CN113064845A - 一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法 - Google Patents

一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及防伪芯片通信技术领域，且公开了一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，主机与防伪芯片之间通过一根数据线进行通讯；用不同的保持时间定义数据“1”、“0”和“停止”；通信开始时增加一对训练数据“0”和“1”，由主机发送，防伪芯片采集这个时间，并同步，从而和主机保持一致；主机使用定时器，精确与防伪芯片同步时间；定义一套数据报文，包括发送端与接收端使用相同通信数据结构；数据线直接对防伪芯片供电。该用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，通过以上方法的实施，完成整个防伪芯片的通信。

Description

一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法
技术领域
本发明涉及防伪芯片通信技术领域，具体为一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法。
背景技术
近年来，防伪芯片的使用越来越广泛，防伪芯片的设计需要以最低成本来实现，防伪芯片与主机通信，需要用最少的硬件资源来实现，这样才有利于防伪芯片的推广。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，具备硬件资源少、成本低等优点，解决了上述背景技术中提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，通信使用一根通信线完成双向通信，通信过程中1和0的表示，使用电平保持时间来定义，用一个短的电平时间表示0，用长电平时间表示1，停止位用高电平表示。
优选的，表示数据0的电平保持时间为1个时间单位，数据1的电平保持时间为3个时间单位，1个时间单位为5us到20us的范围。
优选的，在通信过程中，相邻的两个数据位相同，都是0或都是1，当前面的数据位传输完后，要将数据线电平反转，由低电平变为高电平，或者由高电平变为低电平，因为数据位相同，它们的电平保持时间相同。
优选的，停止位用高电平表示，且电平保持时间为5或者7个时间单位。
一种用于与防伪芯片单线通信的数据表示方式，完成一次通信需要11个比特位，前两位为数据训练位，接着是8个有效数据位，再接着是1个反转标识位。
优选的，其中的2个训练位的电平保持时间是由主机CPU确定，第1个训练位为低电平，第2个训练位为高电平，用这两个训练位的电平保持时间来表示数据0和1。
优选的，其中的2个训练位的电平保持时间是由主机CPU确定，第1个训练位为低电平，第2个训练位为高电平，用这两个训练位的电平保持时间来表示数据0和1，其中防伪芯片测量这2个训练位的时间，并以这个为标准进行接收和发送数据。
优选的，反转位用于标识有效数据在传输时是否先进行一次反转再传输，即在传输前，将数据位1变为0，0变为1，然后再进行数据传输，最后将反转标识位变为数据1进行传输。对方收到数据后，根据这个标位，来决定是否需要反转数据位，恢复原始数据。
优选的，其中训练位不需要进行反转，这两位的电平保持时间由主机确定后，一直保持不变。
一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其中包括主机发送数据方法和主机接收数据方法，主机使用自带的时间中断功能，使用全局变量记录当前主机是处在数据发送状态还是数据接收状态还是非通信状态。
优选的，全局变量记录当前主机的工作状态，每次中断产生都会对这个全局变量进行判断，如果是发送数据状态，就进入发送状态服务子程序。
优选的，主机按时间单位的1/3时间为中断间隔时间，如是发送的数据是0，则3次中断后改变电平(电平反转，由原低电平变为高电平，或者由原高电平变为低电平)，如果发送的数据是1，则经过5次中断后改变电平(电平反转，由原低电平变为高电平，或者由原高电平变为低电平)。
优选的，全局变量记录当前主机的工作状态，每次中断产生都会对这个全局变量进行判断，如果是接收数据状态，就进入接收状态服务子程序。
