1-wire系統(tǒng)中TM卡的單片機等效替換-基礎(chǔ)電子

精品文檔-下載后可編輯-wire系統(tǒng)中TM卡的單片機等效替換-基礎(chǔ)電子

1TM卡簡介

TM（TouchMemory）卡是美國Dallas公司的產(chǎn)品。它采用單線協(xié)議通信，通過瞬間碰觸完成數(shù)據(jù)讀寫，既具有非接觸式IC卡的易操作性，又具有接觸式IC卡的廉價性，是當(dāng)前性價比秀的IC卡之一。它的外形類似于一個鈕扣（button）電池，可鑲嵌于卡片、鑰匙扣等物體上。

TM卡通過一個多功能器將數(shù)據(jù)線、地址線、控制線和電源線合并為1根線，實現(xiàn)單線通信。當(dāng)主機加電時，TM卡通過500kΩ和50Ω阻抗之間的切換來響應(yīng)主機，用信號被拉低的時長（長或短）來表示數(shù)字邏輯（長為1，短為0）。由于阻抗切換的幅度為10000∶1，因此，觸點的接觸電阻不會影響數(shù)字信號的辨識。

21wire通信協(xié)議

單總線即只有1根數(shù)據(jù)線,系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)交換、控制都由這根線完成。設(shè)備(主機或從機)通過一個漏極開路或三態(tài)端口連至該數(shù)據(jù)線,以允許設(shè)備在不發(fā)送數(shù)據(jù)時能夠釋放總線,而讓其他設(shè)備使用總線。單總線通常要求外接一個約為4.7kΩ的上拉電阻,這樣,當(dāng)總線閑置時,其狀態(tài)為高電平。主機和從機之間的通信可通過3個步驟完成：初始化1wire器件；識別1wire器件；交換數(shù)據(jù)。由于它們是主從結(jié)構(gòu),只有主機呼叫從機時,從機才能應(yīng)答,因此主機訪問1wire器件都必須嚴(yán)格遵循單總線命令序列,即初始化、ROM命令、功能命令。如果出現(xiàn)序列混亂,1wire器件將不響應(yīng)主機(搜索ROM命令,報警搜索命令除外)。

SMC1990A1是具有工廠激光刻度的64位ROMID碼,其中包括48位的序列號、1個8位的CRC編碼和1個8位的產(chǎn)品系列號。數(shù)據(jù)遵循單總線協(xié)議傳輸，用于讀和寫的電源由數(shù)據(jù)線本身提供，而不需要提供外部電源。

3SMC1990A1的等效替換

單總線技術(shù)具有節(jié)省I/O口線資源，線路簡單，硬件開支少，成本低，便于總線擴展和維護等優(yōu)點。在分布式測控系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。在實際應(yīng)用過程中，可能會出現(xiàn)TM卡丟失和損壞的情況，如果發(fā)生此類情況，往往需要根據(jù)一個新TM卡來設(shè)置多個采集點的權(quán)限。如果采集點設(shè)置得很多，將浪費大量的人力。此時，利用單片機來替換已丟失或損壞的TM卡就顯得很有必要。

3.1系統(tǒng)硬件組成

系統(tǒng)采用AT89C51作為控制器，并采用24MHz晶振。為了能盡量適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的單總線通信協(xié)議，晶振頻率應(yīng)盡量高?？紤]到單總線通信協(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(yīng)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TM卡的等效替換示意圖。

圖1TM卡的等效替換

3.2系統(tǒng)軟件設(shè)計

對于SMC1990A1的等效替換，主要是對其時序的分析。對于SMC1990A1子設(shè)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(xiàn)在改為單片機模擬SMC1990A1子設(shè)備（現(xiàn)稱為“從機”）。

圖2初始化時序

首先，初始化時序，如圖2所示。主機首先發(fā)送一個復(fù)位脈沖，歷時tRETL(短為480μs的低電平信號)，然后釋放總線并進入接收狀態(tài)。從機在檢測到總線的上升沿后,等待tPDH時間后，從機拉低總線發(fā)出存在脈沖，歷時tPDL(低電平,持續(xù)60～240μs)，然后釋放總線。釋放總線通過拉高總線實現(xiàn)。

對應(yīng)于從機，初始化時序的中斷服務(wù)程序流程如圖3所示。

圖3初始化時序的中斷服務(wù)程序流程

下面是主機寫0和寫1時序。在初始化時序后，當(dāng)主機總線從高電平拉至低電平時，就產(chǎn)生寫時間隙。在開始15μs之內(nèi)，應(yīng)將所需寫的位送到總線上，從機在開始后15～60μs間對總線采樣。若為低電平，寫入的位是0，如圖4所示；若為高電平，寫入的位是1，如圖5所示。連續(xù)寫多位間的間隙tREC應(yīng)大于1μs。

圖4主機寫0時序

圖5主機寫1時序

對應(yīng)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

是主機讀數(shù)據(jù)時序，如圖7所示。主機總線在開始時刻從高電平拉至低電平時,總線只需保持低電平1～7μs。之后在tLOWR時刻釋放總線,一般在tRDV時刻采樣總線(15μs處),讀時間隙在tLOWR與tRDV之間有效。從機必須在tRDV時刻前拉高或拉低總線，主機在tRDV時刻采樣,并在60～120μs內(nèi)釋放總線。

圖7主機讀數(shù)據(jù)時序

對從機來說，則為發(fā)送64位ID處理。程序處理的難點在于從機必須在15μs之前拉高或拉低總線，以供主機在15μs處采樣總線。程序通過判斷位地址00H處的狀態(tài)來實現(xiàn)此功能。通過判斷位地址01H處的狀態(tài)來確定發(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

在完整地實現(xiàn)ROM功能的過程中，從機首先等待主機發(fā)送的復(fù)位脈沖，待檢測到后發(fā)圖9實現(xiàn)ROM功能的流程送存在脈沖應(yīng)答。隨后，從機開始接收主機發(fā)送的ROM命令，并將其保存，以判斷隨后的操作。，從機發(fā)送TM卡的64位標(biāo)識碼，完成ROM命令的執(zhí)行。實現(xiàn)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//拉低總線叫醒主機

LCALLDelay100us

SETBP3.2

SETBEA

SETBIT0

SETBEX0

MAIN:AJMPMAIN//主循環(huán)

Judge:CLREX0//判斷執(zhí)行動作,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(biāo)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(shè)置01H狀態(tài)

JZRelease1

SETB01H

Release1:SETBP3.2

MOVA,R5

ANLA,#080H//判斷字節(jié)發(fā)送完否

JZINTEND

INCDPTR

AJMPINTEND//跳到中斷結(jié)束

SecondJ:MOVA,R7//二次判斷

JZWaitReply//跳到執(zhí)行應(yīng)答判斷是否命令接收結(jié)束

ANLA,#008H

JZWaitOrder//跳到執(zhí)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(jié)束

WaitReply://執(zhí)行應(yīng)答

RLOOP:MOVA,P3//判斷主機的復(fù)位信號

ANLA,#004H

JZRLOOP

LCALLDelay30us

CLRP3.2//從機拉低電平應(yīng)答

LCALLDelay150us

SETBP3.2//釋放總線

NOP

NOP

NOP

NOP

INTEND:

INCR7

CLRIE0

SETBEX0//開中斷

RETI//中斷返回

ID:DB0