iButton

Flexiblere Möglichkeiten der Datenhaltung

iButton

Dallas Semiconductor präsentiert mit „iButton“ die Innovation für zukünftigen Datentransfer. Insight, Dallas-Distributor Nummer Eins, sieht diese Produktpalette als ideale Ergänzung seiner Line Card und nützt die Chance, diese revolutionäre Entwicklung nun auch in Europa zu etablieren.

Die sogenannten iButtons stellen einmalige virtuelle Adressen auf einem Silizium-Chip dar, die als intelligente, netzwerkbereite Lösungen in zwei verschiedenen Formfaktoren für den universellen Einsatz zur Verfügung stehen.
Das 16-mm-Stainless Steel MicroCan-Gehäuse eines iButtons realisiert den elektrischen Kontakt zur Außenwelt und schützt den Chip gleichzeitig vor verschiedensten Umwelteinflüssen, wie ESD, Feuchte und mechanischen Stressfaktoren. Jeder iButton trägt eine einmalige gelaserte 64-bit-ID (Identifikationsnummer). Das entspricht einem Nummernpool von 2,8 x 1014. Vom Hersteller wird dieser zur Verfügung stehende Nummernkreis nach einer genauen digitalen Registrierungstechnologie vergeben.
Die integrierten Chips der iButtons erlauben es in Anwendungen wie Access Control, Personal Identification, Time Control, Asset Managment, Tracking oder Manufactoring als wiederbeschreibbarer Datenträger zu fungieren. Weiters erfüllen iButtons Funktionen wie Electronic Labeling, Storing Manufactory Histories, Revision Status und die Speicherung anderer wichtiger Informationen.
Durch die eindeutig zuordenbare ID und dem simplen 1-Draht-interface ist es sowohl möglich, eine beliebige Anzahl von Knotenadressen weltweit zu vergeben, als auch in lokalen Systemen ein unabhängig strukturiertes Subnetzwerk aufzubauen. Im einfachsten Fall erfolgt die physikalische Anschaltung der iButtons über ein Portpin eines vom Netzwerk unabhängigen Prozessors. Dieser liest dann als Master nach einem genau festgelegtem Kommunikationsprotokoll die ID der Slaves ein und übernimmt die Initialisierung der Kommunikation.
Der Datenaustausch erfolgt halb duplex bitsequentiell (bit banging) auf Basis von nur wenigen notwendigen ROM- und Funktions-Kommandos. Die dazu nötige Betriebsenergie beziehen die iButtons je nach Bedarf aus dem Datensignal. Bei Bedarf ist eine dynamische Veränderung der Buslast durch Hinzuschaltung oder Wegnahme von Slaves möglich.

Thermochron-iButton
Dieser erste Web-adressierbare Zeit und Temperatur Recorder arbeitet als Single Chip self-powered-Lösung. Vor allem unter harten Bedingungen zeigt der Thermochron DS1921 alle seine Vorzüge als Temperatur-Zeit-Logger (Bild 1). Besondere Einsatzmöglichkeiten ergeben sich in der Überwachung von temperatursensitiven Nahrungsmittel-Transporten, Gefriergütern, Frischprodukten, chemischen Reagenzien und für Blutkonservenversand. Die robuste Ausführung erlaubt eine vielseitige Platzierung der Chips in Container, an Behältern oder sonstigen zum Transport geeigneten Dingen.
Der Thermochron-iButton kann sowohl als Stand-alone-Instrument in der Raumüberwachung, als auch in vernetzten interaktiven audio-/visuellen Umgebungen sowie für Remoteaufgaben über Webseiten eingesetzt werden. Der DS1921 beinhaltet für diese Anforderungen ein Thermometer, eine Echtzeituhr und nichtflüchtigen Speicher für geloggte Daten (2.048 Readings). Das Leseintervall erstreckt sich dabei von 1 bis zu 255 Minuten. 512 Bytes dienen als Ablage für beispielsweise Service-Provider-Files.
Geloggte Daten werden in zwei verschiedenen Formaten intern abgelegt:
1) Im Zeit- und -Temperaturmode werden im Ereignisfall die Temperaturen
Bereich von -40 bis +85 °C mit einer Genauigkeit von ±1°C in 0,5 Inkrementen aufgezeichnet und mit einem Zeitstempel versehen. Die Zeitgenauigkeit beträgt dabei ±1 Minute pro Monat. Der Thermochron erlaubt ein zuverlässiges Logging innerhalb einer Lebensdauer von mehr als zehn Jahren mit über einer Million Log-Zyklen. Bild 2 zeigt im Praxisfall geloggte Werte über einen erfassten Zeitraum.
2) In einem eigenen Histogramm-Mode ist es möglich alle erfassten Temperaturen über die Zeitachse mit 2 °C Inkrementen grafisch darzustellen, um damit eine Verteilungsaussage und Zuordnung von Temperaturen zu Ereignissen zu ermöglichen.
Die zur Initialisierung notwendige Setup-Routine und die Datenerfassung können mittels der von Dallas als Freeware zur Verfügung gestellten Software in webserverfähigen Umgebungen betrieben werden.
Mit dem „Touch“ stehen dann erfasste Temperaturdaten zum späteren automatischen Download synchronisiert zur Verfügung. Jeder iButton ist nicht nur durch seine 64-bit-ID webadressierbar, sondern er updatet sich auch selbst in seiner eigene Webseite.

