Embed Size (px)
Citation preview
Sistem de control al accesului cu dispozitive
iButton
1
Introducere.......................................................................................................... 5
Capitolul 1. Noţiuni generale legate de sistemele de acces…………………...7
1.1Admiterea şi controlul accesului…………………………………….…….10
1.2Identificarea persoanelor…………………………………………………..10
1.3Componentele unui sistem de control……………………………………..11
1.3.1. Cartele…………………………………………………………………....12
1.3.2.Cititoarele.……………………………………………………………......14
1.4. Comunicaţiile folosite între server acces şi terminale…………………..15
1.4.1. Standardul RS232……………………………………………………….17
Capitolul2.
Aspecte teoretice privind sisteme de acces si dispozitive iButton…………..20
2.1Sisteme de control acces.( iButton)………………………………………..20
2.1.1Echipamente folosite..................................................................................22
2.1.2 Schema bloc pentru aplicatia cu PC……………………………………23
2.2.Dispozitive şi circuite specifice utilizate in sistem.....................................24
2.2.1Cheile iButton DS1990A............................................................................25
2.3Cheia iButton cu memorie de 64Kbiţi DS1996...........................................28
2.4 Componente utilizate in system…………………………..…………….....34
2.4.1. Receptorul Blue-Dot cu cablu şi conector RJ11, tip DS1402D.............34
2.4.2 Adaptorul USB (Universal Serial Bus) DS9490R...................................35
2.4.3Adaptorul COM DS9097U.........................................................................36
2.5.Magistrala 1 – Wire......................................................................................37
2
2.5.1.Informaţii generale....................................................................................37
2.5.2Cerinţe DC....................................................................................................38
2.5.3. Cerinţe AC..................................................................................................38
2.5.4. Scrierea sloturilor de timp........................................................................39
2.5.5. Interfaţa RS 232………………………………………………………,…40
2.5.6. Convenţiile RS232 ....................................................................................,40
2.5.7. Modelul hardware simplificat...................................................................41
2.5.8 Comunicarea prin 1-Wire..........................................................................42
2.5.9. Circuite pentru interfeţa RS232...............................................................42
Capitolul3. Arhitectura Sistemului.................……...…………………………44
Figura 3.1 Arhitectura sistemului…………………………………………......44
3.2Componenta periferica (adaptor + dispozitiv iButton)...............................45
3.2.1 Trusa aplicatie sistem programabil cu iButton........................................45
3.3Componenta PC..............................................................................................46
3.3.1Protocol de comunicatie PC -Adaptor, Adaptor- PC...............................47
3.4 Program pentru autentificare cu chei prememorate………………….….47
3.4.1Modul de functionare……………………………………………………..48
Capitolul 4. Concluzii…………………………………………………………..49
Bibliografie……………………………………………………………………...51
3
Introducere
Un sistem de control al accesului este un grup de echipamente care lucrează
împreună având rolul de a limita accesul persoanelor în diferite obiective de
importanţă deosebită (fie ele bănci, clădiri de birouri, întreprinderi sau spaţii
comerciale) la momente diferite de timp,contribuind în acest fel la mărirea
gradului de securitate. Restricţionarea se poate face în funcţie de drepturile de
acces ale persoanelor, facilitând obţinerea de situaţii şi rapoarte privind prezenţa,
circulaţia şi răspândirea persoanelor în zonele de securitate ale
obiectivului,înregistrarea orelor de sosire, respectiv de plecare a angajaţilor.
Cu toate că pe plan mondial sunt dezvoltate în continuare noi tipuri de
echipamente,lucrarea de faţă descrie anumite tehnologii disponibile la momentul
actual, principiile fundamentale pentru toate aceste dispozitive electronice
rămânând, în general, aceleaşi.
Soluţiile de control acces şi pontaj electronic sunt destinate tuturor companiilor şi
organizaţiilor care urmăresc gestionarea automată a intrărilor şi ieşirilor
oamenilor în anumite zone în scopul asigurării securităţii, a evidenţierii timpului
de lucru, prezenţei la locul de muncă.
Lucrarea de faţă este menită să prezinte un astfel de sistem de control al accesului.
Sistemul va fi capabil să identifice personalul într-o baza de date, pe baza unor
chei de identificare, precum şi să stabilească, în funcţie de drepturile pe care le are
un utilizator, dacă acesta are sau nu acces în obiectiv. Totodată se va păstra un
jurnal, al intrărilor şi ieşirilor din obiectiv, sistemul putând fi cu uşurinţă folosit ca
şi soluţie de pontaj.
4
Lucrarea este structurată în 4 capitole care acoperă tematica propusă:
Capitolul 1 tratatează câteva chestiuni fundamentale legate de sistemele de
supraveghere şi sunt prezentate diverse metode de identificare a persoanelor.
Deasemenea acest capitol conţine o prezentare a diverselor componente ale unui
sistem de acces.
Capitolul 2 Aspecte teoretice privind sisteme de acces si dispozitive iButton Este
prezentată arhitectura sistemului împreună cu parţile componente, sistemul de
dezvoltare folosit, modelul de interogare a terminalelor.
Capitolul 3 este dedicat implementării sistemului. Începe cu descrierea structurii
aplicaţiei server acces, părţile componente, diagramele de clase. În continuare este
descrisă aplicaţia care rulează pe PC împreună cu modul de funcţionare a acesteia.
În încheiere este prezentata interfata grafica si modul de functionare.
Capitolul 4, final, conţine câteva concluzii.
Bibliografie
5
Capitolul 1. Noţiuni generale legate de sistemele de acces:
Supravegherea activităţii în orice acţiune umană trebuie să pornească de la o
analiză a factorilor de risc care o pot influenţa. Această acţiune presupune
identificarea atât a factorilor de risc potenţiali, cât şi a măsurilor de prevenire sau
de minimizare a efectelor. Orice astfel de măsură trebuie să ţină cont de factorii
economici şi organizatorici, de determinare a cuantumului pierderilor sau alte
daune posibile, respectiv de cheltuielile necesare pentru implementarea măsurilor
de protecţie respective.
Factorii de risc luaţi în considerare, trebuie să prevină, în primul rând,
pierderile materiale sau nemateriale (obiecte fizice, respectiv informaţii,
proprietatea intelectuală dar şi imaginea publică, credibilitatea sau atmosfera
relaţiilor umane din colectivul respectiv).
Pierderile de orice natură pot fi provocate, fie de distrugeri voluntare sau
involuntare (din cauze umane – culpă sau neglijenţă, ori din cauze naturale:
incendiile, cutremurele, inundaţiile etc), fie datorită unor sustrageri sau altor acte
voite de distrugere.
Cele mai numeroase evenimente sunt produse însă de acte criminale:
sustrageri,distrugeri voluntare, atacuri, sabotaje . Pentru fiecare din aceste cauze
se stabileşte o configuraţie optimă a sistemului, zonele expuse atacului ori
punctele vulnerabile din sistemul de supraveghere, în final ajungându-se la un
compromis care să satisfacă cât mai multe cerinţe de securitate în condiţiile unor
costuri minime.
6
Un sistem de supraveghere optim trebuie să ţină cont de o serie de factori care
permit prevenirea evenimentelor şi minimizarea efectelor negative:
•mobilul autorului (câştig propriu direct sau indirect, material ori moral);
•manifestările posibile (distrugeri sau sustrageri de bunuri sau informaţii,
dereglarea procesului normal de funcţionare al instituţiei, influenţe negative
asupra angajaţilor proprii datorită bănuielilor, afectarea imaginii publice);
•factori favorizanţi (procedurali, organizatorici, constructivi, lipsa instalaţiilor de
supraveghere şi control, de dotare, materiali, manageriali)
•zonele vitale (valoarea bunurilor sau informaţiilor din diferite zone,
vulnerabilitatea canalelor de comunicaţie, vulnerabilitatea personalului propriu)
•formele de atac posibile:
-vulnerabilitatea zonelor vitale (atac în forţă sau pătrundere discretă,accesibilitate,
căi de acces, personal şi dotări existente pentru protecţie,proceduri de funcţionare
şi pază);
- programul de lucru al zonelor vitale (atac de zi sau de noapte).
