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一、 iButton简介
iButton 是 information button的缩写，即信息纽扣，信息纽扣是一个类似于智能卡中使用的微芯片，不过这个微芯片是放在大小为17.35mm×3.1mm～5.89mm（功能不同，尺寸也不同）的圆形不锈钢纽扣中。信息纽扣是由Dallas半导体公司发明并独家生产的，主要用于在恶劣苛酷的使用环境中工作的设备设施。
iButton是一个封装在16mm厚的不锈钢外壳内的计算机芯片。由于其采用独特的坚固外壳，可以将最新信息随人或目标物体携带到任何地方。实际上由于钢制的iButton外壳足够坚固，可承受室内或室外的各种苛刻环境，使得iButton几乎可以安装在任何地方。iButton十分的小巧轻便，可以附着在钥匙链、戒指环、手表或其他个人物品上，非常适合在日常生活中控制诸如建筑物及计算机、资产管理以及各种数据记录的访问权限。 计算机技术的蓬勃发展，使基于条形码、磁卡、IC卡等技术的数字识别系统逐渐取代了人工识别，并被广泛应用于金融、电信、商业等领域，深刻影响着人们的日常生活。但是，条形码、磁卡、IC卡等构成的数字识别系统存在着携带不便、易受损坏、不能应用于恶劣环境等不足。美国达拉斯半导体公司（Dallas Semiconductor Corporation）推出的1种智能化信息载体iButton，较好地解决了数字识别系统存在的这些问题，为开发更加完善的新颖数字识别系统提供了技术支持和实现手段。iButton（information Button）意为“信息钮扣”。它采用直径17mm、厚3~6mm的钮扣状不锈钢外壳封装。内部由I／O处理器和 存储器两个基本部分组成，某些应用于特殊场合的iButton还内置有感温、时钟图1iButton外型结构等元器件。iButton以1-Wire规范作为通信协议，仅用1根数据线实现与外界的信息交换。图1所示是iBu-tton的外型结构示意图。 iButton作为1种新颖的智能化信息载体，相比传统的信息载体具有如下特点： ① 由于iButton采用不锈钢外壳封装，无暴露的易损部件或易腐部件，具有抗撞击、防水渍、耐腐蚀、抗磁扰、防折叠等显著特点，工作温度范围也较宽，可以在-40～80℃的温度范围内正常工作，适用于恶劣的环境； ② 每片iButton内部均固化有惟一的64位标识号（ID），排列顺序依次为分类号8位、系列号48位以及CRC码8位，并且具有自毁功能，保密性能好，可适用于需要作硬件加密的场合； ③ 由于iButton采用独特的机械外形设计，具有IC卡、磁卡等信息载体无法比拟的优势，存储于其中的数据信息具有相当高的安全可靠性； ④ iButton可以嵌在戒指、钥匙串、钱包或手表上，随身携带方便； ⑤ 存取数据时采用接触方式，与触头轻轻一碰，瞬间即可完成数据信息的读写操作。 二、 iButton的工作机理 1根数据线和1根地线构成了iButton的电气接口。正面是数据线，底座为地线，结构极其简单。传输数据时，无需电源和时钟信号，信号同步靠内部定时逻辑解决，而数据通信的能量则由数据线提供。iButton内部为一大规模集成 电路，由I／O处理器和存储器两个基本部分构成，其功能模块如图２所示。 图2iButton内部功能模块示意图iButton采用独特的主从式、位同步、半双工串行方式与外部进行通信。微机及有关读写设备处于主动（Master）地位；iButton处于从属（Slave）地位。Master与Slave之间以1-Wire协议为基础，按照特定的时序要求由数据线逐位交换数据。 iButton作为从设备，其工作过程可描述为：首先，由微机主动向iButton发测试脉冲，以识别iBu-tton是否已与其触头接触，若已正确连接，可接收到iButton发来的应答脉冲，表示可以进入数据通信过程。这时，微机先发操作iButton的ROM区的指令，如读ROM区数据指令、匹配操作指令、搜寻操作指令等，这些指令被iButton接受并执行。然后，发操作iButton的NV RAM区数据的指令，如读写NV RAM区数据指令、读写或复制读写缓冲区（Scratchpad）数据的指令等。之后，微机与iButton间进行数据传输操作。最后图3读写数据时序，微机再发测试脉冲，当收到iButton的应答脉冲后，整个数据通信过程即告结束。图３示意了有关时序。它们可分为测试连接与应答、从iButton读取数据和向iButton写入数据3种类型。 在应用软件开发过程中，对iButton进行数据读写的过程需要遵循其工作机理和时序要求，具体包括： (1) 测试连接及应答微机发测试负脉冲给iButton，查询iButton是否已与触头正确连接。若与触头连接良好，iButton则将数据线拉低，产生应答负脉冲。如果微机检测到这个应答脉冲，就可以进行数据读写操作了。 （2） 从iButton读取数据微机先向iButton发1个读负脉冲，iButton接受该脉冲后立即将被读取位的内容送至数据线上，微机从数据线上获得数据。若数据线在iButton的采样时区内维持高电平，则读取值为“１”；否则，为“０”。最后，iButton释放数据线，数据线恢复为高电平，为微机继续从iButton读取数据位作好准备。 （3） 将数据写入iButton 与读取数据类似，微机向iButton发1个写负脉冲，然后开始写数据。微机维持数据线低电平特定时间，再恢复为高电平，则表明写入“０”；微机发出写负脉冲后立即将数据线拉高并维持特定时间，则表明写入“１”。完成数据写入后，数据线恢复为高电平，为微机继续向iButton写入数据位作好准备。
| |  | 图1 iBUTTON 外置结构 | | | 图2 iBUTTON 内部功能模块示意图 | | 图3 读写数据时序 |
三 、iButton的特点 由于iButton的硅晶片被保护在坚固的不锈钢外壳里，你可以把它扔在地上，踏上几脚，磨擦它或者戴着它游泳都没关系。由于其内部采用了先进的防静电电路及芯片，确保了iButton能承受高达8kV的静电而保证自身和存储的数据安装无恙。IButton的结构决定了它具有防撞击、防水、耐腐蚀、抗磁扰、防折叠等特点；工作温度范围也较宽，可以在-40℃～80℃的温度范围内正常工作，适用于恶劣的环境；它可以嵌在戒指、钥匙串、钱包或手表上，随身携带方便。 另外，iButton的广泛应用还在于它具有磁卡、IC卡的不具有的突出特点，具体表现在： （1）存储量大：iButton的最大数据存储量可达64KB，如DS2506具有64KB的EPROM存储器，DS1996具有64KB的NVRAM存储器。 （2）速度快：读写数据时，只需与触点轻轻接触，瞬间便可完成，而且其传输速率可达142kbps。 （3）安全性高：每个芯片都具有全球唯一的64位序列号，该序列号在出厂时通过激光工艺刻在芯片上，并增加了保护层，具有不可伪造性，任何企图更改序列号的行为都会使CRC校验过程出错。 （4）成本低：iButton所用的读写器其成本只有一百多元，维修成本小于0.01%。iButton的稳定性高，故障率低，性能价格比非常高。 （5）寿命长：iButton的不锈钢外壳内置有高性能锂电池，而且其功耗很低，可以确保其数据的存储长达10年以上。它的使用没有次数的限制，可以无限次地使用。 IButton的种种优势，决定了它势必具有广阔的应用前景。 | 
发表于 2015-11-6 14:54:42
