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1 TM卡簡(jiǎn)介 TM（Touch Memory）卡是美國Dallas公司的專(zhuān)利產(chǎn)品。它采用單線(xiàn)協(xié)議通信，通過(guò)瞬間碰觸完成數據讀寫(xiě)，既具有非接觸式IC卡的易操作性，又具有接觸式IC卡的廉價(jià)性，是當前性?xún)r(jià)比最優(yōu)秀的IC卡之一。它的外形類(lèi)似于一個(gè)鈕扣（button）電池，可鑲嵌于卡片、鑰匙扣等物體上。 TM卡通過(guò)一個(gè)多功能器將數據線(xiàn)、地址線(xiàn)、控制線(xiàn)和電源線(xiàn)合并為1根線(xiàn)，實(shí)現單線(xiàn)通信。當主機加電時(shí)，TM卡通過(guò)500 kΩ和50 Ω阻抗之間的切換來(lái)響應主機，用信號被拉低的時(shí)長(cháng)（長(cháng)或短）來(lái)表示數字邏輯（長(cháng)為1，短為0）。由于阻抗切換的幅度為10 000∶1，因此，觸點(diǎn)的接觸電阻不會(huì )影響數字信號的辨識。 2 1wire通信協(xié)議 單總線(xiàn)即只有1根數據線(xiàn), 系統中的數據交換、控制都由這根線(xiàn)完成。設備(主機或從機)通過(guò)一個(gè)漏極開(kāi)路或三態(tài)端口連至該數據線(xiàn), 以允許設備在不發(fā)送數據時(shí)能夠釋放總線(xiàn), 而讓其他設備使用總線(xiàn)。單總線(xiàn)通常要求外接一個(gè)約為4.7 kΩ 的上拉電阻, 這樣, 當總線(xiàn)閑置時(shí), 其狀態(tài)為高電平。主機和從機之間的通信可通過(guò)3個(gè)步驟完成： 初始化1wire 器件；識別1wire 器件；交換數據。由于它們是主從結構,只有主機呼叫從機時(shí), 從機才能應答, 因此主機訪(fǎng)問(wèn)1wire 器件都必須嚴格遵循單總線(xiàn)命令序列, 即初始化、ROM 命令、功能命令。如果出現序列混亂,1wire 器件將不響應主機(搜索ROM 命令,報警搜索命令除外)。 SMC1990A1是具有工廠(chǎng)激光刻度的64位ROM ID碼,其中包括48位的序列號、1個(gè)8位的CRC編碼和1個(gè)8位的產(chǎn)品系列號。數據遵循單總線(xiàn)協(xié)議傳輸，用于讀和寫(xiě)的電源由數據線(xiàn)本身提供，而不需要提供外部電源。 3 SMC1990A1的等效替換 單總線(xiàn)技術(shù)具有節省I/O口線(xiàn)資源，線(xiàn)路簡(jiǎn)單，硬件開(kāi)支少，成本低，便于總線(xiàn)擴展和維護等優(yōu)點(diǎn)。在分布式測控系統中有著(zhù)廣泛的應用。在實(shí)際應用過(guò)程中，可能會(huì )出現TM卡丟失和損壞的情況，如果發(fā)生此類(lèi)情況，往往需要根據一個(gè)新TM卡來(lái)設置多個(gè)采集點(diǎn)的權限。如果采集點(diǎn)設置得很多，將浪費大量的人力。此時(shí)，利用單片機來(lái)替換已丟失或損壞的TM卡就顯得很有必要。 3.1 系統硬件組成 系統采用AT89C51作為控制器，并采用24 MHz晶振。為了能盡量適應標準的單總線(xiàn)通信協(xié)議，晶振頻率應盡量高�？紤]到單總線(xiàn)通信協(xié)議所有的傳輸都是由主機發(fā)起的，因此為了盡快地響應主機，采用中斷處理。選擇AT89C51的INT0（即P3.2）作為SMC1990A1等效替換的正極。圖1為T(mén)M卡的等效替換示意圖。 圖1 TM卡的等效替換 3.2 系統軟件設計 對于SMC1990A1的等效替換，主要是對其時(shí)序的分析。對于SMC1990A1子設備，主要的編程是針對主機而言的，傳輸都是由主機發(fā)起的�，F在改為單片機模擬SMC1990A1子設備（現稱(chēng)為“從機”）。 圖2 初始化時(shí)序 首先，初始化時(shí)序，如圖2所示。主機首先發(fā)送一個(gè)復位脈沖，歷時(shí)tRETL(最短為480 μs的低電平信號)，然后釋放總線(xiàn)并進(jìn)入接收狀態(tài)。從機在檢測到總線(xiàn)的上升沿后,等待tPDH時(shí)間后，從機拉低總線(xiàn)發(fā)出存在脈沖，歷時(shí)tPDL(低電平,持續60～240 μs)，然后釋放總線(xiàn)。釋放總線(xiàn)通過(guò)拉高總線(xiàn)實(shí)現。 對應于從機，初始化時(shí)序的中斷服務(wù)程序流程如圖3所示。 圖3 初始化時(shí)序的中斷服務(wù)程序流程 下面是主機寫(xiě)0和寫(xiě)1時(shí)序。在初始化時(shí)序后，當主機總線(xiàn)從高電平拉至低電平時(shí)，就產(chǎn)生寫(xiě)時(shí)間隙。