Structura ierarhizată a unui sistem de securitate este prezentată în figura 1.1 iar în
figura
1.2 este descrisă organizarea fizică particularizată a unui astfel de sistem.
7
Figura 1.1 Structura ierarhică unui sistem de securitate
Figura 1.2 Organizarea unui sistem de securitate
8
Mecanismul de securitate fizică, ca parte componentă a mecanismului de
securitate a unei instituţii are ca scop principal detecţia, întârzierea şi stoparea
(anihilarea) unei acţiuni ostile sau a unei situaţii periculoase. El reuneşte
mecanisme cu rol de barieră fizică, detecţie la efracţie şi incendiu, de control
acces, de supraveghere cu camere TV, precum şi mecanisme de alarmare,
intervenenţie şi stingere a incendiilor.
1.1. Admiterea şi controlul accesului:
Un sistem de control al accesului este un grup de echipamente care lucrează
împreună având rolul de a limita accesul persoanelor în diferite obiective de
importanţă deosebită (fie ele bănci, clădiri de birouri, întreprinderi sau spaţii
comerciale) la momente diferite de timp,contribuind în acest fel la mărirea
gradului de securitate. Restricţionarea se poate face în funcţie de drepturile de
acces ale persoanelor, facilitând obţinerea de situaţii şi rapoarte privind prezenţa,
circulaţia şi răspândirea persoanelor în zonele de securitate ale
obiectivului,urmărirea traseelor parcurse de aceştia, depistarea eventualelor
probleme prin identificarea celor care au patruns într-o zona de control.
De asemenea, acest sistem se poate folosi chiar şipentru calcularea salariilor.
1.2. Identificarea persoanelor:
Admiterea accesului este o activitate care constă în identificarea unei persoane
cu o bază de date de cunoştinţe, pentru permiterea sau interzicerea pătrunderii în
obiectivul controlat.
Multe sisteme informatice presupun utilizarea unor baze de date care conţin date
de identificare personală. Pentru a asocia univoc aceste date cu persoana propriu-
zisă, este necesară stabilirea unui algoritm eficient de identificare. Scopul acestor
9
sisteme de identificare constă în stabilirea unor proceduri, simple şi economice,
cu siguranţă suficient de ridicată, astfel încât organizaţiile care sunt obligate să
lucreze cu persoane fizice, să aibă o metodă sigură de identificare, pentru a se
minimiza riscurile organizaţiei, elimina orice încercare de substituire de identitate,
de folosire de identităţi multiple sau de evitare a anonimităţii. Astfel, instituţia se
protejează împotriva accesului unor persoane care pot avea intenţii clandestine, îşi
asigură unele puncte sensibile împotriva unor atacuri din exterior sau interior sau
măcar păstrează o înregistrare cu identitatea persoanei care a avut acces în zonele
respective.
1.3. Componentele unui sistem de control:
Marea majoritate a sistemelor de acces constau în câteva componente de
bază,prezentate în continuare.
1.3.1. Cartele:
Cartelele sau cardurile (termen mai nou introdus) sunt elementele individuale
de identificare ale indivizilor. Ele se găsesc într-o mare varietate de tehnologii şi
formate:
a. coduri de bare;
b. bandă magnetică;
c. cartelă de proximitate;
d. cartelă Wiegand;
e. cartelă inteligentă (Smart card);
a. Coduri de bare:
Cartelele cu cod de bare au apărut şi s-au dezvoltat ca urmare a necesităţii unui
system pentru identificarea mărfurilor în transporturi, depozite, magazine etc.
Legătura dintre informaţia asupra produsului şi stocarea acesteia în baza de date
este locul unde intervin codurile de bare. Fiind practic cel mai vechi sistem de
identificare electronică, sistemele cu cod de bare au migrat de la identificarea
10
obiectelor, la identificarea persoanelor, acestea fiind prezente pe unele acte de
identificare.
Cartelele cu cod de bare conţin o serie de linii de diferite grosimi şi amplasate la
diferite distanţe, astfel încât să formeze un cod.
Cărţile de identitate cu cod de bare sunt printre cele mai economice sisteme,
întrucât codul este inscripţionat direct prin tipărire pe cartelă, citirea lui făcându-
se cu ajutorul unui creion optic.
b. Dispozitive cu banda magnetică:
Identificarea cu ajutorul cartelelor personale de identitate a început să fie
dezvoltată de marile societăţi bancare pentru mijloacele de plată fără numerar.
Cartela cu bandă magnetică este formată din actul propriu-zis, pe care sunt
prezentate în clar o serie de informaţii de identificare (nume, diverse coduri etc.),
la care este ataşată o bandă magnetică unde se memorează anumite informaţii
suplimentare necesare pentru identificare.
Faţă de sistemul cu cod de bare, cartelele cu bandă magnetică prezintă avantajul
că informaţia nu este afişată implicit, fiind mai greu de reprodus sau de falsificat.
Cu excepţia identificării posesorului contului curent la societatea bancară,
cartelele cu bandă magnetică mai sunt folosite şi ca modalităţi de plată fără
numerar în diverse situaţii:transport în comun, servicii telefonice, abonament la
televiziunea prin cablu,canale TV satelit cu abonament etc.
c. Cartele de proximitate:
Sistemul de recunoaştere cu cartele de proximitate este cel mai performant din
seria de sisteme credit card, în sensul că este singurul echipament care este
11
capabil să detecteze şi identifice cartela, fără să fie necesar ca aceasta să fie
introdusă într-un cititor special.
Astfel,persoana poate fi identificată chiar dacă cartela de proximitate este păstrată
în portmoneu sau poşetă.
Pentru citirea cartelelor de proximitate sunt folosite mai multe tehnici care, în
principal, trebuie să evite folosirea unor surse de alimentare pentru card.
Principiul de funcţionare al sistemului cu cartele de proximitate foloseşte un
cuplaj electrostatic, electromagnetic sau magnetic între cititor şi cartelă. Energia
produsă de cititor este captată de cartelă şi este folosită pentru alimentarea
circuitelor. O dată ce este alimentat cu energie, circuitul ROM (sau EEROM)
instalat în cartelă, generează o secvenţă de impulsuri care constituie codul
cartelei, unic pentru organizaţia respectivă. Secvenţa de impulsuri modulează o
purtătoare radio care este emisă de cartelă şi recepţionată de cititor. Acesta
demodulează purtătoarea şi obţine codul cartelei, luând decizia de permitere a
accesului,înscrierea în baza de date a orei de acces etc.
Uneori distanţa de maxim 50 cm atinsă de cartelele fără alimentare este
insuficientă şi,în consecinţă, au fost dezvoltate şi cartele de proximitate cu
alimentare proprie, acestea având dimensiuni mai mari.
Figura 1.5 Structura cititorului şi a cartelei cu alimentare cu unde radio
Datorită uşurinţei în exploatare, fiabilităţii ridicate a sistemului de identificare şi
preţului convenabil, cartelele de proximitate sunt cele mai utilizate dispozitive de
identificare,majoritatea organizaţiilor private folosindu-le pentru controlul şi
admiterea accesului.
12
d. Cartele Wiegand:
Cartelele Wiegand conţin firişoare metalice înglobate în cartelă şi dispuse într-un
anumit format (asemanator cu codul de bare).
Când o cartelă Wiegand este trecută prin faţa unor câmpuri magnetice generate de
bobina cititorului, fiecare firişor metallic reacţionează inducând în bobina
cititorului pulsuri electromagnetice,interpretate ca 1 sau 0.
Există mai multe formate de codare a cartelelor Wiegand (de la 25 biţi până la 40
biţi).
e. Dispozitive cu chei cartelă inteligentă (Smart card):
Alături de cartelele de proximitate, cartelele inteligente sunt cele mai sigure
dispozitive de personalizare a cartelelor.
SmartCardurile conţin un microprocessor, localizat pe exteriorul cartelei, ce poate
gestiona o mare cantitate de informaţie.
