ENCYCLOPEDIA VỀ ĐIỆN TỬ TRUYỀN THANH VÀ KỸ THUẬT ĐIỆN Touch Memory - định danh điện tử. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện / Đài thiết kế nghiệp dư Giới thiệu Trong các hệ thống nhận dạng tự động con người, sản phẩm kỹ thuật, hàng hóa, phổ biến nhất là các mã định danh truyền thống như mã vạch, vạch từ. Tuy nhiên, mặc dù đơn giản và chi phí thấp, những mã định danh này có một số hạn chế đáng kể. Nhược điểm của chúng bao gồm dung lượng thông tin không đáng kể, không thể thay đổi kịp thời dữ liệu đã ghi, phụ thuộc nhiều vào điều kiện hoạt động và nhu cầu sử dụng các thiết bị đọc đặc biệt để chuyển đổi tín hiệu quang hoặc từ thành mã kỹ thuật số. Việc giới thiệu rộng rãi các hệ thống thông tin trong sản xuất, quản lý, tài chính, thương mại và lĩnh vực xã hội đòi hỏi phải tạo ra các phương tiện nhận dạng tự động tiên tiến hơn. Những phương tiện như vậy có thể bao gồm một cách chính đáng loại nhận dạng điện tử mới về cơ bản của công ty Dallas Semiconductor của Mỹ. Dòng thiết bị DS199X, được gọi là Bộ nhớ cảm ứng, có một số tính năng độc đáo. Bộ nhớ cảm ứng là bộ nhớ cố định được đặt trong vỏ kim loại, có một chân tín hiệu và một chân nối đất. Hộp đựng trông giống như một cục pin nút thu nhỏ, dễ dàng gắn vào sản phẩm hoặc vào vật đựng (thẻ, móc khóa). Thông tin được ghi và đọc từ bộ nhớ của thiết bị bằng cách chạm vào đầu đọc trên vỏ Touch Memory. Tổ chức bộ nhớ Dòng Touch Memory bao gồm 5 thiết bị giống hệt nhau về thiết kế thân máy nhưng khác nhau về chức năng, dung lượng bộ nhớ và phương pháp truy cập nó (Bảng 1).
Cấu trúc của Bộ nhớ cảm ứng có thể được chia thành bốn khối chính: bộ nhớ chỉ đọc, bộ nhớ Scratchpad, bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên, đồng hồ thời gian thực (đối với DS1994) và pin - pin lithium thu nhỏ tích hợp (Hình 1) .
Bộ nhớ chỉ đọc Mỗi thiết bị Bộ nhớ cảm ứng chứa một bộ nhớ chỉ đọc (ROM) lưu trữ mã 64 bit bao gồm mã loại thiết bị 8 bit, số sê-ri duy nhất 48 bit và tổng kiểm tra 8 bit (Hình 2).
Dữ liệu nằm trong ROM là tổ hợp mã duy nhất được ghi vào thiết bị bằng thiết bị laser trong quá trình sản xuất và không thể thay đổi trong toàn bộ thời gian sử dụng của thiết bị. Quá trình ghi chép và kiểm tra tại nhà máy đảm bảo không có 2 chiếc nào được sản xuất có số lượng giống nhau. Vì khi đọc dữ liệu từ ROM, tiếp điểm điện của thiết bị đọc với thân thiết bị có thể bị đứt bất cứ lúc nào nên cần phải giám sát tính toàn vẹn của dữ liệu đã đọc. Bộ nhớ cảm ứng sử dụng kiểm tra dự phòng theo chu kỳ (CRC) cho mục đích này. Tổng kiểm tra được tính toán trước của 7 byte thấp hơn của nội dung ROM được lưu trữ ở byte cao. Khi đọc dữ liệu từ ROM trong thiết bị đọc (máy tính cá nhân, bộ điều khiển vi xử lý), tổng kiểm tra được tính toán và so sánh với mã điều khiển được ghi ở byte cao. Nếu các mã khớp nhau thì số sê-ri đã được đọc chính xác. Nếu không, dữ liệu từ ROM sẽ được đọc lại. Điện áp cung cấp ROM được cung cấp qua đường tín hiệu dữ liệu, trước hết cho phép tiết kiệm năng lượng của pin lithium tích hợp và thứ hai là luôn đọc bộ nhớ bất kể năng lượng của pin. Bộ nhớ truy cập tạm thời Thiết bị đơn giản nhất trong họ DS1990 chỉ chứa bộ nhớ chỉ đọc. Tất cả các thiết bị khác cũng có bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên tĩnh. Số chu kỳ ghi-đọc vào bộ nhớ này không bị giới hạn. Bộ nhớ được cung cấp năng lượng bởi pin lithium thu nhỏ, có tuổi thọ 10 năm. Tất cả RAM được chia thành các trang riêng biệt 32 byte. DS1992 chứa 4 trang cung cấp dung lượng lưu trữ 256 byte, DS1993 và DS1994 có 16 trang cung cấp dung lượng lưu trữ 512 byte. DS1994 chứa trang thứ 17 bổ sung, có dung lượng 30 byte và được thiết kế để vận hành đồng hồ thời gian thực (Hình 3).