Entwicklungsunterstützung
Für die erste praktische Erprobung stellt Dallas ein Demonstrations- und Evaluierungsprogramm in der Version 3.12 als iButton-TMEX Runtime Environment (RTE) zur Verfügung. Notwendig ist dafür nur der Thermochron Chip DS1921LF5-Serie, sowie ein Blue Dot Receptor zum Zugriff auf die Programmteile (Bild 4). Ein integriertes iButton-Viewer-Modul erlaubt die Identifikation der ID, die Initialisierung und den Missions-Start mit folgenden Schritten :
• Setzen der aktuellen Uhrzeit oder Übernahme der PC-Zeit;
• Setzen der Alarmzeiten;
• Setzen der Sample-Rate;
• Setzen der Temperaturalarmwerte;
• Setzen des frei wählbaren Startpunktes;
• Setzen der Check-Zeit für das Missionsende und wenn nötig ein Roll-over.
Für den leichten Einstieg empfiehlt sich die Verwendung des Starter Kit DS 9021K. Dieser Kit beinhaltet einen Thermochron Chip sowie einen Adapter DS9097U für die Anpassung von COM Port auf 1-wire und den Blue Dot Receptor. Ergänzend dazu ist es sehr hilfreich die neueste Dallas CD ROM 2000 einzusetzen um damit wertvolle Online-Zeit für das Downloaden der RTE-Software zu sparen.
Für die Entwicklung auf JAVA-Plattform stehen dem Anwender diverse Beispiele und Hilfestellungen zur Anpassung an bestehende Kommunikationslösungen auf folgender Web-Site zur Verfügung: ftp://ftp.dalsemi.com/pub/auto_id/public/iButtonTMEXJava0-02-3.zip.
Sehr zu empfehlen ist ein neues JAVA API (Applicatons Interface) in der Version 2.0, welches ein Plattform unabhängiges Schreiben von Kommunikationsroutinen auf Win32 oder Solaris erlaubt. Dieses API gestattet einen vollständigen RS232-seriellen Support und unterstützt Parallel IEEE 1284.
Diese API läuft auf SUN Entwicklungs-Kits ab JDK 1.2 in Assoziierung mit dem Java-Runtime-Environment-Tool (JRE). Dazu ist es lediglich notwendig drei Dateien in das JRE-Unterverzeichnis des JDK 1.2 nach Installationsvorschrift einzutragen.
Durch genau zugeordnete JAVA Container auf Basis des iButton Familiencodes ist eine Selektionsmöglichkeit zur Auswahl des zu evaluierenden Bausteines möglich.
Die API Software beinhaltet ebenfalls unter dem Ordner „SRC“ den gesamten Quellcode aller Routinen.
Für das Lesen von 1-wire Netzwerken stehen dem Anwender zwei Wege zur Auswahl:
1)Unter Win 32 (WIN 95, 98, NT, 2000) mit der javax.com von SUN (javacomm20-win32.zip), einer COM PORT Routine für die Verwendung mit dem COM Port Adapter DS 9097U.
2)Native Treiber aus dem zuvor installierten iButton-TMEX-RTE, welche den Kontakt zu Java classes durch Kopieren von „ibtmjava.dll“ aus dem Verzeichnis „lib“ in das Windows/System-Verzeichnis herstellen.

Zusammenfassung
Der hier vorgestellte Thermochron iButton stellt eine revolutionäre, kleine Temperaturrecorder-Lösung dar. Mit dem integrierten direct-to-digital Temperatursensor, seiner genauen Echtzeituhr und dem nichtflüchtigen Datenspeicher stellt der Thermochron iButton DS1921 eine sehr kompakte Lösung für die präzise Erfassung von temperatursensitiven Daten in Offline-Anwendungen, wie Raumüberwachung oder in zu überwachenden Geräten dar. Seine eigenständige Netzwerkfähigkeit macht es möglich, ihn in unterschiedlichsten Web-basierenden Anwendungen zu implementieren und damit eine online Fernabfrage oder permanentes Logging zu unterstützen.
Von der Funktionsvielfalt der iButtons kann man sich auf der kommenden Electronica in München vom 21. bis 24. November 2000 selbst überzeugen und seinen persönlichen Thermochron auch gleich mit nach Hause nehmen.
Damit der Messetag auch gut beginnt, lädt Insight jeden Morgen zusammen mit einem Hersteller zum Käfer-Frühstück ein; im Käfer-Stüberl, Eingang Ost, 1. Stock.

Insight Austria
Tel. (01) 895 76 26-0
info@insight.at.memec.com
http://www.insight.memec.com

Dipl.-Ing. Peter Racko, Geschäftsführer von Insight Austria
„Mit 1. Juli 2000 konnte die Memec Gruppe mit ihrem Unternehmensbereich Insight ihre langjährige internationale Partnerschaft mit Dallas auch auf Österreich ausdehnen. Damit haben die Kunden in Österreich die Möglichkeit, auf ein für Europa abgestimmtes Lager und den gewohnten hervorragenden technischen Support von Insight zuzugreifen. Speziell die in diesem Artikel erwähnten Produkte iButton und 1-Wire Management werden in Zukunft in den Bereichen Sicherheit, Identifikation, Gebäudeleittechnik und Steuerung neue Marktzugänge öffnen beziehungsweise günstigere Realisationsmöglichkeiten bieten als bisher.“