Ele au avantajul că, spre deosebire de cartelele de proximitate, fiind realizate cu o
memorie care poate fi ştearsă şi scrisă electric de mii de ori (EEROM –
Electrically Erasable Read Only Memory) informaţiile păstrate de ea pot fi
schimbate de fiecare dată când este accesată, fiind dificil de copiat sau falsificat.
Mai mult, circuitul EEROM utilizează un protocol special, pseudoaleator, pentru
iniţializarea scrierii, protocol deocamdată bine protejat şi care nu este decât la
îndemâna producătorilor sistemului.Smart Card-ul are şi o capacitate de
memorare mai ridicată faţă de celelalte sisteme:standard pot păstra 512 caractere,
dar există şi circuite care înregistrează 2048 caractere,echivalentul informaţiei
scrise pe o pagină A4.
Dezavantajul lor constă în preţul ridicat.
1.3.2. Cititoarele:
13
Cititoarele citesc informatia de pe cartele şi o transmit către un echipament de
decizie:PC(personal computer).Ele există într-o mare varietate de forme, mărimi
şi caracteristici funcţionale –de exemplu citioare cu tastatură, combinate cu
posibilităţi de citire a amprentei etc.
1.4. Comunicaţiile folosite între server acces şi terminale:
Magistralele seriale se utilizează ca suport pentru transferul de informaţii între
calculatoare sau între componentele autonome ale unui sistem de calcul.
Caracteristica principală a oricărei magistrale seriale este transmisia secvenţială,
bit cu bit, a informaţiilor,folosindu-se un numar redus de semnale (linii de
comunicaţie). În contrast, o magistrală paralelă permite transferul simultan al mai
multor biti (8, 16, 32), folosind în acest scop mai multe linii de date. În principiu
transmisia serială asigură o viteză de transfer mai redusă, în comparaţie cu
transmisia paralelă, însă este mai economică (numar mai redus de linii de
transmisie), iar distanţa maximă de transfer este semnificativ mai mare.
Magistralele seriale pot fi clasificate dupa mai multe criterii :
a. dupa modul de sincronizare :
- transfer sincron - se utilizează un semnal explicit de ceas (de sincronizare)
pentru specificarea momentului în care un bit de date este valid
- transfer asincron - nu se utilizează semnal de ceas, sincronizarea între unitatea
emitentă şi cea receptoare se face în mod implicit pe baza structurii specifice a
datei transmise
14
b. dupa lungimea blocului de date transmis :
- transfer pe octet
- transfer pe bloc (numar mai mare de octeţi)
c. după numarul de unităţi comunicante:
- transfer serial de tip punct-la-punct : legatura se realizează între două
echipamente
- transfer serial multipunct : legatura se realizează simultan între mai multe
echipamente,din care la un moment dat unul transmite şi restul ascultă
d. după direcţia de transfer:
- transfer unidirecţional (într-un singur sens)
- transfer bidirecţional sau « full duplex » (simultan în două sensuri)
- transfer bidirecţional pe o singură linie sau « half duplex » (se transmite pe rând
încele două direcţii)
e. după domeniul de utilizare:
- canale de comunicaţie serială – folosite pentru interconectarea unor echipamente
inteligente (ex : calculatoare, imprimantă , consolă ) prin legatură punct-la-punct.
– reţea de comunicaţie – folosită pentru asigurarea comunicaţiei multipunct între
un set de echipamente de calcul (observaţie : într-o accepţiune mai restrânsă
reţelele de comunicaţie nu fac parte din clasa magistralelor seriale) [10]
Transferul serial se realizează pe baza unui set de reguli care alcătuiesc protocolul
de comunicaţie. Două echipamente care comunică pe o magistrală serială (canal
serial) trebuie să respecte acelaşi protocol şi aceeaşi parametri de transmisie (ex :
viteza de transfer, mod de sincronizare, lungimea blocului de date, etc.).
Pentru a asigura interoperabilitatea între diferite echipamente realizate de diverşi
producători, s-au definit o serie de standarde internaţionale, care specifică :
- modul de transmisie a datelor (sincron/asincron),
- modul de structurare a datelor transmise (octet, bloc),
15
- viteza de transmisie,
- mecanismele de detecţie şi corecţie a eventualelor erori
- tipul semnalelor folosite pentru transmisie ( tensiune, curent, tensiune
diferentială,etc.)
- mecanismele de sincronizare a echipamentelor comunicante (ex : protocol
XON/XOFF,
sincronizare prin semnale explicite, etc.)
- tipul de conectori folosiţi
- natura şi parametri fizici ai mediului de transmisie (ex : cablu bifilar torsadat,
cablu coaxial, fibră optică, etc.)
1.4.1. Standardul RS232:
Este cel mai cunoscut şi utilizat standard de comunicaţie serială asincronă.
El a fost definit de mai multe organisme internationale de standardizare sub
diferite nume: IEC232,CCITT-V24, RS232C. Iniţial standardul a fost conceput cu
scopul de a permite conectarea unui terminal inteligent la un calculator central
printr-o legatură telefonică. Standardul precizează interfaţa dintre un echipament
de calcul (DTE- Data Terminal Equipment) şi adaptorul său la linia telefonică
(DCE- Data Circuit-terminating Equipment), cunoscut şi sub numele de modem
(Modulator/Demodulator). Interfaţa permite comunicaţia serială bidirecţională
între cele doua echipamente, şi este simetrică la cele doua capete ale liniei.
Ulterior specificaţiile acestei interfeţe s-au folosit pentru a realiza legături seriale
între diverse echipamente fara a se mai folosi un modem.
Principalele precizari ale standardului RS232 se referă la :
- modul de transmisie : serial asincron, bidirectional (pe două linii de date
separate)
- codificarea informaţiilor binare : prin nivele de tensiune sau curent (buclă
decurent)
16
- 1 logic – (-3V … -15V)
- 0 logic – (+3V…-15V)
- structura informaţiei elementare transmise :
- un bit de start (0 logic)
- 5-8 biţi de date
- 0-1 bit de paritate (paritate pară sau impară)
- 1-2 biţi de stop (1 logic)
Tabel 1.1 Structura unui caracter transmis conform standardului RS232
- semnale utilizate pentru transmisia de date şi pentru controlul fluxului de date
- tipul de conectori folosiţi (RK 25, mufă şi soclu) şi poziţia semnalelor pe pinii
conectorilor
- modul de interconectare a semnalelor la cele două capete ale unui cablu de
transmisie
- viteza de transmisie (110, 300, 600, 1200, 2400, 4800, 9600, 19200 bauds)
- reguli de control al fluxului de date (control hardware – protocolul DTR/DSR
sau software - protocolul XON/XOFF)
În cazul transmisiei seriale asincrone, sincronizarea între unitatea emitentă şi cea
receptoare se realizează la inceputul fiecarui caracter prin bitul de start (0 logic).
17
De precizat că în repaus linia este în 1 logic. Citirea datelor se face secvenţial, la
jumătatea intervalelor de bit care urmează bitului de start. Protocolul asigură
citirea corectă a datelor chiar şi în cazul în care există mici diferenţe (sub 2%)
între frecvenţa de emisie şi cea de citire a datelor. Această sincronizare nu s-ar
pastra în cazul în care lungimea datelor utile ar fi mai lungă. Pentru controlul
fluxului de date transmise se poate utiliza un protocol hardware sau unul software.
În primul caz se utilizează semnale explicite (grupul de semnale DTR/DSR sau
RTS/CTS)prin care unitatea receptoare poate să oprească temporar fluxul de date
transmis. În acest fel se poate sincroniza frecvenţa de emisie a datelor la viteza de
prelucrare a unităţii receptoare.
A doua metodă nu utilizează semnale de control ; în schimb foloseşte un set de
coduri speciale prin care poate să oprească (codul XOFF) sau să repornească
(codul XON) fluxul de date. Această metodă se poate utiliza numai la
transmiterea unor date în codificare ASCII. La transmisia binară codurile de
control ar putea sa fie prezente în datele de transmis.