Vì dữ liệu được ghi vào bộ nhớ tại thời điểm đầu đọc chạm vào thân thiết bị, nên việc ngắt tiếp điểm điện tại thời điểm này có thể dẫn đến việc thông tin trong bộ nhớ bị phá hủy. Để ngăn chặn việc phá hủy thông tin, cấu trúc Bộ nhớ cảm ứng cung cấp bộ nhớ đệm bổ sung, hoạt động như một khu vực bàn di chuột. Bộ nhớ này bảo vệ thiết bị khỏi việc vô tình ghi dữ liệu mới thay cho dữ liệu hiện có hoặc ghi sai địa chỉ. Kích thước của bộ nhớ Scratchpad bằng kích thước của trang RAM - 32 byte cho DS1992-94. Hãy xem xét nguyên lý hoạt động của bộ nhớ Scratchpad. Tất cả dữ liệu vào thiết bị ban đầu được ghi vào bộ nhớ Scratchpad. Sau đó, chúng được chuyển từ thiết bị này đến thiết bị đọc, nơi chúng được so sánh với dữ liệu cần ghi. Sau khi xác minh, thao tác sao chép nội dung của bộ nhớ Scratchpad vào bộ nhớ chính được thực hiện. Vì việc sao chép được thực hiện bên trong Bộ nhớ cảm ứng nên tính toàn vẹn của thông tin được đảm bảo ngay cả khi tiếp điểm bên ngoài bị hỏng. Truy cập bộ nhớ truy cập ngẫu nhiên được bảo vệ Các thiết bị DS 1992-94 có cấu trúc RAM giống hệt nhau, bất kỳ trang nào trong đó đều có thể truy cập được bằng cách đọc (trực tiếp) và ghi (thông qua bộ nhớ Scratchpad). Thiết bị DS 199.1 có kiến trúc RAM phức tạp hơn. Nó thực hiện bảo vệ bộ nhớ khỏi truy cập trái phép ở cấp độ phần cứng. Tất cả bộ nhớ không bay hơi được chia thành bốn trang độc lập 64 byte, một trong các trang là bộ nhớ Scratchpad. Mỗi trang của bộ nhớ chính bao gồm 48 byte dùng để lưu trữ dữ liệu và hai trường dịch vụ, mỗi trường 8 byte để lưu trữ mã định danh và mật khẩu (Hình 4).
Cơ chế truy cập bộ nhớ được triển khai bằng hai khóa: một khóa chung, được lưu trong trường mã định danh và một khóa riêng, được ghi trong trường mật khẩu. Khóa chung được ghi và đọc, khóa riêng chỉ được đặt và không thể đọc được. Khóa riêng cung cấp quyền truy cập được ủy quyền vào bộ nhớ và được bảo vệ khỏi sự sửa đổi ngẫu nhiên của khóa chung. Trong quá trình định dạng ban đầu, mã khóa chung và khóa riêng của trang này được ghi vào các trường dịch vụ của mỗi trang. Bất cứ khi nào truy cập bộ nhớ được thực hiện, khóa riêng của trang đó trước tiên sẽ được chuyển sang DS1991. Nếu nó khớp với khóa được ghi trước đó trong trường mật khẩu, bộ nhớ sẽ có thể truy cập được bằng cả cách ghi và đọc. Nếu các mã không khớp, dữ liệu sẽ không được ghi vào bộ nhớ và ở chế độ đọc, một chuỗi số ngẫu nhiên sẽ được đọc từ DS1991. Để ghi giá trị khóa riêng mới vào DS1991, bạn phải chuyển mã khóa chung của trang đã chọn. Nếu mã này khớp với mã được ghi trước đó trong trường mã định danh, giá trị mới của cả hai khóa sẽ được ghi vào trường dịch vụ của trang này và vùng dữ liệu sẽ bị xóa. Nếu mã không khớp, giá trị của khóa riêng sẽ không thay đổi. Cơ chế truy cập bộ nhớ được triển khai trong DS1991 cung cấp khả năng bảo vệ bộ nhớ đáng tin cậy khỏi việc đọc/ghi trái phép, điều này cực kỳ quan trọng trong một số ứng dụng. Đồng hồ thời gian thực DS1994 có mạch đồng hồ thời gian thực. Bộ tạo dao động thạch anh thu nhỏ tích hợp hoạt động ở tần số 32,768 Hz tạo ra tín hiệu định thời ổn định 256 xung mỗi giây. Mạch chứa ba bộ đếm: bộ đếm xung thời gian 40 bit, bộ đếm khoảng thời gian 40 bit để đếm thời gian đường tín hiệu hoạt động và bộ đếm chu kỳ 32 bit để đếm số chu kỳ trao