены лишь тексты подпрограмм для работы с данными микросхемами. Подпрограммы написаны для PIC-контроллеров и позволяют производить запись или чтение одного байта по заданному адресу EEPROM. Эти подпрограммы применимы для работы с микросхемами емкостью до 16 кбит. Для больших емкостей необходимо приведенные ниже подпрограммы модифицировать таким образом, что бы адрес ячейки памяти передавался двумя байтами. Так же, если за один цикл необходимо считать/записать более одного байта, то нижеприведенные подпрограммы так же необходимо модифицировать.

      Текст программы:...
      21.01.2017, 11:44
    • Тепло или холодно? (Цифровые термометры Dallas Semiconductor)
      admin
      Журнал «Компоненты и Технологии» №8 2002 г.
      Ракович Н.Н. Из всех видов измерений в повседневной жизни мы чаще всего сталкиваемся с измерением температуры: при плохом самочувствии хватаемся за градусник, перед выходом на улицу смотрим на термометр за окном и т.д. Но это лишь верхушка айсберга: в медицине, промышленности, транспорте, сельском хозяйстве не обойтись без измерения температуры Такие задачи решаются при помощи электронных приборов, среди которых важное место занимают цифровые термометры (лучше в металлическом корпусе).
      Специалистам давно и хорошо известны цифровые термометры Dallas Semiconductor в корпусах ТО92, DIP и SOIC (такие как DS1620, DS1820, DS1821 и другие). В последнее время компания расширила линейку приборов в стальном корпусе microCAN, которые относятся к семейству DS192х и будут рассмотрены далее в настоящей статье. Причин тому несколько: это и уникальный регистрационный номер, и стальной корпус, и возможность работать в однопроводной сети MicroLAN (подробное описание см. http://www.rtcs.ru/case_microlan.htm или Chip News, №5-10, 2000 г.).
      Контактный термометр DS1920. DS1920 представляет собой цифровой термометр (блок-схема на рис.1) в корпусе МiсгоСАN, который обеспечивает измерение температуры в диапазоне от –55°С до +100°С с шагом 0,5°С и временем преобразования 0,2 с. Разрешающая способность 0,5°С и разрядность 9 бит обеспечивают высокую точность измерения, а доступ к внутренним счетчикам дает возможность увеличить разрешение с использованием интерполяции. Особо следует выделить наличие специального набора команд, который позволяет проводить одновременный опрос нескольких приборов DS1920, подключенных к одной шине...
      21.01.2017, 11:43
    Обработка...
    X