Touch Memory – електронний ідентифікатор. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Радіоаматор-конструктор

 Коментарі до статті

Запровадження

У системах автоматичної ідентифікації персоналу, технічних виробів, товарів найпопулярнішими є такі традиційні ідентифікатори, як штрих-код і магнітна смужка.

Однак, незважаючи на простоту та дешевизну, ці ідентифікатори мають низку суттєвих обмежень. До їх недоліків можна віднести незначну інформаційну ємність, неможливість оперативної зміни записаних даних, більшу залежність від умов експлуатації, а також необхідність використання спеціальних пристроїв зчитування, що перетворюють оптичні або магнітні сигнали в цифровий код.

Широке впровадження інформаційних систем у виробництві, управлінській діяльності, фінансовій галузі, торгівлі, соціальній сфері вимагало створення більш досконалих засобів автоматичної ідентифікації.

До таких засобів можна повністю віднести принципово новий тип електронних ідентифікаторів американської компанії "Dallas Semiconductor". Прилади сімейства DS199X, що отримали назву Touch Memory, мають цілу низку унікальних особливостей.

Touch Memory є енергонезалежною пам'яттю, розміщеною в металевому корпусі, з одним сигнальним контактом і одним контактом землі. Корпус, що на вигляд нагадує мініатюрну ґудзичну батарейку, легко кріпиться на виробі або на носії (картка, брелок). Інформація записується і зчитується з пам'яті приладу простим торканням зчитувального пристрою корпусу Touch Memory.

Організація пам'яті

У сімейство Touch Memory входять 5 приладів, ідентичних за конструкцією корпусу, але що відрізняються функціональними можливостями, обсягом пам'яті, а також методом доступу до неї (табл. 1).

У структурі Touch Memory можна виділити чотири основні блоки: постійний пристрій, блокнотну пам'ять, оперативний запам'ятовуючий пристрій, годинник реального часу (для DS1994), а також елемент живлення - вбудовану мініатюрну літієву батарейку (рис. 1).

Рис. 1

Постійний запам'ятовуючий пристрій

Кожен прилад Touch Memory містить постійний запам'ятовуючий пристрій (ПЗП), в якому зберігається 64-розрядний код, що складається з 8-розрядного коду типу приладу, 48-розрядного унікального серійного номера та 8-розрядної контрольної суми (рис. 2).

Рис. 2

Дані, що розміщуються в ПЗУ, являють собою унікальну кодову комбінацію, яка записується в прилад за допомогою лазерної установки під час його виготовлення і не може бути змінена протягом усього терміну служби приладу. У процесі запису та тестування на заводі гарантується, що не буде виготовлено два прилади з однаковими номерами.

Так як при читанні даних з ПЗУ в будь-який момент можливе порушення електричного контакту пристрою зчитування з корпусом приладу, то необхідно контролювати цілісність даних, що зчитуються. Для цього в Touch Memory використовується контроль циклічно надлишковим кодом (CRC).

Попередньо розрахована контрольна сума молодших 7 байтів вмісту ПЗУ зберігається у старшому байті. При читанні даних з ПЗУ в пристрої, що зчитує (персональна ЕОМ, мікропроцесорний контролер) обчислюється контрольна сума, яка порівнюється з контрольним кодом, записаним у старшому байті. У тому випадку, якщо коди збіглися, серійний номер вважається правильно. Інакше виконується повторне читання даних із ПЗУ.

Напруга живлення ПЗП подається по сигнальній лінії даних, що дозволяє, по-перше, заощадити енергію вбудованої літієвої батареї, і по-друге, зчитувати пам'ять завжди незалежно від енергії батареї.

Оперативний пристрій

Найпростіший прилад сімейства DS1990 містить лише постійну пам'ять. Решта приладів мають у своєму складі також статичну оперативну пам'ять. Число циклів записування-читання в цю пам'ять не обмежене. Живлення пам'яті забезпечується мініатюрною літієвою батареєю, термін служби якої - 10 років.

Вся оперативна пам'ять поділена на окремі сторінки об'ємом по 32 байти. DS1992 містить 4 сторінки, які забезпечують зберігання 256 байтів, DS1993 та DS1994 – 16 сторінок, що дозволяє зберігати 512 байтів. DS1994 містить додаткову 17 сторінку, яка має об'єм 30 байтів і призначена для роботи годинника реального часу (рис. 3).

Рис. 3

Так як дані записуються в пам'ять в момент торкання зчитувального пристрою і корпусу приладу, порушення електричного контакту в цей момент може призвести до руйнування інформації в пам'яті.