18
2. Aspecte teoretice privind sisteme de acces si dispozitive iButton.
2.1Sisteme de control acces.( iButton)
Primele chei inteligente au fost cele legate de codurile de acces. Primele coduri de
acces erau introduse cu ajutorul unei tastaturi. Acelaşi cod de acces putea fi folosit
de mai multe persoane fără a se şti identitatea persoanei care l-a folosit. Pentru o
codare optimă era nevoie de un cod cu mai multe cifre ceea ce făcea ca
utilizatorul să piardă timp la introducerea codului.
O următoare etapă în evoluţia cheilor inteligente au fost cartelele magnetice sau
cu coduri de bare. Cartela asigură accesul a doar unei singure persoane
(deţinătorului). Citirea era aproape instantanee fără intervenţia operatorului
uman.Totuşi şi acest tip de chei avea limitări:
Nu putea stoca informaţii importante despre posesor având capacitate redusă de
codare;
- Informaţia nu putea fi modificată fără schimbarea cartelei;
- Nu permitea stocarea temporară de date pe cartelă;
- Necesitau sisteme relativ complicate pentru citirea magnetică sau optică.
Au fost dezvoltate chei la care identificarea se face prin apăsare (atingere). Pentru
a folosi un dispozitiv de identificare prin apăsare e necesar ca legătura dintre
dispozitive să se facă uşor, prin cât mai puţine terminale şi să nu depindă de
orientarea dispozitivelor de citire, cât mai simplu şi ieftin. Astfel, firma Dallas
Semiconductor a realizat cele mai simple chei inteligente ce nu necesită decât
19
două contacte unul de masă şi unul de date, chei cunoscute sub denumirea de
iButton.
Criteriile care stau la baza alegerii soluţiei concrete pentru prezentul proiect sunt
în acord cu cerinţele specifice sistemelor din această categorie, care s-au impus în
domeniu, pornind de la ideea că în astfel de sisteme este foarte importantă atât
securizarea cât şi fiabilitatea în condiţii grele de lucru.
Din acest punct de vedere, alegerea dispozitivelor aşa-numite iButton constituie o
alegere potrivită, argumentul principal in justificarea soluţiei adoptate fiind
fiabilitatea deosebită a acestora, dovedita in timp.
Inovaţie Dallas Semiconductor (acum Maxim), un iButton este in fapt un cip
încapsulat într-o carcasă din oţel inoxidabil. Ceea ce este comun tuturor
dispozitivelor iButton, este numărul de înregistrare absolut unic.
Datorită unicităţii sale şi durabilităţii oţelului inoxidabil, informaţia continută
poate fi transportată oriunde de către o persoană ori un obiect. Butonul de oţel
poate fi montat teoretic oriunde, deoarece rezistă la condiţii grele, în interior ori
exterior. Este suficient de durabil pentru a fi atasat la o legatură cu chei, inel, ceas,
pandantiv, sau alte obiecte personale, şi poate fi folosit zilnic în aplicaţii cum ar fi
20
controlul accesului în clădiri, la computer sau echipamente electronice. Interfaţa
de comunicatie este redusă la o singura linie de date, plus masa de referinţă,
utilizând protocolul pe 1 fir (1-Wire).
1-Wire este un sistem care are o singura magistrala master şi una sau mai multe
slave. iButton-ul este un dispozitiv de tip slave.
2.1.1Echipamente folosite:
-PC
-Cheie iButton DS1996
- Receptor Blue Dot DS1402D cu Cablu RJ11
-Adaptor 1Wire/USB,port USB
-Adaptor 1Wire/COM,port RS232
Sistemul transferă datele prin modulul de comunicaţie la un calculator central
unde se realizează o bază de date generală.
În cazul în care zona deservită de mai multe sisteme de limitare a accesului este
mare iar sistemele nu se pot conecta toate la un calculator central atunci folosirea
iButton de către o persoană duce la înscrierea în aceasta a momentului accesării
zonei respective. La prima conectare a iButton la un sistem de limitare a accesului
conectat la calculatorul central datele înscrise în iButton sunt transferate
calculatorului.
Se poate şti astfel când, cine şi unde a pătruns în cazul apariţiei unor fenomene
deosebite,costul relativ scăzut al iButton îl face foarte folosibil în diverse alte
aplicaţii
21
2.1.2 Schema bloc pentru aplicatia cu PC.
22
23
2.2. Dispozitive şi circuite specifice utilizate in sistem
Indiferent de tip, toate dispozitivele iButton au cateva caracteristici comune. In
primul rand, acel numar unic de inregistrare, gravat şi pe capsula dispozitivului,
care este in fond un cod ROM cu lungimea de 64 biţi (8 octeţi). Primii 8 biţi sunt
codul familiei 1-Wire. Urmatorii 48 biţi sunt codul unic al numarului de serie
serial number.Ultimii 8 biţi sunt CRC-ul pentru primii 56 biţi.
Pe scurt,caracteristica comuna dispozitivelor iButton sunt urmatoarele:
-Numarul de inregistrare unic de 64 biţi inscripţionat individual, asigura selecţia
fara erori a dispozitivului si o absoluta trasabilitate deoarece nu exista doua
dispozitive identice.
-Controller multidrop incorporat, pentru reţea 1-Wire.
-Identificare digitala prin contact momentan.
-Datele pot fi accesate pe durata fixarii pe obiect.
-Comunicare economica cu magistrala master, cu un singur semnal digital la
16.3kbps.
-Forma butonului este cu autocentrare cu forma de cupa a receptorului.
Cel mai ieftin dispozitiv iButton este DS1990A, care din punctul de vedere al
informaţiei stocate, nu conţine altceva decat numarul de înregistrare, de 64 biţi,
avand o paleta larga de aplicaţii, in principal in sisteme de control acces.
Dispozitivul iButton de tip DS1996, conţine in plus o memorie NVRAM de
65536 biţi (65Kbiţi).
2.2.1 Cheile iButton DS1990A
24
Pentru autentificarea utilizatorilor, in cadrul prezentului proiect se folosesc
chei iButton de tip DS1990A. Dispozitivul a fost creat pentru a se utiliza ca
numar de inregistrare electronica pentru identificare automata. Datele sunt
transferate serial prin protocolul 1-Wire care necesita un singur fir pentru date,
precum si linia de masa pentru retur.
Cheia iButton DS1990A este de fapt o memorie nevolatilă ce poate fi citită fără
un echipament sofisticat, poate memora până la 64 biţi de informaţie. Codul
propriu de identificare este absolut unic şi nu poate fi schimbat.
Echipamentul de citire este simplu şi mic deoarece iButton nu necesită energie
pentru a fi citit sau scris. Pentru transfer de date se foloseşte protocolul pe 1 fir (1
Wire).
Prin acest protocol pot comunica un dispozitiv „master” şi unul sau mai multe
dispozitive „slave”.
Configuratia pinilor pentru DS1990A este urmatoarea:
Dispozitivul poate fi citit in mai putin de 5 milisecunde şi poate funcţioa în gama
de tensiuni 2.8V-6.0V, la temperaturi între -40C si +85C.
25
Schema bloc a cheii DS1990A:
O trăsătură caracteristică este modul uşor de citire a memoriei interne a cheii prin
simpla atingere de receptorul Blue-Dot cu cablu şi conector RJ11, citirea facându-
se instantaneu.Accesoriile valabile pentru iButton-ul DS1990A pot fi montate pe
aproape orice obiect.
Fiecare DS1990A contine un cod ROM unic, cu lungimea de 64 biţi. Primii 8 biţi
sunt codul familiei 1-Wire. Următorii 48 biţi sunt codul unic al numarului de serie
(serial number). Ultimii 8 biţi sunt CRC-ul (cyclic redundancy check –
verificarea redundanţei ciclice) pentru primii 56 biţi.
26
Codul CRC 1-Wire este generat folosind un generator polinomial care contine un
registru de deplasare si porti SAU-ECLUSIV (XOR), asa cum se vede mai jos:
DS1990A işi ia energia necesară funcţionării de la linia IO, aşa cum se indică în
desenul de mai sus prin “PARASITE POWER”. Blocul “ROM FUNCTION
CONTROL” include interfaţa 1-Wire şi logica pentru implementarea comenzilor
necesare funcţionării memoriei ROM , care acceseaza cei 64 biţi inscrişi în
memoria ROM.
