Touch memory что это
Touch memory что это
В системах автоматической идентификации персонала, технических изделий, товаров наиболее популярными являются такие традиционные идентификаторы, как штриховой код и магнитная полоска.
Однако, несмотря на простоту и дешевизну, эти идентификаторы имеют ряд существенных ограничений. К их недостаткам можно отнести незначительную информационную емкость, невозможность оперативного изменения записанных данных, большую зависимость от условий эксплуатации, а также необходимость использования специальных считывающих устройств, преобразующих оптические или магнитные сигналы в цифровой код.
Широкое внедрение информационных систем в производстве, управленческой деятельности, финансовой области, торговле, социальной сфере потребовало создания более совершенных средств автоматической идентификации.
К таким средствам можно с полным основанием отнести принципиально новый тип электронных идентификаторов американской компании «Dallas Semiconductor». Приборы семейства DS199X, получившие название Touch Memory, обладают целым рядом уникальных особенностей.
Touch Memory представляет собой энергонезависимую память, размещенную в металлическом корпусе, с одним сигнальным контактом и одним контактом земли. Корпус, по виду напоминающий миниатюрную пуговичную батарейку, легко крепится на изделии либо на носителе (карточка, брелок). Информация записывается и считывается из памяти прибора простым касанием считывающего устройства корпуса Touch Memory.
Организация памяти
В семейство Touch Memory входят 5 приборов, идентичных по конструкции корпуса, но отличающихся функциональными возможностями, объемом памяти, а также методом доступа к ней (табл. 1).
Уникальный серийный номер
Объем блокнотной памяти в байтах
Объем основной памяти в байтах
Защита доступа к памяти
Конструкция корпуса
Pис. 1
Постоянное запоминающее устройство
Каждый прибор Touch Memory содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранится 64-разрядный код, состоящий из 8-разрядного кода типа прибора, 48-разрядного уникального серийного номера и 8-разрядной контрольной суммы (рис. 2).
Pис. 2
Размещаемые в ПЗУ данные представляют собой уникальную кодовую комбинацию, которая записывается в прибор с помощью лазерной установки во время его изготовления и не может быть изменена в течение всего срока службы прибора. В процессе записи и тестирования на заводе гарантируется, что не будет изготовлено двух приборов с одинаковыми номерами.
Так как при чтении данных из ПЗУ в любой момент возможно нарушение электрического контакта считывающего устройства с корпусом прибора, то необходимо контролировать целостность считываемых данных. Для этой цели в Touch Memory используется контроль циклически избыточным кодом (CRC).
Предварительно рассчитанная контрольная сумма младших 7 байтов содержимого ПЗУ хранится в старшем байте. При чтении данных из ПЗУ в считывающем устройстве (персональная ЭВМ, микропроцессорный контроллер) вычисляется контрольная сумма, которая сравнивается с контрольным кодом, записанным в старшем байте. В том случае, если коды совпали, серийный номер считан верно. В противном случае выполняется повторное чтение данных из ПЗУ.
Оперативное запоминающее устройство
Pис. 3
Так как данные записываются в память в момент касания считывающего устройства и корпуса прибора, то нарушение электрического контакта в этот момент может привести к разрушению информации в памяти.
Рассмотрим принцип работы блокнотной памяти. Все поступающие в прибор данные первоначально записываются в блокнотную память. Затем они передаются из нее в считывающее устройство, где сравниваются с данными, которые необходимо было записать. После верификации выполняется операция копирования содержимого блокнотной памяти в основную. Так как копирование выполняется внутри Touch Memory, то гарантируется целостность информации даже в случае нарушения внешнего контакта.
Оперативное запоминающее устройство с защитой доступа
Приборы DS 1992-94 имеют идентичную по структуре оперативную память, любая страница которой доступна как по чтению (непосредственно), так и по записи (через блокнотную память).
