Краткое описание интерфейса Micro-LAN

Краткое описание интерфейса Micro-LAN
Как уже упоминалось выше, интерфейс Micro-LAN является однопроводным. Это ННМП
“с все команды и данные передаются по двунаправленной линии данных относительно
общего провода (земли) в последовательном коде. Поскольку в интерфейсе не
предусмотрено никаких синхронизирующих сигналов, все команды и данные имеют
строго регламентированный временной формат, несоблюдение которого приводит к
искажению передаваемых команд или данных. Об этом надо всегда помнить при
написании подпрограмм-драйверов.
В протоколе интерфейса существует три основных временных цикла: цикл инициализации
(или обнаружения), цикл чтения бита и цикл записи бита. Кроме этого в некоторых
приборах iButton могут встретиться дополнительные циклы, например два цикла
прерывания в iButton DS1994.
Прежде чем рассматривать временные характеристики этих циклов, остановимся коротко
на аппаратной реализации интерфейса. Наиболее просто аппаратный интерфейс с
прибором iButton реализуется на микроконтроллерах (и других микросхемах), линии
ввода/вывода которых могут работать в режиме открытого стока (open drain), например
микроконтроллерах фирмы Cygnal [25]. В этом случае достаточно выбранную для
подключения к прибору (Button линию порта ввода/вывода перенастроить в это состояние
и подключить к положительному выводу источника питания через резистор с
рекомендованным номиналом 5,1 кОм [26]. Более сложно реализуется аппаратный
интерфейс на TTL микроконтроллерах или микросхемах. В этом случае необходимо
использовать две линии портов ввода/вывода, два резистора и транзистор. Естественно,
что можно придумать и другие варианты реализации интерфейса.
Цикл инициализации (обнаружения) является начальным циклом любого
информационного обмена с приборами iButton. В этом цикле ведущее устройство
опрашивает линию, определяя присутствие на ней одного или нескольких приборов
(Button. Цикл инициализации всегда начинается в подачи ведущим устройством
(микроконтроллером) низкого логического уровня (“отрицательного” импульса)
длительностью не менее 480 мкс.
Следует отметить, что внутренняя емкость большинства приборов iButton примерно
соответствует 800 пФ, а номинал резистора (5,1 кОм) выбран из тех соображений, что при
подключении прибора iButton за время заряда внутреннего конденсатора на нем
формируется низкий логический уровень (“отрицательный” импульс), соответствующий
по длительности импульсу инициализации. Сигнал инициализации или обнаружения
достаточно часто называют импульсом сброса. После посылки сигнала инициализации
(обнаружения) ведущее устройство переводит линию на прием.
Если к линии подключен прибор iButton, он обнаруживает отрицательный импульс
длительностью более 480 мкс (неподключенный прибор iButton считает, что у него на
линии присутствует длительный отрицательный импульс) и после паузы длительностью
от 15 до 60 мкс вырабатывает нулевой (“отрицательный”) импульс опознавания
длительностью от 60 до 240 мкс. Этот импульс воспринимается ведущим устройством и
сообщает ему о том, что на линии присутствует как минимум один прибор iButton (точнее
говоря, как минимум один прибор с интерфейсом Micro-LAN).
Следует сразу отметить, что очень часто опускается требование о том, что следующий
цикл может начаться не раннее, чем через 480 мкс после завершения импульса сброса или
не раннее, чем через 180 мкс после завершения импульса опознавания и перехода линии в
высокое логическое состояние. С другой стороны, важно отметить, что интервалы между
циклами (инициализации, чтения или записи бита) могут быть как угодно большими.
Типовая временная диаграмма цикла инициализации показана на рис. 2, а.
Циклы записи и чтения битов обычно имеют определенную длительность, называемую
временем слота или временным сегментом. Длительность слота обычно выбирается
равной 60 мкс и может находиться в интервале от 60 до 120 мкс. Каждый слот чтения или
записи начинается с переключения уровня сигнальной линии с высокого на низкий
логический уровень (отрицательного фронта), инициированного ведущим устройством.
Важно отметить, что во всех сеансах обмена (передачах команд или данных) байты всегда
передаются, начиная с младшего разряда.
Запись 1 в прибор iButton заключается в формировании ведущим устройством на
сигнальной линии низкого логического уровня длительностью от 1 до 15 мкс, а затем
восстановления линии в высокое логическое состояние на время, оставшееся до
завершения выбранной длительности времени слота. При этом iButton определяет
состояние сигнальной линии в интервале от 8-й до 15-й мкс слота. Запись 0 в прибор
iButton заключается в формировании ведущим устройством на сигнальной линии низкого
логического уровня длительностью, как минимум на 1 мкс меньше длительности слота.