Registrul de biţi se iniţializată la 0. Apoi, începand cu cel mai puţin
semnificativ bit se va introduce bit cu bit Codul familiei. După introducerea celor
8 biţi din Codul familiei, va fi introdus numărul de serie.
După introducerea celui de-al 48-lea bit din numărul de serie registrul conţine
valoarea CRC-ului. După transferul celor 8 biţi ai CRCului, acesta resetează
registrul.
Verificarea redundanţei ciclice (CRC) este de fapt o funcţie concepută pentru a
detecta modificările accidentale ale datelor din computer. Acest tip de funcţii sunt
frecvent utilizate în reţele digitale şi dispozitive de stocare, cum ar fi unităţi de
hard disk. Un disozitiv CRC calculează secvenţa binară, cunoscută sub numele de
cod CRC sau doar CRC, pentru fiecare bloc de date şi le trimite sau le
înmagazinează împreună. În cazul în care un bloc este citit sau receptionat,
dispozitivul CRC repetă calculul; în cazul în care noul CRC nu se potriveşte (sau,
în unele cazuri, se pierde) cu cel calculat înainte, atunci blocul de date va conţine
27
o eroare şi dispozitivul poate lua măsuri corective, cum ar fi recitirea sau cererea
ca blocul să fie trimis din nou. Termenul CRC se poate referi la verificarea
codului sau la funcţia care îl calculează, care acceptă fluxuri de date de orice
lungime, dar întotdeauna ieşirea este o lungime fixă de cod. CRC-urile sunt
populare, deoarece acestea sunt simple pentru a fi puse în aplicare în hardware, de
asemenea sunt uşor de analizat matematic şi sunt deosebit de bune la detectarea
erorilor comune cauzate de zgomotul din canale de transmisie. CRC-ul a fost
inventat de W. Wesley Peterson şi publicat în 1961.
2.3Cheia iButton cu memorie de 64Kbiţi DS1996
Cheile iButton DS1996 sunt chei inteligente cu memorie nevolatilă de 65536
biţi (65Kbiţi). Acest tip de chei au o rată de transfer de 142 kbiţi pe secundă.
Memoria acestui tip de chei este partiţionată în pachete de 256 de biţi în ideea
trasnferării informaţiei sub formă de pachete.Integritatea datelor sunt asigurate cu
protocoale stricte de citire / scriere la fel ca şi la cheile iButton DS1990A. Ca şi
temperatură de operare se încadrează între -40 ° C şi 70 ° C. Un avantaj al acestor
chei este acela că au posibilitatea de a reţine informaţia pe o perioadă de peste 10
ani. Carcasa acestor tip de chei fiind relizată dintr-un oţel inoxidabil îi oferă
durabilitate în condiţii severe de mediu.
Configuratia pinilor pentru DS1996 este urmatoarea:
(Dimensiunile sunt exprimate în mm)
28
Primii 8 biţi din cei 64 reprezintă codul familiei, următorii 48 reprezintă numărul
de serie, iar ultimii 8 biţi reprezintă CRC-ul. DS1996 este un iButton de memorie
care se comportă ca o bază de date care poate fi uşor accesată cu un sistem simplu
hardware.
Memoria nonvolatila oferă o soluţie simplă pentru stocarea de informaţii vitale
referitoare obiectului ataşat de iButton. Datele sunt transferate serial, prin
intermediul 1-Wire care necesită doar un singur fir şi pământare. Datele sunt mai
întâi scrise într-o memorie de unde pot fi accesate din nou. După ce datele au fost
verificate, se va face o copie a acelei memorii. Acest proces asigură integritatea
datelor, atunci când se va modifica memoria. Un număr serial de 48 de biţi se va
introduce în fiecare cheie iButton DS1996 pentru a oferi o garanţie pentru fiecare
cheie în parte, mai mult de atât fiecare cheie este unică deoarece numarul serial
diferă de la cheie la cheie, în acest fel realizându-se o trasabilitate
absolută.Accesoriile permit cheii DS1996 montarea pe aproape orice suprafaţă,
plăci cu circuite imprimate.
Schema bloc de mai jos prezintă relaţiile dintre cele mai important secţiuni de
memorie ale cheii iButton DS1996.
DS1996 are trei componente principale:
1) 64 de biţi memorie ROM,
2) 256-biţi Scratchpad
3) 65536-biţi SRAM(64 Kbiţi)
29
Magistrala master trebuie mai întâi să furnizeze unul din cele şase comenzi ROM:
1) Citeşte ROM
2) Match ROM
3) Caută ROM
4) Skip ROM
5) Overdrive SkipROM sau Match ROM
După ce o funcţie de comandă este executată cu succes, funcţiile memoriei
devenind accesibile şi master-ul poate furniza una dintre cele patru funcţii de
comandă a memoriei.
Circuitul va furniza suficientă putere, atâta timp cât sunt întrunite condiţiile de
sincronizare şi cerinţele de tensiune din circuit.
Avantajele puterii parazite sunt două:
1) nu se va consuma putere pentru comenzile funcţiei ROM
2) în cazul în care bateria este epuizată citirea ROM se poate face în mod normal.
30
CRC-ul (verificarea redundanţei ciclice)este generat prin folosirea unui polinom
al unui registru de shiftare şi porţi XOR, prezentat în figura de mai jos:
Polinomul este identic cu cel al cheii iButton DS1990A: x8 + X5 + X4 + 1.
Regiştrii adreselor memoriei DS1996
DS1996 utilizează trei regiştrii de adresă, numiţi TA1, TA2 şi E / S:
Regiştrii TA1 şi TA2 trebuie să fie încărcaţi cu adresele în care vor fi scrise sau
datele care vor fi trimise la master printr+o comandă de citire. Registrul E/S
acţionează ca un numărător. Acesta este utilizat pentru a verifica integritatea
datelor scrise. Prin urmare, master-ul are doar acces de citire la acest registru.
Bitul 5 din registrul E/S, denumit PF sau "partial byte flag", este setat dacă mai
mulţi biţi sunt trimişi de master care ulterior pot fi stocaţi.5 biţi ai adresei ţintă vor
determina adresa în care vor fi stocate datele.
Această adresa este numită “byte offset”. Valoarea cea mai mare a registrului E/S
indică faptul că datele stocate au fost copiate în adresa de memorie.
Pentru a scrie date în cheia iButton DS1996 scratchpad-ul trebuie folosit ca
intermediar în vederea stocării datelor. În primul rând master-ul va emite datele ce
urmează a fi scrise. Master-ul va trimite o comandă pentru verificarea datelor.
31
Ca urmare DS1996 trimite Adresa TA1 şi TA2 şi conţinutul registrului E/S. După
ce master-ul a verificat datele, va trimite comanda de copiere a acestora. Odată ce
cheia iButton a primit biţii din registrul TA1, TA2 şi E/S va copia datele în locaţia
cerută de adresa ţintă.
Comanda Match ROM urmată de o secvenţă de 64 de biţi permite magistralei
master de a adresa o cheie specifică DS1996 pe o magistrală multidrop. Numai
DS1996 care se va potrivi exact cu secvenţa ROM de 64 de biţi va răspunde la
funcţie de comandă a memoriei ulterioare. Toate slave-urile care nu se potrivesc
cu secvenţa ROM de 64 de biţi vor aşteapta un impuls de Reset. Această comandă
poate fi utilizată cu unul sau mai multe dispozitive pe magistrală.
Skip ROM este o comandă care poate economisi timp permiţând magistralei
master accesarea funcţiilor memoriei fără a oferi codul ROM de 64 de biţi. Dacă
mai mult de un slave este conectat la magistrală şi o comandă de citire este emisă
în urma comenzii Skip ROM, se vor produce erori de date pe magistrală deoarece
toate slave-urile vor transmite simultan.