Щоб запобігти руйнуванню інформації, у структурі Touch Memory передбачено додаткову буферну пам'ять, яка виконує функцію блокнотної області. Ця пам'ять захищає прилад від випадкового запису нових даних на місце наявних або від запису не за адресою. Об'єм блокнотної пам'яті дорівнює обсягу сторінки оперативної пам'яті - 32 байти для DS1992-94.

Розглянемо принцип роботи блокнотної пам'яті. Усі дані дані спочатку записуються в блокнотну пам'ять. Потім вони передаються з неї в пристрій для читання, де порівнюються з даними, які необхідно було записати. Після верифікації виконується операція копіювання вмісту блокнотної пам'яті основну. Оскільки копіювання виконується всередині Touch Memory, то гарантується цілісність інформації навіть у разі порушення зовнішнього контакту.

Оперативний пристрій із захистом доступу

Прилади DS 1992-94 мають ідентичну за структурою оперативну пам'ять, будь-яка сторінка якої доступна як з читання (безпосередньо), і за запису (через блокнотну пам'ять).

Прилад DS 199.1 має складнішу архітектуру оперативної пам'яті. У ньому реалізовано на апаратному рівні захист пам'яті від несанкціонованого доступу. Вся енергонезалежна пам'ять розділена на чотири незалежні сторінки по 64 байти, одна зі сторінок - блокнотна пам'ять. Кожна сторінка основної пам'яті складається з 48 байтів, призначених для зберігання даних, та двох службових полів по 8 байтів для зберігання ідентифікатора та пароля (рис. 4).

Рис. 4

Механізм доступу до пам'яті реалізований за допомогою двох ключів: відкритого, що зберігається в полі ідентифікатора, та закритого, записаного в полі пароля. Відкритий ключ записується та зчитується, закритий тільки встановлюється та не може бути прочитаний. Закритий ключ забезпечує санкціонований доступ до пам'яті та захищений від випадкової зміни за допомогою відкритого ключа.

При початковому форматуванні у службові поля кожної сторінки записуються коди відкритого та закритого ключів цієї сторінки. При будь-якому зверненні до пам'яті DS1991 спочатку передається закритий ключ даної сторінки. У тому випадку, якщо він збігається з ключем, попередньо записаним у полі пароля, пам'ять буде доступна як для запису, так і для читання. При розбіжності кодів дані пам'ять не записуються, а режимі читання з DS1991 зчитується послідовність випадкових чисел.

Для запису нового значення закритого ключа DS1991 необхідно передати код відкритого ключа вибраної сторінки. При збігу цього коду з кодом, раніше записаним у полі ідентифікатора, службове поле даної сторінки записуються нові значення обох ключів, а область даних стирається. При розбіжності кодів значення закритого ключа не змінюється.

Реалізований в DS1991 механізм доступу до пам'яті забезпечує надійний захист пам'яті від несанкціонованого запису-читання, що в ряді застосувань дуже важливо.

Часи реального времени

У DS1994 є схема годинника реального часу.

Вбудований мініатюрний кварцовий генератор, що працює на частоті 32,768 Гц, виробляє стабільні сигнали відліку часу - 256 імпульсів в секунду. Схема містить три лічильники: 40-розрядний лічильник тимчасових імпульсів, 40-розрядний інтервальний таймер, що підраховує час активного стану сигнальної лінії та 32-розрядний лічильник циклів, що підраховує число циклів обміну даними з приладом.

Старші байти лічильника тимчасових імпульсів та інтервального таймера забезпечують підрахунок часу із секундною точністю.

Крім цих лічильників, у схемі є три регістри аналогічного призначення. При збігу поточного значення лічильника із попередньо записаними у регістрі даними у статусному регістрі встановлюється відповідний прапор. Якщо при цьому в статусному регістрі встановлений відповідний розряд дозволу переривання, то виробляється переривання, яке може бути раховано сигнальною лінією.

Однопровідний інтерфейс

Відмінною особливістю Touch Memory є розроблений фірмою "Dallas Semiconductor" протокол обміну з пристроєм, що зчитує.

Для прийому-передачі інформації використовується одна двонаправлена ​​сигнальна лінія (другий провід – земляний контакт).

Обмін по одній лінії здійснюється в режимі напівдуплексу (або прийом або передача). Взаємодія приладів за однопровідним інтерфейсом організована за принципом "ведучий-відомий" (master-slave). При цьому пристрій, що зчитує, завжди провідний, а один або кілька приладів Touch Memory - ведені. Взаємодія кількох приладів з пристроєм, що зчитує, по одній двонаправленій лінії підтримується апаратними засобами Touch Memory.

