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通过读取IC卡确认驾驶员身份的汽车行驶记录仪的设计

发布时间:2019-06-15 22:36 来源:未知 编辑:admin

  近年来,随着经济的发展以及人们生活水平的提高,小汽车越来越多的走进了人们的生活。但是,交通事故频发,汽车驾驶安全又成为一个问题。汽车行驶记录仪的使用对遏止疲劳驾驶和车辆超速等交通事故,约束驾驶员的不良行驶行为,保障车辆运行安全,规范车辆管理都具有重要作用。规范驾驶员行为,作为汽车行驶记录仪的基本功能之一,它首先应该能够准确识别驾驶员的身份。使用汽车行驶记录仪的单位应当为每个驾驶员配置IC卡,而驾驶员出车时再用IC卡登陆。该记录仪主要通过读取IC卡来确认驾驶员的唯一身份。而PC管理软件中的IC卡管理模块则主要用来给驾驶员的IC卡进行合法身份注册,使用单位可以编辑卡中驾驶员的身份信息,包括擦除、写人和读取等功能。

  目前汽车行驶记录仪采用的驾驶员身份识别方式主要有非接触式IC卡识别和接触式IC卡识别两种方式。

  非接触式IC卡识别系统的凄写过程通常由非接触式IC片和读写设备问的无线电波来完成。非接触式lC卡识别方式的操作过程比较简单,但是抗干扰能力相对较弱,且成本较高。

  接触式IC卡识别系统中的CPU一旦探测到有IC卡插入,则立即通过卡的I/O口读取数据,接着进行程序的判断和处理。当确定为合法的IC驾驶员IC卡后,再按照协议凄取驾驶员信息。该接触式IC卡存储量大,凄写机构造价便宜,维护比较方便。

  本设计中考虑到汽车行驶记录仪的应用环境较为复杂,而非接触式IC卡容易受汽车点火的电磁干扰,而且驾驶员身份数据的存储量不人,所以,本设计选择方案二的接触式IC卡识别方式来进行设汁。

  目前用于IC卡的通用存储器芯片多为EEPROM,其常用的协议主要有两线串行连接协议(I⒉C) 和二三线串行连接协议。逻辑加密存储卡可采用密码控制逻辑来控制对EEPROM存储器的访问和改写,因此,它不像存储卡一样可以被任意的复制或改写。设计中,由于驾驶员身份识别要求安全保密,所以,本设计选择西门子公司设计的逻辑加密存储卡SLE4442来作为IC卡存储芯片。

  SLE4442 具有2KB的存储容量和完全独立的可编程加密代码(PSC,Programmable security code)存储器。其内部的电压提升电路可保证芯片以单+5V电压工作,而其较大的存储容量则能够满足通常应用领域的各种要求。因此,SLE4442是目前国内应用较多的一种IC卡芯片。

  ◇采用多存储器结构,主要包括三个存储器:256x8位的EEl,ROM型主存储器、32xl位的PROM型保护存储器和4x8位的EEPROM型加密存储器:

  SLE4442存储芯片的引出端分布如图1所示,表1所列是其引脚功能描述。

  SLE4442为2线连接总线方式,其中I/O是串行数据线,该引脚为开漏极驱动,可双向传输数据,主要用于地址数据的输人和数据的输出。CLK脚则为时钟,为器件数据传输的同步时钟信号。本汽车行驶记录仪中的微控制器采用S3C2410,该微控制器内含I2C总线控制器,可以方便的与各种带有I⒉C 接口的器件相连接。设计中,主控制器的ⅡCSDA、ⅡCSCL和RESET分别接IC卡的I/O、CLK和RST,其总线受微控器控制,并可由程序控制产生串行时钟以控制总线的存取,进而发送START和STOP信号。SLE4442与S3C2410的接口电路图如图2所示。

  心传送协议是接口设备与IC卡集成电路之间的两线芯片l/O线上数据变化只在CLK信号的下降沿有效。

  I2C传进协议包括复位和复位响应、命令模式、输出数据模式和处理模式等4种模式。

  复位响应是根据ISO/IEC 7816-3 (ATR)标准来进行的,在操作期间的任意时刻都可以复位。开始,地址计数器随一个时钟脉冲而被设置为O。当RST线从高状态(H状态)变为低状态(L状态)时,第一个数据位(LSB)的内容将被送到I/O上。若连续输入32个时钟脉冲,则主存储器中的前4个字节地址单元中的内容将被读出。而在第33个时钟脉冲的下降沿,I/O线被置高而关闭。在复位响应期间,“启动”和“停止”状态都被忽略。

  复位响应以后,芯片将等待命令。每条命令都以一个“启动状态”开始。整个命令包括3个字节。随后紧跟一个附加脉冲并用一个“停止状态”来结束操作。在cLK为高状态期间,I/O线的下降沿为启动信号:在cLK为高状态期间,I/O线的上升沿为停止信号。

  在这一模式下,IC卡芯片将发送数据给外部接口设备。在第一个CLK脉冲的下降沿,I/O线上的第一位数据变为有效。当所需要的最后一个数据送出以后,还需要再附加一个时钟脉冲来把I/O线置成高阻状态(Z状态),以准备接收新的命令。在输出数据期间,任何“启动状态”和“停止状态”均被屏蔽。

  在数据处理模式下,系统将对IC卡芯片进行内部处理。在整个处理过程中,I/O线被锁定成低状态,任何“启动状态”和“停止状态”均将被屏蔽。

  SLF4442 芯片的每条操作命令都包含3个字节,其排列顺序和操作格式如表2所列,命令的传送总是从控制字节开始,首先传送字节的最低位LSB (即B0位),控制字节传送完毕之后,依次传送地址字节和数据字节,均为低位在前。在最后一位(D7)传送完成之后,需要增加一个附加时钟脉冲来把I/O 线置成高状态。

  驾驶员的身份信息存储在IC卡的主存储器后的224个字节(应用数据区),共占用83字节,其余字节为0。地址从32(20H)-255(FFH),这部分的数据读出不受限制,但擦除和写入需要校验密码,校验密码成功后,芯片的加密控制逻辑才会打开芯片的主存储器,以允许后面的擦除和写入操作。其信息存储格式如表3所列。图3所示是系统的主程序流程图。

  SLE4442作为IC卡存储芯片,能够方便的与带有I⒉C总线的微控制器相连,而且具有读写机构造价便宜,安全保密,使用灵活,电路设计简单,维护方便,抗干扰能力强等特点,十分适合汽车行驶记录仪的工作环境和特点,因此,在汽车行驶记录仪中具有很好的应用价值。

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