Эмулятор ibutton на arduino

Содержание

Работа с iButton на Arduino. Дубликатор ключей iButton

Нам понадобится:

Ключи перезаписываемые iButton: http://ali.pub/1oytk5

В данной статье мы рассмотрим работу с iButton ключами. Они часто используются для открытии двери в многоквартирных домах, домофонах.

iButton хранит 64 бита информации.

Питается от 2.8V до 6.0V.

К центру подключается линия данных, к боку GND.

Подтягивающий резистор используется на 2.2Ком

Ардуино работает с ключом по протоколу OneWire.

Схема подключения ключа к Ардуино:

Сам скетч для считывания данных с ключа выглядит следующим образом:

После заливки скетча, в мониторе порта мы сможем увидеть адрес устройства.

Подробнее смотрим в видео ниже в статье.

Теперь давайте рассмотрим работу дубликатора ключей:

Схема подключения к Ардуино:

Для управления дублированием ключей используются кнопки

Обозначение кнопок будет осуществляться с права на лево:

Кнопки:
Кнопка подключенная к 2 пину – чтение ID ключа в буфер
Кнопка подключенная к 3 пину – программирование ключа
Кнопка подключенная к 4 пину – сохранение считанного ID в энергонезависимую память
Кнопка подключенная к 5 пину – загрузка сохранённого ID в буфер
Кнопка подключенная к 6 пину – загрузка константы в буфер(константа указывается вначале скетча)

А здесь собственно сам Скетч:

Демонстрация работы данной программы можно увидеть в видео приведенном в конце статьи.

Источник

RoboCraft

Если после прочтения статьи про чтение кода ключа-таблетки iButton, Вам в голову пришла мысль, что можно сделать и обратную комбинацию – значит мы мыслим в одинаковом направлении 🙂

Сразу хочу сказать, что эта идея далеко не новая, и воспользовавшись поиском можно найти различные решения – примеры можно найти в конце статьи в ссылках.

Итак, что же нам нужно?
А нужно нам всего-навсего произвести симуляцию 1-Ware slave-устройства, выдавая себя за iButton 🙂
Для этого нужно вспомнить, что происходит в линии 1-Wire:

Сначала происходит
1. инициализация – ведущее устройство (домофон) подаёт импульс RESET, после него ведомое устройство (это мы) должно дать ответ PRESENCE (прижать линию к земле на 60 — 240 микросекунд)

Далее происходит сам обмен информации:
2. домофон выдает команду на чтение ПЗУ (ROM) – это должно быть 33h.
Информация, как мы помним, передаётся побайтно, бит за битом.
При этом «0» передаётся прижиманием линии к земле в течении всего тайм-слота (60 — 120 микросекунд)
А «1» передаётся кратковременным прижиманием (на 1-15микросекунд) и последующим отпусканием линии.
3. домофон выдерживает некоторое время и начинает посылать импульсы приема информации.
Т.к. в ответ ожидается 8 байт информации – будет 64 импульса (по одному импульсу для передачи каждого бита информации от нас).
Если мы хотим передать «0» — мы удерживаем линию на логическом нуле, а если хотим передать «1», то можем ничего не делать 🙂
Эмулируя ключ, мы должны сначала передать номер серии устройства 01h.
Затем собственно 6 байт номера ключа (начиная с младшего байта) и в самом конце – байт CRC-кода предыдущей информации.
Для ключа, рассмотренного в статье про iButton – это будет последовательность байт:
01h
41h
CEh
67h
0Fh
00h
00h
B6h

Попробуем это дело запрограммировать 🙂
Чтобы не бегать постоянно к домофону – начальную проверку можно попробовать сделать в протеусе 🙂
Поместим в проект две ардуины – в одну загрузим скетч работы с iButton, а во вторую будем грузить код нашего эмулятора 🙂

Кроме того, при симуляции схемы можно воспользоваться виртуальным инструментарием. Например, подключив в Протеусе на линию 1-Wire виртуальный осциллограф – можно вживую понаблюдать – как происходит обмен информацией 🙂

блок-схема скетча для эмуляции iButton будет такой

А если мы не знаем ключ – сможем ли мы его подобрать перебором?