Протокол обміну за однопровідним інтерфейсом є дворівневим. На першому -логічному рівні для взаємодії пристроїв використовуються команди обміну з ПЗП та ОЗП (табл. 2).

Групу команд обміну з ПЗП становлять чотири команди: читання ПЗП, пропуск, порівняння та пошук. Дві останні команди забезпечують взаємодію по одній лінії декількох Touch Memory з пристроєм, що зчитує. Команда порівняння ініціює обмін із приладом, серійний номер якого вказано. Команда пошук дозволяє визначити серійний номер одного із приладів, підключених до двонаправленої лінії.

Команди обміну з блокнотною та основною пам'яттю обробляються Touch Memory тільки після виконання однієї з команд обміну з ПЗП. Таким чином, при взаємодії декількох приладів, підключених до однієї лінії, пристрій, що зчитує, посилає по лінії команду порівняння, по якій вибирається тільки один прилад, що приймає в подальшому команди обміну з пам'яттю.

Усі команди обміну мають фіксований розмір - один байт, дані представлені 8-розрядними цілими числами. Ведучий пристрій завжди ініціює обмін, надсилаючи команди веденому пристрою.

Протокол фізичного рівня використовується передачі команд і даних за однопровідним інтерфейсом. Команди та дані передаються у послідовному коді. Для забезпечення цілісності переданої інформації протокол обміну фізично суворо регламентує часові параметри сигналів лінії.

Протокол обміну даними складається з трьох основних циклів: ініціалізації, запису та читання.

Цикл ініціалізації є початковим циклом будь-якого інформаційного обміну з Touch Memory. У цьому циклі провідний пристрій опитує лінію, визначаючи присутність на ній Touch Memory. Синхронізація циклу ініціалізації здійснюється негативним імпульсом скидання, що формується провідним пристроєм. Після надсилання сигналу провідний пристрій звільняє лінію і переходить у режим прийому. У разі, якщо до лінії підключений прилад Touch Memory, він виявляє синхросигнал ведучого і після тимчасової паузи посилає йому сигнал пізнання (рис. 5). Цей сигнал у відповідь інформує провідний пристрій про те, що є електричний контакт з Touch Memory і можна починати обмін.

Рис. 5

Дані передаються по однопровідній двонаправленій лінії протягом дискретних часових інтервалів, які називаються часовими сегментами (типова тривалість – близько 60 мкс). При передачі даних використовується широтноимпульсний метод кодування, що нагадує абетку Морзе: протягом одного часового сегмента довгі або короткі стани логічного нуля на лінії визначають значення розряду, що передається. Забезпечується швидкість передачі до 16,6 кбіт/сек.

Синхронізація часового сегмента під час запису здійснюється негативним фронтом сигналу, який формує провідний пристрій. Для передачі в Touch Memory логічної одиниці провідний пристрій після посилки синхросигналу звільняє лінію, для запису логічного нуля провідний пристрій підтримує низький стан лінії протягом усього часового сегмента (рис. 6а). Описаний цикл запису повторюється для кожного розряду команди, що передається.

Мал. 6а

На початку циклу читання провідний пристрій також передає синхронізуючий сигнал низького рівня, після чого звільняє лінію і переходить в режим прийому. Далі протягом усього часового сегмента стан однопровідної лінії визначається веденим пристроєм – Touch Memory. При цьому логічна одиниця передається високим рівнем, а логічний нуль - низьким рівнем однопровідної лінії протягом усього часового сегмента. Найкращий момент стробування даних провідним пристроєм – це 8 мкс після початку тимчасового сегменту (рис. 6б). Цикл читання одного розряду повторюється до тих пір, поки всі дані не будуть зчитані.

Мал. 6б

Наприкінці кожного часового сегмента провідний пристрій забезпечує паузу в обміні (момент відновлення), утримуючи лінію у високому стані. Можливе призупинення сеансу зв'язку на час між тимчасовими сегментами, при цьому на лінії підтримується високий стан. У всіх сеансах зв'язку першим передається молодший розряд даних.

Конструктивні особливості Touch Memory

Ціла низка унікальних властивостей Touch Memory забезпечується завдяки незвичайному корпусу приладу. Кристал пам'яті та мініатюрна літієва батарейка змонтовані у герметичному корпусі з нержавіючої сталі діаметром 16 мм та товщиною 5,8 мм (корпус F5) або 3,2 мм (корпус F3).

Сталевий корпус використовується для здійснення електричних контактів. Корпус приладу аналогічний конструкції корпусу ґудзичової батарейки. Він складається з обідка з денцем та електрично ізольованої кришки. На відміну від звичайних мікросхем, доступ до вмісту пам'яті приладу здійснюється лише через дві лінії: земляну та двонаправлену сигнальну. Обідок і денце є земляний контакт, а кришечка виконує функцію сигнального контакту (рис. 7а). Корпус може витримати понад 1 млн. механічних підключень без помітного зношування та стирання.