Pис. 4
Механизм доступа к памяти реализован с помощью двух ключей: открытого, хранящегося в поле идентификатора, и закрытого, записанного в поле пароля. Открытый ключ записывается и считывается, закрытый только устанавливается и не может быть прочитан. Закрытый ключ обеспечивает санкционированный доступ к памяти и защищен от случайного изменения с помощью открытого ключа.
При первоначальном форматировании в служебные поля каждой страницы записываются коды открытого и закрытого ключей данной страницы. При любом обращении к памяти в DS1991 сначала передается закрытый ключ данной страницы. В том случае, если он совпадает с ключом, предварительно записанным в поле пароля, память будет доступна как по записи, так и по чтению. При несовпадении кодов данные в память не записываются, а в режиме чтения из DS1991 считывается последовательность случайных чисел.
Для записи нового значения закрытого ключа в DS1991 необходимо передать код открытого ключа выбранной страницы. При совпадении этого кода с кодом, ранее записанным в поле идентификатора, в служебное поле данной страницы записываются новые значения обоих ключей, а область данных стирается. При несовпадении кодов значение закрытого ключа не изменяется.
Реализованный в DS1991 механизм доступа к памяти обеспечивает надежную защиту памяти от несанкционированной записи-чтения, что в ряде применений крайне важно.
Часы реального времени
В DS1994 имеется схема часов реального времени.
Старшие байты счетчика временных импульсов и интервального таймера обеспечивают подсчет времени с секундной точностью.
Помимо этих счетчиков, в схеме имеются три регистра аналогичного назначения. При совпадении текущего значения счетчика с предварительно записанными в регистре данными в статусном регистре устанавливается соответствующий флаг. Если при этом в статусном регистре установлен соответствующий разряд разрешения прерывания, то вырабатывается прерывание, которое может быть считано по сигнальной линии.
Однопроводной интерфейс
Отличительной особенностью Touch Memory является разработанный фирмой «Dallas Semiconductor» протокол обмена со считывающим устройством.
Команды блокнотной памяти
Команды оперативной памяти
Команды
установки
паролей
Чтение
Пропуск
Сравнение
Поиск
Чтение
Запись
Копирование
Группу команд обмена с ПЗУ составляют четыре команды: чтение ПЗУ, пропуск, сравнение и поиск. Две последние команды обеспечивают взаимодействие по одной линии нескольких Touch Memory со считывающим устройством. Команда сравнение инициирует обмен с прибором, серийный номер которого указан. Команда поиск позволяет определить серийный номер одного из приборов, подключенных к двунаправленной линии.
Команды обмена с блокнотной и основной памятью обрабатываются Touch Memory только после исполнения одной из команд обмена с ПЗУ. Таким образом, при взаимодействии нескольких приборов, подключенных к одной линии, считывающее устройство посылает по линии команду сравнение, по которой выбирается только один прибор, принимающий в дальнейшем команды обмена с памятью.
Протокол физического уровня используется для передачи команд и данных по однопроводному интерфейсу. Команды и данные передаются в последовательном коде. Для обеспечения целостности передаваемой информации протокол обмена на физическом уровне строго регламентирует временные параметры сигналов на линии.
Протокол обмена данными состоит из трех основных циклов: инициализации, записи и чтения.
Цикл инициализации является начальным циклом любого информационного обмена с Touch Memory. В этом цикле ведущее устройство опрашивает линию, определяя присутствие на ней Touch Memory. Синхронизация цикла инициализации осуществляется отрицательным импульсом сброса, формируемым ведущим устройством. После посылки сигнала ведущее устройство освобождает линию и переходит в режим приема. В том случае, если к линии подключен прибор Touch Memory, он обнаруживает синхросигнал ведущего и после временной паузы посылает ему сигнал опознания (рис. 5). Этот ответный сигнал информирует ведущее устройство о том, что имеется электрический контакт с Touch Memory и можно начинать обмен.