đổi dữ liệu với thiết bị. Các byte cao của bộ đếm xung thời gian và bộ định thời khoảng thời gian cung cấp khả năng đếm thời gian với độ chính xác thứ hai. Ngoài các bộ đếm này, mạch còn có ba thanh ghi có mục đích tương tự. Nếu giá trị bộ đếm hiện tại khớp với dữ liệu được ghi trước đó trong thanh ghi thì cờ tương ứng sẽ được đặt trong thanh ghi trạng thái. Nếu bit cho phép ngắt tương ứng được đặt trong thanh ghi trạng thái, thì một ngắt được tạo ra có thể được đọc qua đường tín hiệu. Giao diện dây đơn Điểm đặc biệt của Touch Memory là giao thức trao đổi với thiết bị đọc được phát triển bởi Dallas Semiconductor. Để nhận và truyền thông tin, một đường tín hiệu hai chiều được sử dụng (dây thứ hai là tiếp điểm mặt đất). Trao đổi qua một đường truyền được thực hiện ở chế độ bán song công (nhận hoặc truyền). Sự tương tác của các thiết bị thông qua giao diện một dây được tổ chức theo nguyên tắc chủ-phụ. Trong trường hợp này, thiết bị đọc luôn là thiết bị chính và một hoặc nhiều thiết bị Bộ nhớ cảm ứng là thiết bị phụ. Sự tương tác của một số thiết bị với đầu đọc thông qua một đường hai chiều được hỗ trợ bởi phần cứng Bộ nhớ cảm ứng. Giao thức trao đổi qua giao diện một dây có hai cấp độ. Ở mức logic đầu tiên, các lệnh trao đổi từ ROM và RAM được sử dụng để tương tác giữa các thiết bị (Bảng 2).
Nhóm lệnh trao đổi ROM bao gồm 4 lệnh: đọc ROM, bỏ qua, so sánh và tìm kiếm. Hai lệnh cuối cùng đảm bảo sự tương tác của một số Bộ nhớ cảm ứng với đầu đọc thông qua một dòng. Lệnh so sánh bắt đầu trao đổi với thiết bị có số sê-ri được chỉ định. Lệnh tìm kiếm cho phép bạn xác định số sê-ri của một trong các thiết bị được kết nối với đường dây hai chiều. Các lệnh trao đổi bằng Scratchpad và bộ nhớ chính chỉ được xử lý bởi Touch Memory sau khi một trong các lệnh trao đổi với ROM được thực thi. Do đó, khi một số thiết bị được kết nối trên cùng một đường dây tương tác, thiết bị đọc sẽ gửi lệnh so sánh dọc theo đường dây, lệnh này chỉ chọn một thiết bị, sau đó thiết bị này sẽ nhận lệnh trao đổi bộ nhớ. Tất cả các lệnh trao đổi đều có kích thước cố định - một byte, dữ liệu được biểu diễn dưới dạng số nguyên 8 bit. Thiết bị chính luôn bắt đầu giao tiếp bằng cách gửi lệnh đến thiết bị phụ. Giao thức lớp vật lý được sử dụng để truyền lệnh và dữ liệu qua giao diện một dây. Các lệnh và dữ liệu được truyền theo mã nối tiếp. Để đảm bảo tính toàn vẹn của thông tin được truyền đi, giao thức trao đổi ở cấp độ vật lý quy định chặt chẽ các tham số thời gian của tín hiệu trên đường truyền. Giao thức truyền thông bao gồm ba chu trình chính: khởi tạo, ghi và đọc. Chu kỳ khởi tạo là chu kỳ ban đầu của bất kỳ trao đổi thông tin nào với Bộ nhớ cảm ứng. Trong chu trình này, thiết bị chính sẽ thăm dò đường dây, xác định sự hiện diện của Bộ nhớ cảm ứng trên đó. Chu kỳ khởi tạo được đồng bộ hóa bằng xung đặt lại âm do thiết bị chính tạo ra. Sau khi gửi tín hiệu, thiết bị chính sẽ nhả đường truyền và chuyển sang chế độ nhận. Nếu thiết bị Bộ nhớ cảm ứng được kết nối với đường dây, nó sẽ phát hiện tín hiệu đồng bộ hóa của thiết bị chủ và sau khi tạm dừng tạm thời, sẽ gửi cho thiết bị này một tín hiệu nhận dạng (Hình 5). Tín hiệu phản hồi này thông báo cho thiết bị chủ rằng có tiếp xúc điện với Bộ nhớ cảm ứng và quá trình giao tiếp có thể bắt đầu.