在開(kāi)始15 μs之內，應將所需寫(xiě)的位送到總線(xiàn)上，從機在開(kāi)始后15 ～60 μs間對總線(xiàn)采樣。若為低電平，寫(xiě)入的位是0，如圖4所示；若為高電平，寫(xiě)入的位是1，如圖5所示。連續寫(xiě)多位間的間隙tREC應大于1 μs。 圖4 主機寫(xiě)0時(shí)序 圖5 主機寫(xiě)1時(shí)序 對應于從機，是等待主機命令。從機等待主機命令的中斷服務(wù)程序流程如圖6所示。 圖6 從機等待主機命令的中斷服務(wù)程序流程 最后是主機讀數據時(shí)序，如圖7所示。主機總線(xiàn)在開(kāi)始時(shí)刻從高電平拉至低電平時(shí),總線(xiàn)只需保持低電平1～7 μs。之后在tLOWR時(shí)刻釋放總線(xiàn),一般在tRDV時(shí)刻采樣總線(xiàn)(15 μs處),讀時(shí)間隙在tLOWR與tRDV之間有效。從機必須在tRDV時(shí)刻前拉高或拉低總線(xiàn)，主機在tRDV時(shí)刻采樣,并在60～120 μs內釋放總線(xiàn)。 圖7 主機讀數據時(shí)序 對從機來(lái)說(shuō)，則為發(fā)送64位ID處理。程序處理的難點(diǎn)在于從機必須在15 μs之前拉高或拉低總線(xiàn)，以供主機在15 μs處采樣總線(xiàn)。程序通過(guò)判斷位地址00H處的狀態(tài)來(lái)實(shí)現此功能。通過(guò)判斷位地址01H處的狀態(tài)來(lái)確定發(fā)送位0或發(fā)送位1。從機發(fā)送64位ID處理的中斷服務(wù)程序流程如圖8所示。 圖8 從機發(fā)送64位ID處理的中斷服務(wù)程序流程 在完整地實(shí)現一次ROM功能的過(guò)程中，從機首先等待主機發(fā)送的復位脈沖，待檢測到后發(fā)圖9實(shí)現ROM功能的流程送存在脈沖應答。隨后，從機開(kāi)始接收主機發(fā)送的ROM命令，并將其保存，以判斷隨后的操作。最后，從機發(fā)送TM卡的64位標識碼，完成一次ROM命令的執行。實(shí)現ROM功能的流程如圖9所示。 單片機的匯編程序如下： ORG0000H AJMPInit//跳到Init段 ORG0003H AJMPJudge//跳到中斷服務(wù)程序 Init: //初始化 MOVDPTR,#ID//ID表地址 MOVR5,#001H MOVR7,#000H CLR00H SETB01H SETBP3.2 LCALLDelay10s CLRP3.2//拉低總線(xiàn)叫醒主機 LCALLDelay100us SETBP3.2 SETBEA SETBIT0 SETBEX0 MAIN: AJMPMAIN//主循環(huán) Judge:CLREX0//判斷執行動(dòng)作,關(guān)中斷 JNB00H,SecondJ//跳到二次判斷 ID_IN:JB01H,SEND1//從機發(fā)送TM卡64位標識碼 CLRP3.2//發(fā)送位0 SEND1:SETBP3.2 //發(fā)送位1 LCALLDelay30us MOVA,R5//R5循環(huán)左移 RLA MOVR5,A MOVA,#00H MOVCA,@A+DPTR ANLA,R5 CLR01H//設置01H狀態(tài) JZRelease1 SETB01H Release1:SETBP3.2 MOVA,R5 ANLA,#080H//判斷字節發(fā)送完否 JZINTEND INCDPTR AJMPINTEND//跳到中斷結束 SecondJ:MOVA,R7//二次判斷 JZWaitReply//跳到執行應答判斷是否命令接收結束 ANLA,#008H JZWaitOrder//跳到執行接收命令 SETB00H WaitOrder: LCALLDelay15us//接收命令 NOP NOP MOVA,P3//采樣P3.2 ANLA,#004H JZSAVE_R6 MOVA,#001H SAVE_R6: ORLA,R6 //保存命令到R6 RRA MOVR6,A RLOOP1: MOVA,P3//判斷主機的發(fā)送狀態(tài),是否返回 ANLA,#004H JZRLOOP1 AJMPINTEND//跳到中斷結束 WaitReply://執行應答 RLOOP:MOVA,P3//判斷主機的復位信號 ANLA,#004H JZRLOOP LCALLDelay30us CLRP3.2//從機拉低電平應答 LCALLDelay150us SETBP3.2//釋放總線(xiàn) NOP NOP NOP NOP INTEND: INCR7 CLRIE0 SETBEX0//開(kāi)中斷 RETI//中斷返回 ID:DB001H//ID表 DB0C3H DB04DH DB057H DB033H DB022H DB000H DB0D2H 本文代碼在實(shí)際運用中得到了很好的驗證，能夠穩定地替代SMC1990A1實(shí)現TM卡的ROM功能，極大地方便了權限管理人員用于丟失或損壞的TM卡的權限管理。 |