Pис. 5
Синхронизация временного сегмента при записи осуществляется отрицательным фронтом сигнала, который формирует ведущее устройство. Для передачи в Touch Memory логической единицы ведущее устройство после посылки синхросигнала освобождает линию, для записи логического нуля ведущее устройство поддерживает низкое состояние линии в течение всего временного сегмента (рис. 6а). Описанный цикл записи повторяется для каждого передаваемого разряда команды.
Pис. 6а
Pис. 6б
В конце каждого временного сегмента ведущее устройство обеспечивает паузу в обмене (момент восстановления), удерживая линию в высоком состоянии. Возможна приостановка сеанса связи на любое время между временными сегментами, при этом на линии поддерживается высокое состояние. Во всех сеансах связи первым передается младший значащий разряд данных.
Конструктивные особенности Touch Memory
Целый ряд уникальных свойств Touch Memory обеспечивается благодаря необычному корпусу прибора. Кристалл памяти и миниатюрная литиевая батарейка смонтированы в герметичном корпусе из нержавеющей стали диаметром 16 мм и толщиной 5,8 мм (корпус F5) или 3,2 мм (корпус F3).
Стальной корпус используется для осуществления электрических контактов. Корпус прибора аналогичен по конструкции корпусу пуговичной батарейки. Он состоит из ободка с донышком и электрически изолированной крышки. В отличие от обычных микросхем, доступ к содержимому памяти прибора осуществляется только через две линии: земляную и двунаправленную сигнальную. Ободок и донышко представляют собой земляной контакт, а крышечка выполняет функцию сигнального контакта (рис. 7а). Корпус может выдержать свыше 1 млн. механических подключений без заметного износа и стирания.
Pис. 7а
Для считывания данных из приборов Touch Memory используется контактирующее устройство Touch Probe (зонд), которое представляет собой механический узел, состоящий из двух штампованных металлических деталей, разделенных диэлектриком. Форма наконечника зонда сделана такой, чтобы он точно сопрягался с круглым корпусом прибора. При этом углубленная центральная область выполняет функцию сигнального контакта, а его ободок служит земляным контактом (рис. 7б).
Pис. 7б
Малые размеры Touch Probe позволяют встраивать его непосредственно в портативный микропроцессорный контроллер, прикреплять к любой поверхности или использовать в виде отдельного ручного устройства.
Использование простого по конструкции электрического интерфейса обеспечивает высокую механическую прочность Touch Memory, поскольку у него отсутствуют штырьки или контакты, которые можно повредить.
Надежность
Заключение
Уникальная конструкция корпуса и простой электрический интерфейс Touch Memory позволяют значительно расширить область применения электронного идентификатора по сравнению с традиционными средствами, а в некоторых системах и заменить их.
Наиболее широкое применение приборы Touch Memory находят в системах управления физическим доступом в помещения, здания и доступом к информационным ресурсам, оборудованию, в системах безналичных электронных платежей, автоматической идентификации изделий, объектов.
Описание электронных ключей iButton (Dallas Touch memory)
Электронный ключ iButton рассчитан на ношение в течение 10 лет и гарантированно сохраняет прочность корпуса при 1 миллионе контактов со считывателем. Его компактная форма в виде толстой монеты обеспечивает самовыравнивание в ответном контактном разъёме считывателя, что гарантирует простоту использования.
Ключ iButton можно закрепить практически на любой поверхности, идеально подходят печатные платы, пластиковые карточки, идентификационные брелоки и брелоки для ключей.
По выполняемым функциям ключи iButton подразделяются следующим образом:
Электронные ключи iButton широко используются в различных системах, требующих идентификации владельца или пользователя:
Помимо охранных систем, электронный ключ iButton может служить для идентификации пользователя в системах электронных расчётов, требующих наличия кредитных карт или цифровой подписи пользователя.
Для обеспечения идентификации при работе с компьютером достаточно одного прикосновения электронного ключа к контактному устройству считывателя, чтобы пользовательский идентификационный код считался из памяти ключа iButton.