Временные диаграммы слотов записи единицы и нуля приведены на рис. 2, б. Описанные
выше циклы записи 0 или 1 повторяются для каждого передаваемого бита. Важно
отметить, что после каждого слота необходима пауза для восстановления длительностью
не менее 1 мкс, но максимальная длительность паузы не оговорена и может быть
неограниченно большой.
Чтение бита прибора iButton начинается с синхронизирующего сигнала ведущего
устройства длительностью от 1 до 15 мкс. После этого ведущее устройство освобождает
линию и переходит в состояние приема. Далее состояние линии определяется ведомым
устройством, т. е. прибором iButton. Ведущее устройство должно проанализировать
состояние линии в интервале от завершения стробирующего импульса (переднего фронта)
до 15 мкс. Оптимальная длительность синхронизирующего импульса ведущего устройства
— 5 мкс, оптимальное время чтения состояния линии, определяемого ведомым прибором
iButton — 8 мкс. Среднее время удержания сигнала прибором iButton составляет
примерно 45 мкс. Ведомое устройство, т. е. iButton, передает высоким логическим
уровнем бит лог. 1, а низким логическим уровнем — бит лог. 0.
Как уже упоминалось выше, кроме основных циклов инициализации, чтения и записи,
некоторые приборы (Button могут иметь дополнительные циклы. Примером могут быть
два цикла прерываний, генерируемые iButton DS1994 [27]. Циклы прерываний очень
похожи на цикл инициализации. При работе с приборами, которые способны генерировать
цикл прерывания, да и в остальных случаях для обеспечения совместимости
рекомендуется импульс сброса, генерируемый ведущим устройством, ограничивать по
длительности величиной 960 мкс.
О. Николайчук
Литература:
1. И. Кузнецов. Системы контроля управления доступом или “Таблетка” от супостатов.—
Компания “Формула безопасности” (informs@cityline.ru).
2. http://www.ibutton.com.
3. http://www.maxim-ic.com.
4. Е. Злотник. Touch Memory — электронный идентификатор. http:// www.shema.ru.
5. Электронные идентификаторы /Button.— http://www.smartlogon.ru.
6. Обзор приборов iButton.— http:// www.elin.ru/thermochron.
7. Системы с /Button. — http:// triton.kiev.ua.
8. Кабинетный замок Сонет. — http:// www.kosnet.ru.
9. Считыватели и устройства ввода кода с интерфейсом Touch Memory.—
http://www.sevenseals.ru.
10. Использование DS1963 Monetary /Buttons для финансовых транзакций в системах
охраняемых DS1954 Crypto /Button.— http://www.gaw.ru.
11. Электронные ключи Touch Memory.— http://www.dial-service.ru.
12. Н. Ракович. Приборы хранения информации в сети Micro-LAN.— http://
www.chipnews.com.ua.
13. Н. Ракович. Выбор сети для коммуникации и управления. Chip News, 2000, № 5, с.
25—27.
14. Н. Ракович. Основы построения сетей MicroLAN.— Chip News, 2000, № 6, с. 14—17.
15. Система автоматизации MicroLAN. — “Сводка новостей”, 16.08.2001, http://
www.osp.ru.
16. Н. Ракович. Что может быть проще времени?— Chip News, 2003, № 2.
17. Компоненты для систем автоматической идентификации.— http:// www.itis.spb.ru.
18. Л. Вихарев. Эти “таблетки” Вам помогут или Еще раз об /Buttons фирмы Dallas
Semiconductor.— http://www.atel.ru.
19. Средства защиты информации: Средства аутентификации: iButton. —
http://www.revers.ru.
20. OЛИC - software- системы защиты - iButton.— http://www.olis.ru.
21. Средства электронной защиты: Общая информация о ключах.— http://
www.prosys.ru/progr.
22. Электронный замок с ключами iButton.— http://radiotech.by.ru.
23. А. Лютько, Е. Левин. Новые приборы семейства /Button: расширение возможности по
защите информации.— Компоненты и технологии, 2002, № 9, с. 76—79.
24. Новый обзор электронных ключей-идентификаторов iButton от фирмы Dallas
Semiconductor.— http://ebw.gaw.ru.
25. http://www.cygnal.com.
26. http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/ DS1991.pdf.
27. http://pdfserv.maxim-ic.com/arpdf/ DS1992-DS1994.pdf.