為保證設備安全，保護知識產權和通信的可靠性，各種設備對集成安全和認證功能的需求越來越大。許多設計人員想集成強大的安全功能，但又想避免復雜的軟件配置，或者擔心在軟件中組裝這些功能時會出現漏洞。本文將介紹硬件安全實施的好處以及 1-Wire 通信接口的功能，供希望在其開發的產品中集成安全和驗證功能的工程師參考。

簡單而強大的安全性 — 硬件勝于軟件

在工業機械、醫療設備和計算機設備等各種產品中，對安全和身份驗證功能的需求越來越大。以下是典型示例：

在打印設備和多功能一體機中，只承認原裝墨盒，以保護主機。

嚴格控制醫療器械上附帶的一次性元件的使用數量和有效期，以確保衛生。

對半導體制造設備的配件進行認證，并限制使用假冒產品以保證安全。

最重要的是，這些安全功能必須是強大的。隨著開發時間的縮短，簡化設計和實現也很重要。許多工程師可能糾結采用軟件還是硬件來實現，接下來將軟件實現與硬件實現進行比較，如下圖 (圖1) 所示。由于需要集成和測試不同的安全功能，軟件安全的實施成本往往更高。另一方面，它相對容易被篡改和模仿，因此存在漏洞。硬件安全實現只需集成具有唯一 ID 的安全 IC，它還易于與其他功能集成，以降低實施成本。由于更難篡改和模仿，從而實現強大的安全功能。對于那些希望通過避免復雜的軟件配置來獲得強大的安全功能并簡化設計的人來說，建議采用硬件實施。

圖1 軟件與硬件安全

什么是 1-Wire 串行通信接口？

1-Wire 串行通信接口標準在實現硬件安全方面具有許多優勢。傳統上，常用的 I2C 接口是雙線接口。除基準 GND 外，如下圖 (圖2) 所示，主站和從站還通過兩條通信線連接：數據信號 (SDA) 和時鐘信號 (SCL)。每個 1-Wire 器件都有一個唯一的 64 位注冊號。其中 48 位具有唯一的序列號，因此可以分配多達約 280 萬億個安全 ID。從 IP 保護到物聯網安全，ADI 銷售超過 40 億件硬件安全器件，其專有的 1-Wire 技術可實現強大的安全功能。

圖2 1-Wire接口

什么是 1-Wire 的安全產品 iButton？

在 1-Wire 接口中引起特別關注的器件之一是 iButton，一個具有唯一 ID 的集成 IC 芯片，封裝在厚度為 16 毫米的不銹鋼罐中，如下圖 (圖3)、(圖4) 所示。它可以輕松地在任何地方安裝和使用，而無需集成。封裝非常耐用，幾乎可以安裝在室內或室外的任何地方。即使在跌落、摩擦和撞擊等惡劣環境下，它也能反復寫入和讀取，其 10 年的耐用性已在實際測試中得到驗證。易拉罐上有一個名為"蓋子"的數據觸點和一個名為"底座"的接地觸點，通過觸碰這兩個觸點，可與 iButton 設備通過 1-Wire 協議進行通信。例如，它可用于以下應用：

安裝在門把手、鑰匙、鑰匙圈等上面，用于驗證進入建筑物或房間的身份

將其安裝在手表和戒指等個人物品上，以驗證對設備、汽車、PC、各種設備等的訪問

與需要溫度控制的藥品和標本捆綁在一起，用作數據記錄器，記錄運輸過程中的溫度變化

獨特的 iButton 軟件包可用于實現各種應用，大大降低開發和運營成本。

圖3 iButton 封裝

圖4 iButton 內部的芯片由不銹鋼保護

其他采用 1-Wire 技術的產品

除安全 IC 外，1-Wire 技術還用于轉換 IC、溫度傳感器和存儲器 IC。1-Wire 器件產品系列還可用于節省傳統 I2C 和 SPI 接口的電線、用少量通信線實現認證存儲器功能和溫度監控的設備等。

非 1-Wire 安全 IC

下圖 (圖5)、(圖6) 為 ADI 轉換 (橋接) 與溫度傳感器代表產品的功能特性及封裝圖：

圖5 DS28E18

圖6 DS18B20

應用實例

智能家居

打印機墨盒、碳粉

醫療環境中的一次性設備