Устройство электронных ключей iButton (ключей Dallas Touch Memory)
В 2002 году проведена сертификация корпуса MicroCan. Все приборы в этом корпусе имеют санитарно-эпидемиологическое заключение и соответствуют государственным санитарно-эпидемиологическим нормативам и правилам РФ, зарегистрированы в Государственном реестре средств измерений под № 23169-02 и допущены к применению в РФ.
Описание протокола 1-Wire электронных ключей iButton (ключей Dallas Touch Memory)
Протокол интерфейса 1-Wire обеспечивает возможность работы с множеством ключей iButton, подключённых параллельно к линии данных 1-Wire. Команды интерфейса позволяют определить ID всех ключей, подключённых в данный момент к линии и затем работать с конкретным прибором, переведя остальные в режим ожидания.
Для подключения ключей iButton к персональному компьютеру, а также для считывания с них информации, используются специальные адаптеры, преобразующие сигналы стандартных портов компьютера (RS232, LPT и USB) в сигналы 1-Wire.
Введение
В системах автоматической идентификации персонала, технических изделий, товаров наиболее популярными являются такие традиционные идентификаторы, как штриховой код и магнитная полоска.
Однако, несмотря на простоту и дешевизну, эти идентификаторы имеют ряд существенных ограничений. К их недостаткам можно отнести незначительную информационную емкость, невозможность оперативного изменения записанных данных, большую зависимость от условий эксплуатации, а также необходимость использования специальных считывающих устройств, преобразующих оптические или магнитные сигналы в цифровой код.
Широкое внедрение информационных систем в производстве, управленческой деятельности, финансовой области, торговле, социальной сфере потребовало создания более совершенных средств автоматической идентификации.
К таким средствам можно с полным основанием отнести принципиально новый тип электронных идентификаторов американской компании «Dallas Semiconductor». Приборы семейства DS199X, получившие название Touch Memory, обладают целым рядом уникальных особенностей.
Touch Memory представляет собой энергонезависимую память, размещенную в металлическом корпусе, с одним сигнальным контактом и одним контактом земли. Корпус, по виду напоминающий миниатюрную пуговичную батарейку, легко крепится на изделии либо на носителе (карточка, брелок). Информация записывается и считывается из памяти прибора простым касанием считывающего устройства корпуса Touch Memory.
Организация памяти
В семейство Touch Memory входят 5 приборов, идентичных по конструкции корпуса, но отличающихся функциональными возможностями, объемом памяти, а также методом доступа к ней (табл. 1).
Уникальный серийный номер
Объем блокнотной памяти в байтах
Объем основной памяти в байтах
Защита доступа к памяти
Pис. 1
Постоянное запоминающее устройство
Каждый прибор Touch Memory содержит постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), в котором хранится 64-разрядный код, состоящий из 8-разрядного кода типа прибора, 48-разрядного уникального серийного номера и 8-разрядной контрольной суммы (рис. 2).
Pис. 2
Размещаемые в ПЗУ данные представляют собой уникальную кодовую комбинацию, которая записывается в прибор с помощью лазерной установки во время его изготовления и не может быть изменена в течение всего срока службы прибора. В процессе записи и тестирования на заводе гарантируется, что не будет изготовлено двух приборов с одинаковыми номерами.
Так как при чтении данных из ПЗУ в любой момент возможно нарушение электрического контакта считывающего устройства с корпусом прибора, то необходимо контролировать целостность считываемых данных. Для этой цели в Touch Memory используется контроль циклически избыточным кодом (CRC).
Предварительно рассчитанная контрольная сумма младших 7 байтов содержимого ПЗУ хранится в старшем байте. При чтении данных из ПЗУ в считывающем устройстве (персональная ЭВМ, микропроцессорный контроллер) вычисляется контрольная сумма, которая сравнивается с контрольным кодом, записанным в старшем байте. В том случае, если коды совпали, серийный номер считан верно. В противном случае выполняется повторное чтение данных из ПЗУ.
