通过读取IC卡确认驾驶员身份的汽车行驶记录仪的设计
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
2.1 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如图1所示，表1所列是其引脚功能描述。
2.2 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。
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。
3.1 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。
3 2命令模式
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。
3.3 输出数据模式
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。
3.4 数据处理模式
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。
4 系统软件设计
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。
5 结束语
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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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。
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2.1 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如图1所示，表1所列是其引脚功能描述。
2.2 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。
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3.4 数据处理模式
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4 系统软件设计
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。
5 结束语
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。
机器人有哪些常见的故障及解决小诀窍？
柔性制造系统的作用
组合逻辑电路的相关知识
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