ＤＳ１９９１的簡介及其帶密碼保護存儲器區的讀寫方法分析

MOV A,#0

RET

WRBYTE:MOV R6,#8 ；寫１字節子程序

ＷＲＢ１：ＣＬＲ　ＤＩＯ

ＭＯＶ　Ｒ７，＃２

ＤＪＮＺ　Ｒ７，$

RRC A

MOV DIO,C

MOV R7,#30H

DJNZ R7,$

SETB DIO

NOP

NAP

NOP

RET

RDBYTE:MOV R6,#8 ；讀１字節子程序

RDB1:CLR DUO

NOP

NOP

SETB DIO

MOV R7,#3

DJNZ R7,$

MOV C,DIO

RRC A

MOV R7,#32

DJNZ R7,$

SETB DIO

MOV R7,#3

DJNZ R7,$

DJNZ R6,RDB1

RET

3 DS1991激光ＲＯＭ碼、存儲器結構及操作

像所有的１－wire總線器件一樣，主機必須先進行初始化和ＲＯＭ操作，而后才能進行讀寫ＤＳ１９９１存儲器的操作。

ＤＳ１９９１有一個自身唯一的工廠刻入的６４位激光ＲＯＭ系列碼。該碼不會與其它任何一個１－wire總線器件相重。該碼前８位是１－wire總線家族碼，后４８位是器件唯一的系列碼，最后８位為前５６位數據的ＣＲＣ校驗碼。ＲＯＭ操作指令建立被訪問的１－wire器件與主機的連接，ＲＯＭ操作指令如表１。ＤＳ１９９１的存儲器映像如圖１。

表1 ROM操作指令

ＤＳ１９９１的scratchpad和每個subkey區都有自己的地址。Scratchpad共６４字節，不受密碼保護，主要用于將數據拷貝到密鑰子區。密鑰子區的００～０７Ｈ為８字節的該區ＩＤ碼，０８Ｈ～０ＦＨ為８字節的該區密碼，１０Ｈ～３ＦＨ即為密碼保護的數據存儲區。

該／寫Scratchpad不需要密碼，但拷貝操作必須提供正確的密碼。密碼子區讀寫均受６４位的密碼保護，保密性大大提高。對存儲器的操作指令如表２。存儲器操作指令的流程如圖２。

表2 DS1991存儲器操作命令格式

４　ＤＳ１９９１存儲器的讀寫程序

主機讀寫ＤＳ１９９１的存儲器由３個步驟組成：初始化、ＲＯＭ操作和存儲器讀寫。

下面的程序采用寫ＳＵＢＹＫＥＹ命令將ＲＡＭ　４０Ｈ～４７Ｈ單元數據寫入subkey 0區的１０Ｈ～17Ｈ，并用讀ＳＵＢＫＥＹ命令將該內容讀回，存放ＲＡＭ。５０Ｈ～５７Ｈ，該區的密碼和ＩＤ碼存放在程序的表格中。