Оперативное запоминающее устройство
Pис. 3
Так как данные записываются в память в момент касания считывающего устройства и корпуса прибора, то нарушение электрического контакта в этот момент может привести к разрушению информации в памяти.
Рассмотрим принцип работы блокнотной памяти. Все поступающие в прибор данные первоначально записываются в блокнотную память. Затем они передаются из нее в считывающее устройство, где сравниваются с данными, которые необходимо было записать. После верификации выполняется операция копирования содержимого блокнотной памяти в основную. Так как копирование выполняется внутри Touch Memory, то гарантируется целостность информации даже в случае нарушения внешнего контакта.
Оперативное запоминающее устройство с защитой доступа
Приборы DS1992-94 имеют идентичную по структуре оперативную память, любая страница которой доступна как по чтению (непосредственно), так и по записи (через блокнотную память).
Pис. 4
Механизм доступа к памяти реализован с помощью двух ключей: открытого, хранящегося в поле идентификатора, и закрытого, записанного в поле пароля. Открытый ключ записывается и считывается, закрытый только устанавливается и не может быть прочитан. Закрытый ключ обеспечивает санкционированный доступ к памяти и защищен от случайного изменения с помощью открытого ключа.
При первоначальном форматировании в служебные поля каждой страницы записываются коды открытого и закрытого ключей данной страницы. При любом обращении к памяти в DS1991 сначала передается закрытый ключ данной страницы. В том случае, если он совпадает с ключом, предварительно записанным в поле пароля, память будет доступна как по записи, так и по чтению. При несовпадении кодов данные в память не записываются, а в режиме чтения из DS1991 считывается последовательность случайных чисел.
Для записи нового значения закрытого ключа в DS1991 необходимо передать код открытого ключа выбранной страницы. При совпадении этого кода с кодом, ранее записанным в поле идентификатора, в служебное поле данной страницы записываются новые значения обоих ключей, а область данных стирается. При несовпадении кодов значение закрытого ключа не изменяется.
Реализованный в DS1991 механизм доступа к памяти обеспечивает надежную защиту памяти от несанкционированной записи-чтения, что в ряде применений крайне важно.
Часы реального времени
В DS1994 имеется схема часов реального времени.
Старшие байты счетчика временных импульсов и интервального таймера обеспечивают подсчет времени с секундной точностью.
Помимо этих счетчиков, в схеме имеются три регистра аналогичного назначения. При совпадении текущего значения счетчика с предварительно записанными в регистре данными в статусном регистре устанавливается соответствующий флаг. Если при этом в статусном регистре установлен соответствующий разряд разрешения прерывания, то вырабатывается прерывание, которое может быть считано по сигнальной линии.
Однопроводной интерфейс
Отличительной особенностью Touch Memory является разработанный фирмой «Dallas Semiconductor» протокол обмена со считывающим устройством.
Команды блокнотной памяти
Команды оперативной памяти
Команды
установки
паролей
Чтение
Пропуск
Сравнение
Поиск
Чтение
Запись
Копирование
Группу команд обмена с ПЗУ составляют четыре команды: чтение ПЗУ, пропуск, сравнение и поиск. Две последние команды обеспечивают взаимодействие по одной линии нескольких Touch Memory со считывающим устройством. Команда сравнение инициирует обмен с прибором, серийный номер которого указан. Команда поиск позволяет определить серийный номер одного из приборов, подключенных к двунаправленной линии.
Команды обмена с блокнотной и основной памятью обрабатываются Touch Memory только после исполнения одной из команд обмена с ПЗУ. Таким образом, при взаимодействии нескольких приборов, подключенных к одной линии, считывающее устройство посылает по линии команду сравнение, по которой выбирается только один прибор, принимающий в дальнейшем команды обмена с памятью.