Search ROM este o comandă care permite magistralei master utilizarea unui
proces de eliminare pentru a identifica codul ROM de 64 de biţi al tuturor
dispozitivelor slave de pe magistrală. Procesul de căutare ROM este o simplă
rutină compusă din 3 paşi: citirea unui bit, citirea bitului complementar şi apoi
scrierea valorii bitului dorit. Magistrala master efectueaza aceşti 3 paşi simplii de
rutină pentru fiecare bit din ROM. După o trecere completă magistrala master ştie
conţinutul al ROM al unui dispozitiv. Restul de dispozitive şi codul ROM pot fi
identificate printr-o trecere suplimentară.
Skip ROM este comanda care poate economisi timp, permiţând magistralei
master accesarea funcţiei memorieii fără a oferi codul ROM de 64 de biţi. Toate
comunicarea precedentă acestei comenzi trebuie să aibă loc la o viteză a
implusului de reiniţializare de o durată de minim 480 μs, acest impuls va
iniţializa toate dispozitivele de pe magistrală la o viteză normală. (OD = 0). Când
este emisă această comandă pe o magistrală multidrop ea va configura toate
dispozitivele modul overdrive.
32
În momentul în care se va adresa un impuls de reset unui dispozitiv specific acesta
va fi urmat de o comandă Match ROM sau Search ROM. Aceasta va scurta timpul
procesului de căutare. Dacă mai mult de un slave este conectat la migistrală şi
comanda Skip ROM este urmată de o comandă de citire vor apărea erori pe
magistrala deoarece toate slave-urile vor transmite simultan.
Match ROM este comanda urmată de secvenţa ROM de 64 de biţi transmisă la
viteza overdrive, comandă ce permite magistralei master adresarea unui DS1996
pe o magistrală multidrop şi în acelaşi timp o va seta în modul overdrive. Numai
DS1996 care se va potrivi exact cu secvenţa ROM de 64 de biţi va răspunde
funcţiei memoriei ulterioare.
Toate slave-urile deja ajunse în modul overdrive de la o comandă anterioară
Match vor rămâne în modul overdrive. Toate celelalte slave-uri care nu se
potrivesc cu secvenţa ROM de 64 de biţi sau nu suportă modul overdrive vor
reveni la sau vor rămâne la o viteză normală şi vor aştepta in impuls de reset de
durată minimă de 480 μs.
Comanda Match ROM poate fi utilizată cu un singur sau mai multe dispozitive pe
magistrală.
33
2.4 Componente utilizate in sistem:
2.4.1. Receptorul Blue-Dot cu cablu şi conector RJ11, tip DS1402D
Caracteristici:
• transferul de date se face prin intermediul unui cablu spiralat de o lungime de
2.4m
• pad-urile receptorului sunt special adaptate pentru conectarea oricărui tip de chei
iButton
• acest tip de receptor poate fi folosit cu orice adaptor pentru port Dallas
Semiconductor
• receptorul blue dot utilizează patru tipuri de conectori: 1-Wire, RJ-11, iButton,
Touch-and-Hold Probe
• cablurile sunt concepute pentru a se conecta la orice tip de USB, port serial, port
paralel sau la orice adaptor 1-Wire.
• la receptorul blue dot se poate conecta orice iButton, dar poate reţine doar cheile
iButton versiunea F5, chei care necesită un timp mai mare pentru a fi citite decât
timpul aferent unei simple atingeri
Receptor Blue Dot: Cablu RJ11
34
2.4.2 Adaptorul USB (Universal Serial Bus) DS9490R
Caracteristicile acestui adaptor sunt viteza interfeţei seriale de 12Mbps,
interfaţa RJ 11 care permite conecatrea accesoriilor cum ar fi receptorul Blue-Dot
DS1402D folosit în cadrul acestei lucrări. O altă caracteristică a acestui adaptor
este aceea că recunoaşte toate dispozitivele iButton şi 1-Wire.
Configuraţia pinilor pentru DS9490R este următoarea:
Dimensiunile adaptorului DS9490R(mm):
DS9490R este o interfaţă USB între Receptorul Blue-Dot RJ11 şi reţelel 1-Wire.
DS1402D (Blue Dot) poate fi uşor de utilizat cu DS9490R pentru creaarea unui
cititor iButton utilizînd PC-ul. Software-ul pentru PC cu sistemele de operare
Windows 98, Windows 2000, Windows ME, Windows XP sunt accesibile foarte
uşor. Un alt tip de adaptor DS9490B face citirea cheilor iButton prin simpla
introduccere a cheii în locşul special al DS9490B fără a mai utiliza receptorul
Blue-Dot.
DS9490R şi DS9490B consuma 58mA în modul USB activ şi 0.5mA în modul
inactiv. DS9490R are puterea VBUS şi masa disponibile pe conectorul RJ11. În
modul activ curentul de la dispozitivul axtern este de 42mA.
35
Cu toate acestea, se recomandă folosirea unui curent de 25mA. Un circuit extern
poate detecta momentul în care modulul se află în modul inactiv prin
monitorizarea semnalului SUSO de la pinul 5 al conectorului RJ11. Când această
condiţie este îndeplinită, circuitul extern trebuie să intre într-o stare de putere
mică. Pinul SUSO a DS9490 are nevoie de montarea unei rezistenţe pull-up
pentru generarea unui semnal valid.
2.4.3 Adaptorul COM DS9097U
Acest adaptor funcţionează cu semnale bipolare precum şi cu semanle
unipolare logice. Este compatibil cu portul COM la tensiuni de la(±)5V la (±)
12V. o caracteristică a acestui adaptor este faptul că furnizează o tensiune pullup
de 5V pentru dispozitivele care folosesc chei iButton pentru temperatură. Rata de
transfer a datelor este 9.6 kbps (valoarea nominală), 19.2kbps, 57.6kbps şi
115.2kbps.DS9097U oferă posibilitatea conectării foarte uşor a cablurilor între
ele.
Schema DS9097U:
Sursa externă a DS9097U trebuie să furnizeze o tensiune constantă de 12V şi
10mA minim.
DS9097U este un adaptor sofisticat RS232 la un adaptor 1-Wire, care
funcţionează la nivel de conversie RS232 şi care în modul activ generează
semnale de comunicare pe 1-Wire.
36
Împreună cu un software adecvat, acesta permite compatibilitatea cu PC-ul
pentru a comunica direct cu dispozitivul 1-Wire orice dispozitiv conectat la portul
RJ-11. Această versiune a adaptorului citeşte şi scrie orice EPROM al
dispozitivului 1-Wire. Toate adaptoarele DS9097U se bazează pe serialul
DS2480B.
DS9097U comunică dispozitive cu 1-Wire la o viteză normală precum viteza
overdrive. Portul serial trebuie să suporte o rată de transfer de date de 9600bps.
Sub control software adaptorul poate seta RS232 la o rată de transfer de
19200bps, 57600bps şi 115200bps. Cele două rate de transfer mai mari sunt
recomandate pentru comunicare la viteze overdrive cu dispozitivele capabile să
funţioneze la viteze overdrive. Având în vedere că DS9097U operează în octeţi,
fiecare octet primit de la portul RS232 va genera opt sloturi de timp pe linia 1-
Wire. Important este faptul că există unele porturi COM care utilizează niveluri
de semnal de mai puţin de 5V. Fără a programa EPROM-ul, tensiunea de
alimentare poate fi oriunde între 6V şi 9V. Pentru a programa EPROM-ul
tensiunea de alimentare trebuie să fie cel puţin de 12V, în orice caz. Înainte de a
utiliza un DS9097U alimentat din exterior cu un port COM alimentat la mai puţin
de 5V se va verifica dacă portul COM nu va fi afectate de tensiunea de 5V de la
intrare.
2.5. Magistrala 1 – Wire
2.5.1. Informaţii generale
Perioada de timp pentru logică prevede un mijloc de măsurare şi generare a
impulsurilor digitale, impulsuri de diferite lăţimi. Transferuri de date sunt bit-
secvenţiale şi semi-duplex. Datele pot fi interpretate ca şi comenzi (în funcţie de
Codul familiei), care sunt comparate cu informaţiile deja stocate în iButton, sau
pot fi pur şi simplu stocate în iButton pentru extragerea informaţiilor mai târziu.