Dữ liệu được truyền qua đường dây đơn, hai chiều trong các khoảng thời gian riêng biệt được gọi là các đoạn thời gian (thường là khoảng 60 µs). Khi truyền dữ liệu, phương pháp mã hóa độ rộng xung được sử dụng, gợi nhớ đến mã Morse: trong một đoạn thời gian, trạng thái logic 16,6 dài hay ngắn trên đường truyền sẽ xác định giá trị của bit được truyền. Tốc độ truyền dữ liệu lên tới XNUMX kbit/giây được cung cấp. Việc đồng bộ hóa phân đoạn thời gian trong quá trình ghi được thực hiện bởi cạnh âm của tín hiệu do thiết bị chính tạo ra. Để chuyển một mức logic sang Bộ nhớ cảm ứng, thiết bị chủ sẽ giải phóng dòng sau khi gửi tín hiệu đồng hồ; để ghi số 6 logic, thiết bị chủ sẽ duy trì trạng thái dòng thấp trong toàn bộ phân đoạn thời gian (Hình XNUMXa). Chu kỳ ghi được mô tả được lặp lại cho mỗi bit lệnh được truyền đi.
Khi bắt đầu chu kỳ đọc, thiết bị chính cũng truyền tín hiệu đồng bộ mức thấp đến đường truyền, sau đó nó nhả đường truyền và chuyển sang chế độ nhận. Hơn nữa, trong toàn bộ khoảng thời gian, trạng thái của đường dây đơn được xác định bởi thiết bị phụ - Bộ nhớ cảm ứng. Trong trường hợp này, mức logic được truyền ở mức cao và mức logic 8 được truyền ở mức thấp trên một đường dây trong toàn bộ phân đoạn thời gian. Thời gian tốt nhất để thiết bị chính lấy dữ liệu là 6 μs sau khi bắt đầu phân đoạn thời gian (Hình XNUMXb). Chu kỳ đọc bit đơn được lặp lại cho đến khi tất cả dữ liệu được đọc.
Vào cuối mỗi khoảng thời gian, master sẽ tạm dừng trao đổi (thời điểm phục hồi), giữ đường ở trạng thái cao. Có thể tạm dừng phiên giao tiếp trong khoảng thời gian bất kỳ giữa các phân đoạn thời gian trong khi vẫn duy trì trạng thái cao trên đường truyền. Trong tất cả các phiên giao tiếp, bit dữ liệu ít quan trọng nhất sẽ được truyền trước tiên. Đặc điểm thiết kế của Touch Memory Một số đặc tính độc đáo của Bộ nhớ cảm ứng được cung cấp nhờ vào thân máy khác thường. Tinh thể bộ nhớ và pin lithium thu nhỏ được gắn trong vỏ thép không gỉ kín có đường kính 16 mm và độ dày 5,8 mm (vỏ F5) hoặc 3,2 mm (vỏ F3). Vỏ thép được sử dụng để làm các tiếp điểm điện. Thân máy có thiết kế tương tự thân pin nút. Nó bao gồm một vành có đáy và nắp cách điện. Không giống như các vi mạch thông thường, việc truy cập vào nội dung bộ nhớ của thiết bị chỉ được thực hiện thông qua hai đường: tín hiệu mặt đất và tín hiệu hai chiều. Vành và đáy tượng trưng cho điểm tiếp đất và nắp đóng vai trò là điểm tiếp xúc tín hiệu (Hình 7a). Vỏ có thể chịu được hơn 1 triệu kết nối cơ học mà không bị hao mòn đáng kể.
Để đọc dữ liệu từ các thiết bị Bộ nhớ cảm ứng, người ta sử dụng thiết bị tiếp xúc Touch Probe (đầu dò), là một bộ phận cơ khí bao gồm hai bộ phận kim loại được đóng dấu cách nhau bằng chất điện môi. Hình dạng của đầu dò được chế tạo sao cho vừa khít với thân tròn của thiết bị. Trong trường hợp này, khu vực lõm vào ở giữa đóng vai trò là điểm tiếp xúc tín hiệu và vành của nó đóng vai trò là điểm tiếp đất (Hình 7b).