优选的，依据之前主机发出的训练位电平的长短定义数据0和1，主机接收由防伪芯片发出的数据，也是依据这个训练位电平的长短定义确定，主机接收时，先定义两个全局变量，用来记录中断次数，为中断记数器，在此定义为计数器1和计数器2，再定义一个全局变量保存通信线上的电平状态(高电平或低电平)。接收数据开始，先采集通信线路电平，并保存到全局变量中，以后每次中断都对通信线电平进行一次采样，如果电平保持不变(当前采集到的电平值与保存在变量中的值比较)，对计数器1加1操作，直到下一次中断发生后，当采集到的电平发生了变化时(当前采集到的电平值与保存在变量中的值比较)，做两个操作步骤，一是更新电平状态保持变量值为刚刚采集到的电平值，二是对计数器2进行加1操作，然后等下一次中断产生，再对通信线电平进行采样，直到发现通信线电平发生变化，开始再对计数器1和计数器2的值进行分析比较，确定此时的传输数据是1还是0。
优选的，先对防伪芯片发出的两个训练位进行采样，对两个计数器值比较，计数器数值大的表示数据1，数值小的表示传输数据为0，并且将小的数值存放入计数器1中，将大的数值存入计数器2中。
优选的，对有效数据进行接收，定义一个全局计数器3，并赋值为1，采集当前通信线路上的电平，并将状态保存到全局变量中。主机中断产生后，采集通信线路上的电平，与上次保存在变量中的值进行比较，如果相同，对全局计数器加1操作，如果发现当前通信线上的电平与保存在变量中的值不一样，并开始将计数器3的值和计数器1和计数器2的值进行比较，来确定当前传输的数据是1还是0。确定的方法是，如果当前计数器3的值小于等计数器1的值，可以确定当前传输数据为0，如果当前计数器3的值大于或等计数器2的值，可以确定当前传输数据为1。
优选的，采集完所有的其它有效数据位。
一种用于为与防伪芯片通信的单线实现方法，在通信数据过程中，增加一个数据反转标识位，当要传输的有效数据位中，数据1的比特数据量比数据0多时，在进行数据传输前，将有效数据按位进行取反，即数据位1变为0，数据位0变为1，然后再进行传输。同时，最后将反转标识位设为1进行传输。
一种用于为与防伪芯片通信的系统设计方法，包括防伪芯片的电源直接由通信线提供。
一种单线通信系统，包括主控CPU、通信数据线、防伪芯片和地线，所述主控CPU通过通信数据线与防伪芯片通信连接，所述主控CPU和防伪芯片连接有地线。
与现有技术相比，本发明提供了一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，具备以下有益效果：
该用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，通过主机与防伪芯片之间通过一根数据线进行通讯；用不同的保持时间定义数据“1”、“0”和“停止”；通信开始时增加一对训练数据“0”和“1”，由主机发送，防伪芯片采集这个时间，并同步，从而和主机保持一致；主机使用定时器，精确与防伪芯片同步时间；定义一套数据报文，包括发送端与接收端使用相同通信数据结构；数据线直接对防伪芯片供电，使得完成整个防伪芯片的通信，从而减少构成整个防伪芯片通信的硬件资源，进而降低成本。
附图说明
图1为本发明用于为一个主机与一个防伪芯片组成的系统实施例示意图；
图2为本发明数据传输时，数据1和数据0的定义示例示意图；
图3为本发明一次数据传输过程中传输数据序列示意图；
图4为本发明软件初始化阶段处理流程示意图；
图5为本发明软件发送数据状态处理流程示意图；
图6为本发明软件接收数据状态处理流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-6，一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，通信数据0和数据1的表示方法，通信数据的组织，数据的表示方法不是用通信线上的电平的高低电平来表示，而是用一个电平的保持时间来表示，这个电平可以是低电平也可以是高电平，用这个高电平或者低电平的保持时间来定义传输数据1和0。定义单位时间为t，数据0用电平保持时间3t来表示，而数据1用电平保持时间5t来表示，但停止位指定用高电平表示，且电平保持时间为7t。这个单位时间t的长度由主机确定，通信时，主机首先通开始的两个训练位将数据1和数据0的电平保持时间传送到防伪芯片，防伪芯片通过采集通信线路上的电平变化，并保存这两个电平保持时间。