；將ＲＡＭ４０Ｈ～４７Ｈ單元內容寫入

；subkey

WRSUBKEY:LCALL RETSET

MOV R2,#99H

MOV R0,#10H

LCALL WRCOM

LCALL IDPASS

MOV R1,#40H

MOV R4,#8

REWRSUB:MOV A,@R1

LCALL WRBYTE

INC R1

DJNZ R4,REWRSUB

LCALL RESET

RET

;讀subkey存入ＲＡＭ４０Ｈ～４７Ｈ

ＲＤＳＵＢＫＥＹ：ＬＣＡＬＬ　ＲＥＳＥＴ

ＭＯＶ　Ｒ２，＃６６Ｈ

ＭＯＶ　Ｒ０，＃１０Ｈ

ＬＣＡＬＬ　ＷＲＣＯＭ

ＬＣＡＬＬ　ＩＤＰＡＳＳ

ＭＯＶ　Ｒ１，＃４０Ｈ

ＭＯＶ　Ｒ４，＃８

ＲＥＲＤＳＵＢ：ＬＣＡＬＬ　ＲＤＹＢＴＥ

ＭＯＶ　@R1,A

INC R1

DJNZ R4,RERDSUB

LCALL RESET

RET

IDPASS:MOV R4,#8

MOV R1,#50H

RERD1:LCALL RDBYTE

MOV @R1,A

INC R1

DJNZ R4,RERD1

MOV R4,#8

CLR A

MOV DPTR,#PSTAB

REWR1:MOVC A,@A+DPTR

LCALL WRBYTE

INC A

DJNZ R4,REWR1

RET

IDTAB:DB10H,00H,00H,00H,

DB 00H,00H,00H,00H

PSTAB:DB12H,34H,56H,78H,DB12H,34H,56H,78H

WRCOM:MOV A,#33H

LCALL WRBYTE

MOV R4,#8

RDROM1:LCALL RDBYTE

DJNZ R4,RDROM1

MOV A,R2

LCALL WRBYTE

MOV A,R0

LCALL WRBYTE

MOV A,R0

CPL A

LCALL WRBYTE

RET



結語

ＤＳ１９９１的密碼保護存儲器區為用戶提供高可靠的數據保護措施。本文提供的ＤＳ１９９１與單片機接口的軟硬件設計，已在信息紐扣卡型公用電表系統中應用。

命令	第1字節	第2字節								第3 字節	功 能
		bit7	bit6	bit5	bit4	bit3	bit2	bit1	bit0
寫scratchpad	96H	1 1		00H～3FH中的任意值						第2字節取反	將數據寫入scratchpad
讀scratchpad	69H										從scratchpa讀出數據
拷貝scratchpad	3CH	Subke區號 0 0或 0 1或 1 0		0	0	0	0	0	0		將數據塊從scratchpa拷貝到指定的subkey
讀subkey	66H			10H～3FH中的任意值							將數據寫入subkey
寫subkey	99G										從subkey中讀取數據
寫密碼	5AH			0	0	0	0	0	0		將密碼和ID碼寫入subkey

４　ＤＳ１９９１存儲器的讀寫程序

主機讀寫ＤＳ１９９１的存儲器由３個步驟組成：初始化、ＲＯＭ操作和存儲器讀寫。

下面的程序采用寫ＳＵＢＹＫＥＹ命令將ＲＡＭ　４０Ｈ～４７Ｈ單元數據寫入subkey 0區的１０Ｈ～17Ｈ，并用讀ＳＵＢＫＥＹ命令將該內容讀回，存放ＲＡＭ。５０Ｈ～５７Ｈ，該區的密碼和ＩＤ碼存放在程序的表格中。