Kích thước nhỏ của Touch Probe cho phép nó được tích hợp trực tiếp vào bộ điều khiển vi xử lý cầm tay, gắn vào bất kỳ bề mặt nào hoặc được sử dụng như một thiết bị cầm tay độc lập. Tương tác với thiết bị được đảm bảo bằng cách chạm trong giây lát vào đầu dò và thân Bộ nhớ cảm ứng sao cho phần dưới của thiết bị tiếp xúc với khu vực lõm vào giữa của đầu dò và vành tiếp xúc với bề mặt bên của đầu dò. Sử dụng thiết kế giao diện điện đơn giản, Bộ nhớ cảm ứng có độ bền cơ học cao vì không có chân cắm hoặc điểm tiếp xúc nào có thể bị hỏng. Độ tin cậy Một trong những ưu điểm chính của Bộ nhớ cảm ứng so với các loại mã định danh khác là độ tin cậy cao. Các thiết bị Touch Memory có thể chịu được cú sốc cơ học 500 g, rơi từ độ cao 1,5 mét xuống sàn bê tông, tải trọng 11 kg trên cơ thể, không tiếp xúc với từ trường và tĩnh điện, môi trường công nghiệp và hoạt động ở nhiệt độ phạm vi từ -40'C đến +85'C cho DS 1990 và từ -20'C đến +85'C cho tất cả các thiết bị khác trong dòng DS. Kết luận Thiết kế vỏ độc đáo và giao diện điện đơn giản của Bộ nhớ cảm ứng có thể mở rộng đáng kể phạm vi ứng dụng của mã định danh điện tử so với các phương tiện truyền thống và trong một số hệ thống, có thể thay thế chúng. Việc triển khai công nghệ Bộ nhớ cảm ứng ở CIS khác biệt đáng kể so với việc triển khai các hệ thống có số nhận dạng thông thường. Trong khi các hệ thống thẻ từ, mã vạch và hiện đại hơn có thẻ vi xử lý được mua hoàn toàn ở nước ngoài thì toàn bộ thiết bị, phần mềm dành cho hệ thống có Touch Memory đều do các doanh nghiệp trong nước phát triển và sản xuất. Con đường này rẻ hơn đáng kể và hứa hẹn hơn, vì một mặt, nó cho phép bạn tận dụng tiềm năng cao của các nhà phát triển trong nước và dễ dàng điều chỉnh hệ thống theo yêu cầu của các ứng dụng cụ thể, mặt khác, nó giúp bạn có thể thực hiện một bước nhảy vọt về công nghệ, đưa ra công nghệ tiên tiến nhất trong thời gian ngắn. Thiết bị Bộ nhớ cảm ứng được sử dụng rộng rãi nhất trong các hệ thống kiểm soát quyền truy cập vật lý vào cơ sở, tòa nhà và quyền truy cập vào tài nguyên thông tin, thiết bị, trong hệ thống thanh toán điện tử không dùng tiền mặt, nhận dạng tự động sản phẩm và đồ vật. Tác giả: E. Zlotnik; Xuất bản: N. Bolshakov, rf.atnn.ru Xem các bài viết khác razdela Đài thiết kế nghiệp dư. Đọc và viết hữu ích bình luận về bài viết này. Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất: Một cách mới để kiểm soát và điều khiển tín hiệu quang
05.05.2024 Bàn phím Primium Seneca
05.05.2024 Khai trương đài quan sát thiên văn cao nhất thế giới
04.05.2024
Tin tức thú vị khác: ▪ Bộ vi điều khiển 16 bit thuộc họ HCS12X ▪ Sà lan với động cơ điện hydro ▪ Dải Ngân hà lớn hơn cả suy nghĩ Nguồn cấp tin tức khoa học và công nghệ, điện tử mới
Tài liệu thú vị của Thư viện kỹ thuật miễn phí: ▪ phần của trang web Giao thông cá nhân: đất, nước, không khí. Lựa chọn bài viết ▪ bài viết của Benjamin Disraeli. câu cách ngôn nổi tiếng ▪ bài báo Ngôi làng nào có diện tích gần 10 triệu mét vuông. km? đáp án chi tiết ▪ bài Húng long não. Truyền thuyết, canh tác, phương pháp áp dụng ▪ bài viết Tiền tố tremolo cho guitar điện. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện ▪ bài viết Cài đặt tụ điện. Sự bảo vệ. Bách khoa toàn thư về điện tử vô tuyến và kỹ thuật điện
Để lại bình luận của bạn về bài viết này: Tất cả các ngôn ngữ của trang này Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web www.diagram.com.ua |