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(多图) 基于SLE4442加密存储卡的汽车行驶记录仪中驾驶员身份识别系统设计

2009年10月09日 ?? 收藏0

  引言

  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。

  1设计方案的选择

  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。

  2驾驶员身份识别系统的硬件设计

  21 IC卡芯片的选择

  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。

  SLE4442卡芯片的主要特点如下:

  ◇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:

  ◇采用2线连接协议,串行接口满足IS07816同步传输协议;

  ◇采用NMOS工艺技术,每个字节的写入,擦除编程时间为2 5 ms;

  ◇具有至少104次的写入,擦除周期,数据保持时间至少10年。

SLE4442存储芯片的引出端分布

  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。

引脚功能描述

  22 IC卡硬件接口电路

  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。

SLE4442与S3C2410的接口电路图

  3 IC卡的I2C传送协议

  心传送协议是接口设备与IC卡集成电路之间的两线连接协议,SLE4442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。

  31复位和复位响应

  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。


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