Cheile iButtons sunt considerate slave, în timp ce cititorul / scriitorul sunt
consideraţi master.
37
2.5.2 Cerinţe DC
Cheile iButton operează într-un mediu deschis, la tensiuni de la 2.8V (minimul
tensiunii pull-up) la 6V (maximul tensiunii pull-up). Toate tensiunile mai mari de
2.2V sunt interpretate ca logic 1 sau HIGH, tensiuni mai mici de 0.8V sunt
considerate ca fiind logic 0 sau LOW. Tensiunea pull-up trebuie să fie minim de
2.8V pentru reîncărcarea unui condensator de stocare internă care este folosit
pentru a furniza putere în perioadele în cazul în care linia de date este la un nivel
scăzut. Mărimea acestui condensator este de aproximativ 800 de pF.
Această capacitate este văzută pentru o perioadă scurtă de timp, atunci când un
iButton este contactat la o sondă. După ce condensatorul este încărcat, doar o
foarte mică parte din această capacitate este recunoscută, în conformitate cu
tensiunea necesară pentru a se reîncărca la capacitate maximă.
Valoarea totală de timp pentru a încărca acest condensator la capacitate maximă
este definit de condensatorul în sine, mai exact de rezistenţa internă a acestuia de
aproximativ 1Kohm cât şi de rezistenţa cablurilor, capacitatea acestora, precum şi
rezistenţa de pull-up a liniei.
2.5.3. Cerinţe AC
Cheile iButton se încadrează ca fiind cel mai puţin sensibile la încărcare
capacitivă, motiv pentru care aceste chei utilizează sincronizarea internă a
timing-ului. Din definiţie partea activă a sloturilor de timp a magistralei 1Wire
(tSLOT) este de 60 μs. După ce o parte din sloturile de timp sunt active, linia de
date trebuie să fie inactivă pentru un timp minim de 1 ms şi alimentată cu o
tensiune de 2.8V sau mai mare pentru a reîncărca condensatorul intern.
38
2.5.4. Scrierea sloturilor de timp
În sistemul 1Wire valorile logice 1 şi 0 sunt reprezentate de anumite niveluri
de tensiune, în special impulsurile. Impulsurile necesare pentru a scrie comenzi
sau date pentru chei iButton sunt numite sloturi de timp scrie-1 şi scrie-0. Durata
unui impuls pentru a scrie 1 logic (tLOW1, reprezentat în figura de mai jos
trebuie să fie mai mică de 15 μs.
Pentru a scrie 0 logic, durata impulsului (tLOW0, figura 2) trebuie să fie cel puţin
60μs pentru a face faţă condiţiilor cele mai rele.
Durata activă a unui slot de timp poate fi extinsă dincolo de 60μs. Perioada
maximă de extensie este limitată de faptul că un impuls de o durată de 480μs este
definit ca fiind un impuls de Resetare. Un impuls de 120μs ar putea fi suficient
pentru o resetare. Acesta limitează extinderea părţii active dintr-un slot de timp la
un nivel maxim de 120μs pentru a preveni interpretarea greşită cu reset. La
sfârşitul fiecărui slot de timp activ, cheia iButton are nevoie de un timp tREC de
minim 1μs pentru a se pregăti pentru următorii biţi. Acest timp este o parte
inactivă a unui slot de timp, deoarece trebuie adăugată la durata părţii active în
vederea obţinerii timpului necesar transferării unui bit.
39
Toleranţă mare a sloturilor de timp permit chiar şi microprocesoarelor lente să
întrunească cu uşurinţă cerinţele de comunicare prin magistrala 1Wire.
2.5.5. Interfaţa RS 232
Această secţiune se referă la toate interfeţele care utilizează un controller
pentru a genera toate semnalele de sincronizare şi de referinţă necesare pentru
comunicarea serială. Pur şi simplu microprocesorul pune codul de caractere ce
urmează a fi transmis în registru. Un caracter este primit de microprocesor doar
prin citirea registrului respectiv. În cazul în care transmisia s-a încheiat sau în
cazul în care există date pentru microprocesor, această condiţie este semnalată
prin indicatori.
Pentru a funcţiona în mod corespunzător, este necesară o configurare cu privire la
rata de transfer, numărul de biţi pe caractere, paritatea şi numărul biţilor de
pornire şi oprire (start bit şi stop bit). Aceşti termeni sunt comuni pentru
comunicarea serială, dar se potrivesc cu nevoile reţelelor 1-Wire, cu sloturile lor
de timp. Pentru comunicarea 1-Wire este necesară setarea ratei de transfer la un
nivel ridicat în vederea transmiterii caracterelor, fiecare bit transmis să reprezinte
un bit de pe magistrala 1-Wire.
Microprocesorul trebuie să separe biţi dintr-un octet, cel mai puţin semnificativ
bit va fi transmis primul. Pentru a citi date, microprocesorul trebuie să
reasambleze biţii din caractere în octeţi. Aceste funcţii nu sunt sensibile şi pot fi
uşor programate într-un limbaj de nivel înalt.
2.5.6. Convenţiile RS232
RS232 a fost realizat pentru a transporta date pe linii de date foarte lungi. De
aceea, tensiunile mari şi caracteristicile drive sunt necesare pentru a reprezenta
logica nivelurilor 0 şi 1. Valorile sunt între 3 V şi 15 V pentru 0 logic, între -3V şi
-15V pentru 1 logic.
Din moment ce porturile RS232 sunt adesea utilizate pentru comunicaţii prin linii
telefonice, mai multe semnalele de control sunt incluse în standard RS232. Nu
toate din aceste semnale de control trebuie să fie puse în aplicare la un dispozitiv
de comunicare. Pentru aplicaţiile 1Wire numai semnale de control DTR (Data
40
Terminal Ready) şi RTS (Request to send - cerere pentru a trimite) sunt necesare.
Alte semnale des întâlnite sunt DSR (Data Set Ready), care este de fapt răspunsul
la DTR.
2.5.7. Modelul hardware simplificat
Standardul hardware a unei interfeţe RS232 este prezentată în figura de mai jos:
UART este cuplat la magistrala de sistem ca fiind o memorie a dispozitivului de
8-bit. Cele trei intrări A0, A1, A2 face ca UART să pară un bloc de 8 locaţii de de
citire / scriere a memoriei. Pe de altă parte, există de serie de semnale de
comunicare şi de control menţionate ma sus.
Prin proiectare, curentul de ieşire al RS232 este limitat la ± 10 mA. Pornind de la
tensiunea de definiţie pentru 1 şi 0 logic, RS232 sunt de fapt inversoare. Astfel 1
logic scris la registrul de transmitere, va apărea ca 1 logic la ieşirea serială, ca şi
41
tensiune -15V la TXD, ca şi 1 logic la intrarea receptorului şi, în final interpretat
ca un 1 logic în registrul de a primire UART.
Pentru a fi eficient din punct de vedere al energiei consumate, RS232 sunt adesea
înlocuite de inversoare alimentate la 5V.
Acest lucru este cu siguranţă incompatibil cu RS232 standard, dar poate fi
suficient pentru a transfera date printr-un cablu scurt.
Interfeţele de genul acesta sunt numite 5V RS232. Acestea rulează pe baza unui
soft ca şi cel standard RS232, dar sunt aproape identice din punct de vedere
electric ca şi interfeţele TTL.
2.5.8 Comunicarea prin 1-Wire
Pentru a transmite un caracter pe magistrala 1-Wire, este necesară scrierea unui
bit. Ţinând cont că cele 2 canale de transmitere şi primire operează independent,
dar folosind aceeaşi setare pentru comunicare, citirea şi scierea pe magistrala 1-
Wire se pot face concomitent. Condiţie de start este transmisă magistralei 1 Wire
şi în acelaşi timp este transmisă intrării seriale. Primul bit este întotdeauna
recunoscut ca fiind bitul de start, iar biţii rămaşi sunt mutaţi în registrul de primire
cu aceeaşi polaritate. Biţii primiţi după ce registrul este plin, vor fi ignoraţi.
