什么是1-Wire串行通信接口？什么是1-Wire的安全产品iButton？

为保证设备安全，保护知识产权和通信的可靠性，各种设备对集成安全和认证功能的需求越来越大。许多设计人员想集成强大的安全功能，但又想避免复杂的软件配置，或者担心在软件中组装这些功能时会出现漏洞。本文将介绍硬件安全实施的好处以及 1-Wire 通信接口的功能，供希望在其开发的产品中集成安全和验证功能的工程师参考。

简单而强大的安全性 — 硬件胜于软件

在工业机械、医疗设备和计算机设备等各种产品中，对安全和身份验证功能的需求越来越大。以下是典型示例：

在打印设备和多功能一体机中，只承认原装墨盒，以保护主机。

严格控制医疗器械上附带的一次性元件的使用数量和有效期，以确保卫生。

对半导体制造设备的配件进行认证，并限制使用假冒产品以保证安全。

最重要的是，这些安全功能必须是强大的。随着开发时间的缩短，简化设计和实现也很重要。许多工程师可能纠结采用软件还是硬件来实现，接下来将软件实现与硬件实现进行比较，如下图 (图1) 所示。由于需要集成和测试不同的安全功能，软件安全的实施成本往往更高。另一方面，它相对容易被篡改和模仿，因此存在漏洞。硬件安全实现只需集成具有唯一 ID 的安全 IC，它还易于与其他功能集成，以降低实施成本。由于更难篡改和模仿，从而实现强大的安全功能。对于那些希望通过避免复杂的软件配置来获得强大的安全功能并简化设计的人来说，建议采用硬件实施。

图1 软件与硬件安全

什么是 1-Wire 串行通信接口？

1-Wire 串行通信接口标准在实现硬件安全方面具有许多优势。传统上，常用的 I2C 接口是双线接口。除基准 GND 外，如下图 (图2) 所示，主站和从站还通过两条通信线连接：数据信号 (SDA) 和时钟信号 (SCL)。每个 1-Wire 器件都有一个唯一的 64 位注册号。其中 48 位具有唯一的序列号，因此可以分配多达约 280 万亿个安全 ID。从 IP 保护到物联网安全，ADI 销售超过 40 亿件硬件安全器件，其专有的 1-Wire 技术可实现强大的安全功能。

图2 1-Wire接口

什么是 1-Wire 的安全产品 iButton？

在 1-Wire 接口中引起特别关注的器件之一是 iButton，一个具有唯一 ID 的集成 IC 芯片，封装在厚度为 16 毫米的不锈钢罐中，如下图 (图3)、(图4) 所示。它可以轻松地在任何地方安装和使用，而无需集成。封装非常耐用，几乎可以安装在室内或室外的任何地方。即使在跌落、摩擦和撞击等恶劣环境下，它也能反复写入和读取，其 10 年的耐用性已在实际测试中得到验证。易拉罐上有一个名为"盖子"的数据触点和一个名为"底座"的接地触点，通过触碰这两个触点，可与 iButton 设备通过 1-Wire 协议进行通信。例如，它可用于以下应用：

安装在门把手、钥匙、钥匙圈等上面，用于验证进入建筑物或房间的身份

将其安装在手表和戒指等个人物品上，以验证对设备、汽车、PC、各种设备等的访问

与需要温度控制的药品和标本捆绑在一起，用作数据记录器，记录运输过程中的温度变化

独特的 iButton 软件包可用于实现各种应用，大大降低开发和运营成本。

图3 iButton 封装

图4 iButton 内部的芯片由不锈钢保护

其他采用 1-Wire 技术的产品

除安全 IC 外，1-Wire 技术还用于转换 IC、温度传感器和存储器 IC。1-Wire 器件产品系列还可用于节省传统 I2C 和 SPI 接口的电线、用少量通信线实现认证存储器功能和温度监控的设备等。

非 1-Wire 安全 IC

下图 (图5)、(图6) 为 ADI 转换 (桥接) 与温度传感器代表产品的功能特性及封装图：

图5 DS28E18

图6 DS18B20

应用实例

智能家居

打印机墨盒、碳粉

医疗环境中的一次性设备

审核编辑：刘清