Протокол физического уровня используется для передачи команд и данных по однопроводному интерфейсу. Команды и данные передаются в последовательном коде. Для обеспечения целостности передаваемой информации протокол обмена на физическом уровне строго регламентирует временные параметры сигналов на линии.
Протокол обмена данными состоит из трех основных циклов: инициализации, записи и чтения.
Цикл инициализации является начальным циклом любого информационного обмена с Touch Memory. В этом цикле ведущее устройство опрашивает линию, определяя присутствие на ней Touch Memory. Синхронизация цикла инициализации осуществляется отрицательным импульсом сброса, формируемым ведущим устройством. После посылки сигнала ведущее устройство освобождает линию и переходит в режим приема. В том случае, если к линии подключен прибор Touch Memory, он обнаруживает синхросигнал ведущего и после временной паузы посылает ему сигнал опознания (рис. 5). Этот ответный сигнал информирует ведущее устройство о том, что имеется электрический контакт с Touch Memory и можно начинать обмен.
Pис. 5
Синхронизация временного сегмента при записи осуществляется отрицательным фронтом сигнала, который формирует ведущее устройство. Для передачи в Touch Memory логической единицы ведущее устройство после посылки синхросигнала освобождает линию, для записи логического нуля ведущее устройство поддерживает низкое состояние линии в течение всего временного сегмента (рис. 6а). Описанный цикл записи повторяется для каждого передаваемого разряда команды.
Pис. 6(а)
Pис. 6(б)
В конце каждого временного сегмента ведущее устройство обеспечивает паузу в обмене (момент восстановления), удерживая линию в высоком состоянии. Возможна приостановка сеанса связи на любое время между временными сегментами, при этом на линии поддерживается высокое состояние. Во всех сеансах связи первым передается младший значащий разряд данных.
Конструктивные особенности Touch Memory
Целый ряд уникальных свойств Touch Memory обеспечивается благодаря необычному корпусу прибора. Кристалл памяти и миниатюрная литиевая батарейка смонтированы в герметичном корпусе из нержавеющей стали диаметром 16 мм и толщиной 5,8 мм (корпус F5) или 3,2 мм (корпус F3).
Стальной корпус используется для осуществления электрических контактов. Корпус прибора аналогичен по конструкции корпусу пуговичной батарейки. Он состоит из ободка с донышком и электрически изолированной крышки. В отличие от обычных микросхем, доступ к содержимому памяти прибора осуществляется только через две линии: земляную и двунаправленную сигнальную. Ободок и донышко представляют собой земляной контакт, а крышечка выполняет функцию сигнального контакта (рис. 7а). Корпус может выдержать свыше 1 млн. механических подключений без заметного износа и стирания.
Pис. 7а
Для считывания данных из приборов Touch Memory используется контактирующее устройство Touch Probe (зонд), которое представляет собой механический узел, состоящий из двух штампованных металлических деталей, разделенных диэлектриком. Форма наконечника зонда сделана такой, чтобы он точно сопрягался с круглым корпусом прибора. При этом углубленная центральная область выполняет функцию сигнального контакта, а его ободок служит земляным контактом (рис. 7б).
Pис. 7б
Малые размеры Touch Probe позволяют встраивать его непосредственно в портативный микропроцессорный контроллер, прикреплять к любой поверхности или использовать в виде отдельного ручного устройства.
Использование простого по конструкции электрического интерфейса обеспечивает высокую механическую прочность Touch Memory, поскольку у него отсутствуют штырьки или контакты, которые можно повредить.
Надежность
Заключение
Уникальная конструкция корпуса и простой электрический интерфейс Touch Memory позволяют значительно расширить область применения электронного идентификатора по сравнению с традиционными средствами, а в некоторых системах и заменить их.
Наиболее широкое применение приборы Touch Memory находят в системах управления физическим доступом в помещения, здания и доступом к информационным ресурсам, оборудованию, в системах безналичных электронных платежей, автоматической идентификации изделий, объектов.