2.5.9. Circuite pentru interfeţa RS232
Aceasta interfaţă este cea mai simplă interfaţă pentru aplicaţii iButton. Acest
tip de interfaţă este potrivită pentru citirea şi scrierea memoriei NVRAM a tuturor
cheilor iButton
Interfaţa RS232 este recomandată pentru echipamente care folosesc
programatoare de tip UART.
Pentru a scrie 1 logic trebuie aplicat intrării un impuls de o durată cuprinsă între
1μs şi 15μs. Pentru a scrie 0 logic ete necesară aplicarea la intrare a unui
impuls de o durată de 60μs.
42
Circuitul reprezentat în figura de mai jos este potrivit pentru citirea tuturor cheilor
iButton cât şi scrierea dispozitivelor cu memorie NVRAM:
Neavând pini de alimentare dedicaţi, semnalul DTR este folosit ca şi tensiune
pull-up pentru magistrala 1- Wire. Datorită dublei inversii din canalele de
transmisie şi recepţie, valorile logice ale magistralei 1-Wire sunt identice cu cele
de la UART, astfel încât 1 logic scris în registrul de transmitere, va apărea ca 1
logic şi pe magistrala 1-Wire, iar 0 logic va fi transmis ca şi 0 logic.
Un grup important de chei iButton, numit Add Only Memory se bazează pe
tehnologia EPROM şi are nevoie de un impuls de 12 V pentru impulsul de
programare in vederea copierii datelor. Alt aparat, cheia iButton pentru
temperatură, opereză la 5V, dar necesită o impedanţă pull-up de 5V în timpul
măsurării temperaturii. Pentru a îndeplini cerinţele, aceste dispozitive cât şi cele
viitoare au nevoie de îmbunătăţiri continuue.
43
3. Arhitectura Sistemului
Sistemul de control al accesului tratat în lucrarea de faţă este un grup de
echipamente care lucrează împreună având rolul de a monitoriza şi de a limita
accesul persoanelor în diferite obiective.
În Figura 3.1 este prezentată arhitectura generală a întregului sistem.
Figura 3.1 Arhitectura sistemului
Din figură, se disting următoarele componente ale sistemului:
-Cheie iButton:Componenta indispenasabila pentru a putea avea controlul
accesului.
-Receptor Blue-Dot cu cablu şi conector RJ11 de tip DS1402D- este componenta
centrală a sistemului, responsabilă de comunicarea cu toate terminalele acces din
obiectiv prin intermediul interfeţei seriale RS232, controlul accesului, verificarea
PC software
RJ11
44
iButton
Cititor iButton
DS1402D
Adaptor 1-wire/comDS9097U
portRS232
în baza de date a cheilor, pe baza careia se ia decizia admiterii sau nu a unei
persoane în zona respectivă.
-PC: este locaţia în care se salvează toate datele necesare funcţionării sistemului
începând cu utilizatorii autorizaţi, drepturile utilizatorilor, jurnalele de acces sau
evenimente.
3.2Componenta periferica (adaptor + dispozitiv iButton)
3.2.1 Trusa aplicatie sistem programabil cu iButton:
45
Componentele incluse in trusa iButton sunt urmatoarele:
- 5 Chei iButton cu memorie internă de 64 de biţi de tip DS1990A
-1 Cheie iButton cu memorie de 64Kbiţi de tip DS1996
- Adaptor, pentru portul USB, de tip DS9490R
- Adaptor, pentru portul COM, de tip DS9097U
- Receptor Blue-Dot cu cablu şi conector RJ11 de tip DS1402D
3.3Componenta PC
- functiile aplicatiei Diagrama de stare (state diagrame):
46
3.3.1Protocol de comunicatie PC -Adaptor, Adaptor- PC
Posibilitatile de interconectare ale componentelor sunt:
- Receptorul Blue-Dot DS1402D se poate cupla, prin intermediul conectorului
RJ11, cu convertorul de tip DS9097U, pentru adaptarea la portul COM al
calculatorului.
- Receptorul Blue-Dot DS1402D se poate cupla, prin intermediul conectorului
RJ11, cu convertorul de tip DS9490R, pentru adaptarea la portul USB al
calculatorului.
3.4 Program pentru autentificare cu chei prememorate
Interfaţa programului:
47
3.4.1Modul de functionare:
1. Se va conecta receptorul Blue Dot la PC cu ajutorul adaptorului pentru USB
2. Se va deschide aplicaţia iButton
3. Se pot citi cheile conectate la receptorul Blue Dot
4. Se poate verifica una din cheile conectate, apăsând , dacă ea face
parte din cele deja existente în codul programului, dacă el este diferit va apărea
mesajul “nu e parola bună”.
5. Se poate apăsa butonul şi se va citi codul cheii conectate şi va
apărea mesajul că “parola a fost citită”
6. Se poate memora istoricul cheilor conectate într-un fişier txt printr-un simplu
click pe butonul
Se apasă pentru a ieşi din aplicaţie.
48
Capitolul 4. Concluzii
Prin imbinarea cu succes a diferitelor tehnologii, soluţia prezentată în această
lucrare poate constitui cu succes un sistem de control al accesului într-o clădire.
Folosirea unui astfel de sistem prezintă o multitudine de avantaje dintre care
amintesc doar câteva:
· Sistemele de control acces realizează protecţie efectivă 24h din 24h, permiţând
în acelaşi timp numai accesul personalului autorizat.
· Sistemul permite înregistrarea orelor de sosire, efectuând un pontaj electronic.
Un avantaj major îl constituie modularitatea sistemului. Sistemul ne permite să
pornim de la o configuraţie minimă, capabilă să controleze un singur punct de
acces.
Pe masură ce situaţia o cere, sistemul poate fi extins, fără a fi nevoie să renunţăm
la echipamentul deja instalat. Pur şi simplu adăugam noile componente la cele
deja existente.
Deasemenea, funcţiile componentelor fiind bine definite şi separate, în sistem se
pot adăuga noi servere de acces, care vor controla serii de terminale proprii.
Criteriile pe baza cărorora se ia decizia admiterii sau nu a unei persoane în
obiectiv, sunt stocate în baza de date. Programul server de acces apelează doar o
procedură stocată în baza de date, astfel adăugarea de noi criterii de verificare este
foarte usoară şi nu necesită schimbarea codului sursă a aplicaţiei serverului de
acces. Implicit nu este necesar update-ul aplicaţiilor server acces, acesta devenind
cel puţin o problemă de timp în cazul unui număr ridicat de servere.
Un dezavantaj al soluţiei prezentate în acestă lucrare constă în folosirea
standardului de comunicaţie serială RS232 între terminale şi serverul de acces.
Acest standard limitează numarul de dispozitive care pot comunica pe aceeaşi
magistrală. Deasemenea şi distanţa de comunicaţie este mică. Deoarece sistemul
descris nu se doreşte a fi un produs comercial, ci mai degrabă unul didactic,
educational, folosirea acestui standard a fost suficientă.
49
Pentru folosirea sistemului în practică, comunicaţia ar trebui realizată, de
exemplu,conform standardului RS485, standard ce ne permite creşterea distanţei
maxime de comunicaţie până la aprox. 1200m şi adăugarea a până 32 de
terminale.
O alternativă ar fi folosirea unor convertoare serial - Ethernet care vor permite
astfel folosirea infrastructurii LAN a obiectivului. Astfel se poate extinde şi
reţeaua de terminale la distanţe mai mari.
50
Bibliografie
1. Schildt H., C++ Manual complet, Teora, 2000;
2. Vladimir Melnic, Editura Teora, Sisteme electronice de supraveghere şi
control, 2001
3. http://www.ni.com/lwcvi/;
4. Haller Piroska, Implementarea aplicaţiilor în timp real, 1998
5.Genge Bela, Haller Piroska, Proiectarea sistemelor dedicate şi încorporate cu
microcontrolerul PIC, 2008
6. www.maxim.com
51