；將ＲＡＭ４０Ｈ～４７Ｈ單元內容寫入

；subkey

WRSUBKEY:LCALL RETSET

MOV R2,#99H

MOV R0,#10H

LCALL WRCOM

LCALL IDPASS

MOV R1,#40H

MOV R4,#8

REWRSUB:MOV A,@R1

LCALL WRBYTE

INC R1

DJNZ R4,REWRSUB

LCALL RESET

RET

;讀subkey存入ＲＡＭ４０Ｈ～４７Ｈ

ＲＤＳＵＢＫＥＹ：ＬＣＡＬＬ　ＲＥＳＥＴ

ＭＯＶ　Ｒ２，＃６６Ｈ

ＭＯＶ　Ｒ０，＃１０Ｈ

ＬＣＡＬＬ　ＷＲＣＯＭ

ＬＣＡＬＬ　ＩＤＰＡＳＳ

ＭＯＶ　Ｒ１，＃４０Ｈ

ＭＯＶ　Ｒ４，＃８

ＲＥＲＤＳＵＢ：ＬＣＡＬＬ　ＲＤＹＢＴＥ

ＭＯＶ　@R1,A

INC R1

DJNZ R4,RERDSUB

LCALL RESET

RET

IDPASS:MOV R4,#8

MOV R1,#50H

RERD1:LCALL RDBYTE

MOV @R1,A

INC R1

DJNZ R4,RERD1

MOV R4,#8

CLR A

MOV DPTR,#PSTAB

REWR1:MOVC A,@A+DPTR

LCALL WRBYTE

INC A

DJNZ R4,REWR1

RET

IDTAB:DB10H,00H,00H,00H,

DB 00H,00H,00H,00H

PSTAB:DB12H,34H,56H,78H,DB12H,34H,56H,78H

WRCOM:MOV A,#33H

LCALL WRBYTE

MOV R4,#8

RDROM1:LCALL RDBYTE

DJNZ R4,RDROM1

MOV A,R2

LCALL WRBYTE

MOV A,R0

LCALL WRBYTE

MOV A,R0

CPL A

LCALL WRBYTE

RET

圖7

結語

ＤＳ１９９１的密碼保護存儲器區為用戶提供高可靠的數據保護措施。本文提供的ＤＳ１９９１與單片機接口的軟硬件設計，已在信息紐扣卡型公用電表系統中應用。 摘要：Ｄallas公司的iButton產品是一系列１－wire總線新型器件。ＤＳ１９９１是一種加密存儲器型信息紐扣，封裝于直徑為１６mm的不銹鋼外殼中，體積小巧，便于攜帶、保存，防塵、防腐蝕，可以在惡劣的應用環境中實現帶密碼保護的數據傳送。本文介紹ＤＳ１９９１的特點、工作原理及其帶密碼保護存儲器區的讀寫方法。

關鍵詞：iButton信息紐扣　１－Ｗire總線　單片機

ＤＳ１９９１是Dallas公司的１－wire總線信息紐扣家庭中的一員，是一種加密存儲器型信息紐扣。它內部集成了１Kbit是非易失性存儲器及加密保護邏輯，封裝于直徑為１６mm、厚約６mm的不銹鋼外殼中，何種小巧、操作便捷，防潮、抗震、防灰塵，可在惡劣的環境中實現帶密碼保護的數據傳送。

１　ＤＳ１９９１的特點

ＤＳ１９９１是一種很有特色的加密存儲器型ＴＭ卡，為用戶的保密數據提價節可靠的保護措施。ＤＳ１９９１內部有１１５２位的密碼保護存儲器區，５１２位的非密碼保護存儲器scratchpad。密碼保護存儲器被分為三個可獨立操作的密鑰子存儲器（subkey），每區為３８４位，每個密錢子區都有自己的６４位密碼及６４位的ＩＤ碼，對密鑰子區的讀／寫操作均需進行密碼驗證。三個區的數據可分別操作，互不干擾。非密碼保護存儲器區主要用于加密數據的拷貝，以保證數據的完整性。

２　ＤＳ１９９１與單片機硬件接口及軟件設計

ＤＳ１９９１與單片機的硬件接口電路如圖１。

ＤＳ１９９１與單片機的接口非常方便，只用１根數據線和１根地址。數據線由單片機的１根Ｉ／Ｏ口線控制，口線外接一個５kΩ的上拉電阻。 ＤＩＯ　　ＢＩＴ　　Ｐ１.０ ;引腳定義 RET DJNZ R6,WRB1

ＤＳ１９９１操作的基礎是１－wire總線的初始化、讀／寫１位時序，如圖２、圖３、圖４和圖５。ＶＰＵＬＬＵＰ為圖１中Ｄ點在口線為輸入狀態時的電位。初始化由主機發出復位脈沖。ＤＳ１９９１回復應答脈沖，使主機了解ＤＳ１９９１存在于總線上并已作好操作準備。命令和數據的各個字節由最低有效位起一位一位傳送。子程序ＲＥＳＥＴ、ＲＤＢＹＴＥ和ＷＲＢＹＴＥ分別是初始化、讀／寫１字節的子程序。

RESET:CLR DIO ;得位子程序

MOV R7,#205

DELPP1:NOP

DJNZ R7,DELPP1

SETB DIO

MOV R7,#12

DJNZ R7,$

MOV R7,#27

RESETP1:JNB DIO,RESETP2

DJNZ R7,RESETP1

RESRET:SETB DIO

MOV A,#0EH

RESETP2:MOV R7,#75

DJNZ R7,$

MOV R7,#54

RESETP4:JB DIO,RESETP5

DJNZ R7,RESETP4

RESETP5:MOV R7,#180

DJNZ R7,$

SETB DIO