Мал. 7а

Для зчитування даних з приладів Touch Memory використовується пристрій, що контактує Touch Probe (зонд), який являє собою механічний вузол, що складається з двох штампованих металевих деталей, розділених діелектриком. Форма наконечника зонда зроблена такою, щоб він точно поєднувався з круглим корпусом приладу. При цьому поглиблена центральна область виконує функцію сигнального контакту, яке ободок служить земляним контактом (рис. 7б).

Мал. 7б

Малі розміри Touch Probe дозволяють вбудовувати його безпосередньо в портативний мікропроцесорний контролер, прикріплювати до будь-якої поверхні або використовувати як окремий ручний пристрій.

Взаємодія з приладом забезпечується миттєвим торканням зонда і корпусу Touch Memory таким чином, що денце приладу контактує з поглибленою центральною зоною зонда, а обідок - з бічною поверхнею зонда.

Використання простого конструкції електричного інтерфейсу забезпечує високу механічну міцність Touch Memory, оскільки у нього відсутні штирі або контакти, які можна пошкодити.

Надійність

Однією з основних переваг Touch Memory у порівнянні з ідентифікаторами інших типів є їхня висока надійність. Прилади Touch Memory витримують механічний удар 500 g, падіння з висоти 1,5 метра на бетонну підлогу, 11-кілограмове навантаження на корпус, не схильні до впливу магнітних і статичних полів, промислової атмосфери і працюють в діапазоні температур від -40'С до +85 'З для DS 1990 та від -20'З до +85'З для всіх інших приладів сімейства.

Висновок

Унікальна конструкція корпусу та простий електричний інтерфейс Touch Memory дозволяють значно розширити сферу застосування електронного ідентифікатора в порівнянні з традиційними засобами, а в деяких системах і замінити їх.

Впровадження технології Touch Memory у СНД істотно відрізняється від впровадження систем із звичайними ідентифікаторами. Якщо системи з магнітними картками, штрих-кодами і більш сучасні з мікропроцесорними картками закуповуються повністю за кордоном, то все обладнання та програмне забезпечення для систем із Touch Memory розроблено та випускається вітчизняними підприємствами. Такий шлях є значно дешевшим і перспективним, оскільки, з одного боку, дозволяє використовувати високий потенціал вітчизняних розробників і легко адаптувати системи до вимог конкретних застосувань, з другого - дає можливість зробити технологічний стрибок, впроваджуючи у стислі терміни найбільш передову технологію.

Найбільш широке застосування прилади Touch Memory знаходять у системах управління фізичним доступом у приміщення, будівлі та доступом до інформаційних ресурсів, обладнання, у системах безготівкових електронних платежів, автоматичної ідентифікації виробів, об'єктів.

Автор: Є. Злотник; Публікація: Н. Большаков, rf.atnn.ru

Дивіться інші статті розділу Радіоаматор-конструктор.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Мобільний телефон – друг туриста 15.01.2004 Компанія Siemens, один із провідних гравців на ринку мобільних технологій, планує інвестувати кошти в новітню навігаційну систему для мобільних телефонів, яку розробляє компанія Jentro Technologies. Рішення Jentro Technologies може найближчим часом відправити традиційні карти міста в минуле, оскільки тепер туристам для пошуку маршруту в місті або за містом потрібен лише телефон із підтримкою GPS та Java. Технологія проста: користувач вводить кінцеву точку маршруту, сервер обробляє дані та виводить голосові або графічні вказівки правильного шляху, враховуючи останню інформацію, наприклад, про дорожні пробки. Примітно, що рішення Jentro є простим і зрозумілим для користувача, а також недорогим у плані реалізації. Тож можна з великою впевненістю припустити, що Siemens запустить новий сервіс вже цього року.

Інші цікаві новини:

▪ Роботів навчили відчувати запахи

▪ Розумний пластир зробить ін'єкцію

▪ З віком рани гояться все повільніше

▪ Рятувальний робот-гуманоїд

▪ Небезпека зникнення шоколаду

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Детектори напруги поля. Добірка статей

▪ стаття Рональд Вілсон Рейган. Знамениті афоризми

▪ стаття Коли вперше почали їсти крабів? Детальна відповідь

▪ стаття Перископ для кругового огляду Дитяча наукова лабораторія

▪ стаття Цифровий вольтметр із автоматичним вибором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття Простий ДБЖ на основі електронного трансформатора. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024