一种用于单线通信过程中，主机的软件设计方法，包括主机的发送数据方法和主机接收数据的方法，主机利用自身带的中断功能，将中断间隔时间设为单位时间1/3，即1/3t，主机每1/3t会产生一个中断，执行相应的中断服务程序；主机的程序运行分为3种状态，即数据发送状态、数据接收状态和非通信状态，由主机的全局变量保存当前状态，每次产生中断时，主机会根据这个变量调用不同处理方法。主机发送数据前，先对要发送的数据进行判断，将要发送的数据用二进制表示，计算其中1和0的数量，如果是1的数量多，就将这个数据的所有位取反(1变为0，0变为1)再发送，同时，将反转标识位设为1。主机先发送2个训练位0和1，分别用3个单位时间(3t),和5个单位时间(5t)表示，接送发送真正的有效数据(其中有效数据可以是8位或16位)，有效数据发送完后，接着发送反转标识位，最后是停止位。其中，发送数据的方法是，如果是发送0，先将当前通信线上的电平反转(由高变低，或，上低变高)，将全局变量计数器赋值为1，等下一个中断，将计数器加1，再等下一个中断，一直等到计数器的值为3，表示数据0发送完，同理，当要发送的数据为1时，也是一样的操作，只是将等待计数器值变成5才结束。主机接收方法为：主程序将全局状态变量设置为数据接收状态，每次中断产生后，程序进入接收处理函数；设置全局变量计数器1、计数器2、计数器3和通信线电平状态变量。防伪芯片根据之前接收时检测到训练位0和1的电平保持时间，以同样的状态发送。主机先接收两位训练位0和1，将得到的0和1的电平保持保持时间保存在全局计数器1和计数器2中。主机接收时，每次中断产生后，先采集通信线上的电平，判断是否与上一次中断时采集到的电平相同，如果相同，则将计数器1的值加1，如果不相同，表示下开始传输一个数据位，用同样方法，采集第2个数据位。最后判断计数器1和计数器2的值，值小的更新保存在计数器1中，值大的保存在计数器2中，这两个值为以后采集有效数据的电平的参考值。接着，接收有效数据位，同样的方法，每次中断，进行接收处理函数，对通信线上的电平进行采集，并与上次中采集到的电平状态比较，如果相同，将计数器3加1，如果不相同，表示当前数据位传输结束，比较计数器3中和值和计数器1和计数器2中的值，如果小于等计数器1的值，表示接收到的数据为0，如果大于等于计数器2的值，表示接收到的数据位是1。用此方法，接收所有的有效数据。最后，根据接收到的反转标识位，判断此次传输数据是否需要反转，如果反转标识位是1，表示，要将接收到的有效数据位按位进行一次反转，得到真正的有效数据。
一种电子电路系统设计方法，防伪芯片的供电直接采用通信线，包括简单的电路设计，配合软件的单线通信驱动方法，即可让防伪芯片正常工作。防伪芯片的供电源从通信线上引出，通过一个二极管和电容组成的电路，对防伪芯片进行供电。其中，在实际应用中，调整单位时间t的大小，和通过是否反转传输的有效数据位方法，尽量减少通信线上的低电平占空比，即让通信线大多数情况下保持高电平，这样即可完成对防伪芯片的供电。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (20)

1.一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，其特征在于：通信使用一根通信线完成双向通信，通信过程中1和0的表示，使用电平保持时间来定义，用一个短的电平时间表示0，用长电平时间表示1，停止位用高电平表示。
2.根据权利要求1所述的一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，其特征在于：表示数据0的电平保持时间为1个时间单位，数据1的电平保持时间为3个时间单位，1个时间单位为5us到20us的范围。
3.根据权利要求1所述的一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，其特征在于：在通信过程中，相邻的两个数据位相同，都是0或都是1，当前面的数据位传输完后，要将数据线电平反转，由低电平变为高电平，或者由高电平变为低电平，因为数据位相同，它们的电平保持时间相同。
4.根据权利要求1所述的一种用于与防伪安全芯片单线通信的实现方法，其特征在于：停止位用高电平表示，且电平保持时间为5或者7个时间单位。
5.一种用于与防伪芯片单线通信的数据表示方式，其特征在于：完成一次通信需要11个比特位，前两位为数据训练位，接着是8个有效数据位，再接着是1个反转标识位。
6.根据权利要求5所述的一种用于与防伪芯片单线通信的数据表示方式，其特征在于：其中的2个训练位的电平保持时间是由主机CPU确定，第1个训练位为低电平，第2个训练位为高电平，用这两个训练位的电平保持时间来表示数据0和1。
7.根据权利要求5所述的一种用于与防伪芯片单线通信的数据表示方式，其特征在于：其中的2个训练位的电平保持时间是由主机CPU确定，第1个训练位为低电平，第2个训练位为高电平，用这两个训练位的电平保持时间来表示数据0和1，其中防伪芯片测量这2个训练位的时间，并以这个为标准进行接收和发送数据。
