Микросхемы iButton

1-Wire-интерфейс

"Таблетки"-логгеры, как устройства iButton

"Таблетки"-логгеры принадлежит к особому семейству полупроводниковых микросхем, которое было разработано фирмой Dallas Semiconductor. Первые подобные устройства появились еще летом 1989 года. Это были микросхемы памяти, изготовленные в дискообразном корпусе из нержавеющей стали и использующие специально разработанный коммуникационный протокол 1‑Wire. К 1990 году этот 1‑Wire‑протокол был обновлен и модернизирован для сетевых применений, а кроме микросхем памяти в состав нового семейства были включены другие устройства, выполняющие более широкие функции. Поэтому первоначальное наименование "сенсорная память" или "память, читаемая при касании" (Touch Memory) было изменено в 1997 году на аббревиатуру iButton (Information Button - "таблетка с информацией"), как более общее, полностью отражающее конструктивные особенности этого электронного изделия и охватывающее все разнообразие продукции семейства в настоящем и в будущем. При этом устройства iButton, несмотря на внешнюю экстравагантность их корпуса, все-таки остаются именно микросхемами высочайшего уровня интеграции, выпускаемыми массово, в едином отлаженном технологическом цикле, свойственном высокоавтоматизированному полупроводниковому производству (подробнее см. здесь).

В отличие от большинства современных микросхем памяти, для работы с которыми необходимо четыре провода и более, упакованные подобно дисковым батарейкам, похожие на "таблетки" устройства iButton имеют для обмена информацией только один активный электрический контакт (DATA), размещенный на плоской поверхности их корпуса, ограниченной пропиленовой диэлектрической вставкой. Вторая цилиндрическая половинка корпуса, обхватывающая плоскость активного контакта и фиксирующая диэлектрическую разделяющую вставку, служит при этом опорным выводом "земля" (GND). Данные, хранимые в памяти таких устройств, можно считывать или записывать последовательно, через простой недорогой адаптер персонального компьютера или специальный микропроцессорный прибор. При этом обмен информацией с "таблеткой" iButton производится благодаря моментальному касанию контактов его корпуса специальным приемным зондом, который входит в состав адаптера, прибора поддержки или другого специального средства обслуживания.

Каждое изделие iButton выпускается с уникальным 64‑битным серийным номером. При этом два любых устройства никогда не могут иметь один и тот же номер, что гарантируется фирмой-производителем.

Семейство микросхем iButton включает устройства памяти всевозможных типов с различной емкостью, способные хранить любые данные, допускающие чтение и запись аналогично маленьким дискетам. Особо стоит выделить микросхемы iButton, сохраняющие данные в собственной энергонезависимой памяти произвольного доступа (NVRAM) благодаря энергии входящего в состав их конструкции литиевого источника питания, поддерживающего записанную информацию в течение минимум 10 лет. В отличие от электрически стираемой программируемой постоянной памяти (EEPROM), память NVRAM устройств iButton можно перезаписывать при малейшей необходимости, причем она от этого не изнашивается. Кроме того, содержимое памяти NVRAM стирается и перезаписывается с высокой скоростью, характерной для КМОП‑структур. Существуют устройства iButton, у которых область хранения данных в целях безопасности защищена паролем. Некоторые из них позволяют также контролировать процесс перезаписи информации в течение дня (например, для защиты финансовых операций). Поставляются микросхемы iButton с интегрированными температурными датчиками, с непрерывно работающими часами/календарем, со счетчиками транзакций и со встроенными SHA-блоками, предназначенными для вычисления кодов усиленной аутентификации данных и генерации ключей доступа (секретных кодов) к отдельным страницам памяти, выпускаются даже "таблетки" iButton со встроенными мощными криптографическими микропроцессорами для шифрования информации. Полный перечень выпускаемых в настоящее время микросхем семейства iButton можно найти на специализированной странице "iButton Devices and Accessories" Интернет-сайта фирмы-производителя.

Устройства iButton с самого начала их появления на мировом рынке электроники широко используются как надежные мобильные средства хранения данных, допускающие эксплуатацию в условиях сверхнеблагоприятной внешней среды. Среди наиболее крупномасштабных проектов по их применению можно упомянуть систему оплаты проезда в транспорте Стамбула, многочисленные российские домофонные системы аутентификации, системы безналичного расчета на заправках в Мексике и Белоруссии, системы контроля грузовых перевозок в транспортных компаниях Аргентины и Бразилии, программы идентификации почтовых ящиков адресатов в почтовой службе США, Норвегии и Швеции. Кроме того, они встраивались в ушные кольца коров канадскими фермерами, использовались для контроля вакцинации животных и применялись сельскохозяйственными рабочими Калифорнии в качестве альтернативы карточек учета рабочего времени. Подробное описание наиболее характерных примеров использования продуктов iButton можно найти (подробнее см. здесь).

"Таблетки"-логгеры обладают всеми свойствами устройств iButton, однако благодаря более широким возможностям сфера их применения намного шире, чем только области аутентификации, защиты информации и контроля доступа, которые ранее являлись основными нишами приложений микросхем этого семейства.