8.根据权利要求5所述的一种用于与防伪芯片单线通信的数据表示方式，其特征在于：反转位用于标识有效数据在传输时是否先进行一次反转再传输，即在传输前，将数据位1变为0，0变为1，然后再进行数据传输，最后将反转标识位变为数据1进行传输。对方收到数据后，根据这个标位，来决定是否需要反转数据位，恢复原始数据。
9.根据权利要求5所述的一种用于与防伪芯片单线通信的数据表示方式，其特征在于：其中训练位不需要进行反转，这两位的电平保持时间由主机确定后，一直保持不变。
10.一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：其中包括主机发送数据方法和主机接收数据方法，主机使用自带的时间中断功能，使用全局变量记录当前主机是处在数据发送状态还是数据接收状态还是非通信状态。
11.根据权利要求10所述的一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：全局变量记录当前主机的工作状态，每次中断产生都会对这个全局变量进行判断，如果是发送数据状态，就进入发送状态服务子程序。
12.根据权利要求10所述的一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：主机按时间单位的1/3时间为中断间隔时间，如是发送的数据是0，则3次中断后改变电平，如果发送的数据是1，则经过5次中断后改变电平。
13.根据权利要求10所述的一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：全局变量记录当前主机的工作状态，每次中断产生都会对这个全局变量进行判断，如果是接收数据状态，就进入接收状态服务子程序。
14.根据权利要求10所述的一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：依据之前主机发出的训练位电平的长短定义数据0和1，主机接收由防伪芯片发出的数据，也是依据这个训练位电平的长短定义确定，主机接收时，先定义两个全局变量，用来记录中断次数，为中断记数器，在此定义为计数器1和计数器2，再定义一个全局变量保存通信线上的电平状态。接收数据开始，先采集通信线路电平，并保存到全局变量中，以后每次中断都对通信线电平进行一次采样，电平保持不变，对计数器1加1操作，直到下一次中断发生后，当采集到的电平发生了变化时，做两个操作步骤，一是更新电平状态保持变量值为刚刚采集到的电平值，二是对计数器2进行加1操作，然后等下一次中断产生，再对通信线电平进行采样，直到发现通信线电平发生变化，开始再对计数器1和计数器2的值进行分析比较，确定此时的传输数据是1还是0。
15.根据权利要求14所述的一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：先对防伪芯片发出的两个训练位进行采样，对两个计数器值比较，计数器数值大的表示数据1，数值小的表示传输数据为0，并且将小的数值存放入计数器1中，将大的数值存入计数器2中。
16.根据权利要求14～15所述的一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：对有效数据进行接收，定义一个全局计数器3，并赋值为1，采集当前通信线路上的电平，并将状态保存到全局变量中。主机中断产生后，采集通信线路上的电平，与上次保存在变量中的值进行比较，如果相同，对全局计数器加1操作，发现当前通信线上的电平与保存在变量中的值不一样，并开始将计数器3的值和计数器1和计数器2的值进行比较，来确定当前传输的数据是1还是0。确定的方法是，当前计数器3的值小于等计数器1的值，可以确定当前传输数据为0，当前计数器3的值大于或等计数器2的值，可以确定当前传输数据为1。
17.根据权利要求16所述的一种用于与防伪芯片单线通信的主机软件设计方法，其特征在于：采集完所有的其它有效数据位。
18.一种用于为与防伪芯片通信的单线实现方法，其特征在于：在通信数据过程中，增加一个数据反转标识位，当要传输的有效数据位中，数据1的比特数据量比数据0多时，在进行数据传输前，将有效数据按位进行取反，即数据位1变为0，数据位0变为1，然后再进行传输。同时，最后将反转标识位设为1进行传输。
19.一种用于为与防伪芯片通信的系统设计方法，其特征在于：包括防伪芯片的电源直接由通信线提供。
20.一种单线通信系统，其特征在于：包括主控CPU、通信数据线、防伪芯片和地线，所述主控CPU通过通信数据线与防伪芯片通信连接，所述主控CPU和防伪芯片连接有地线。
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