Оценочно прикинем – сколько времени понадобится на подбор ключа 🙂
У моего ключа-таблетки номер
00000F67CE41
, что даёт нам возможность предположить, что пока для нумерации iButton-ов используются первые 4 байта номера 🙂
Вне всяких сомнений — это меньше 281 биллиона, которые можно спрятать в шести байтах 🙂
И даёт нам всего 4 миллиарда вариантов 🙂
0xFFFFFFFF = 4294967295

Прикинем — сколько времени займёт проверка одного ключа:
PRESENCE

480 мкс
8 бит команды 120 мкс * 8
64 бита данных 120 мкс *64

10 мс => 100 ключей в секунду (в датащите упоминается про 75 ключей в секунду)
Получается, что на полный перебор потребуется 497 дней 🙁 Что-то долго 🙂

В интернете упоминается, что такой брутфорс (brute force) на домофонах не сработает и после трёх неправильных ключей домофон загудит и впадёт в ступор на 5 минут 🙂

Однако выход есть – дело в том, что на некоторых моделях домофонов в новой чистой памяти домофона (предназначенной для хранения ключей жильцов) все биты установлены в 1 (т.е. забиты FF-ами).
И если ключ будет выдавать тоже единицы, то программа подумает, что в чистой памяти тоже хранятся коды ключей и они совпадают с тем, что записано в нашем универсальном ключе и дверь откроется :)))

Это действительно дыра в программном обеспечении контроллера и есть во всех дешёвых контроллерах. Причём простая до смеху. Контроллер проверяет ключ (причём обычно только последнии 4 байта — контроллер то дешёвый) с записаными в ЭСПЗУ. А как выглядят пустые ячейки ? То есть если записать ключ вида FFFFFF……FFFFFF что будет ? Правильно , он уже везде прописан 🙂 Подверженны все домофоны типа Цифрал ТС, Визит, Метаком

А где же скетч эмулятора?

Дело в том, что мы решили устроить небольшой конкурс 🙂
Первый приславший работоспособный ардуиновский скетч эмулятора iButton-а получит Protoshield в подарок!

Ниже приводится набросок такого скетча – вам остаётся только освежить в памяти – что происходит на линии 1-Wire и наполнить кодом функции:
void wire_send_byte(byte dsbyte)
byte wire_read_byte()
void wire_write0(void)
void wire_write1(void)
или же полностью переписать скетч самостоятельно 😉

Условия конкурса:
— скетч должен быть написан на Wiring-е
— код ключа должен храниться в статическом массиве
— скетч должен быть опробован в работе 😉

Ваши варианты скетча присылайте по адресу [email protected] с пометкой Конкурс iButton!

Набросок скетча (ВНИМАНИЕ – СКЕТЧ НЕ ДОПИСАН ДО КОНЦА):

Источник

Записки электронщика

Блог посвящен радиоэлектронике, микроконтроллерам, платформе Arduino, а также частично программированию.

суббота, 19 февраля 2011 г.

Arduino: делаем эмулятор iButton

Итак, что же нам нужно?
А нужно нам всего-навсего произвести симуляцию 1-Ware slave-устройства, выдавая себя за iButton :)

Для этого нужно вспомнить, что происходит в линии 1-Wire:
Сначала происходит

1. инициализация – ведущее устройство (домофон) подаёт импульс RESET, после него ведомое устройство (это мы) должно дать ответ PRESENCE (прижать линию к земле на 60 — 240 микросекунд)

Далее происходит сам обмен информации:
2. домофон выдает команду на чтение ПЗУ (ROM) – это должно быть 33h.
Информация, как мы помним, передаётся побайтно, бит за битом.
При этом «0» передаётся прижиманием линии к земле в течении всего тайм-слота (60 — 120 микросекунд)
А «1» передаётся кратковременным прижиманием (на 1-15микросекунд) и последующим отпусканием линии.
3. домофон выдерживает некоторое время и начинает посылать импульсы приема информации.
Т.к. в ответ ожидается 8 байт информации – будет 64 импульса (по одному импульсу для передачи каждого бита информации от нас).
Если мы хотим передать «0» — мы удерживаем линию на логическом нуле, а если хотим передать «1», то можем ничего не делать :)
Эмулируя ключ, мы должны сначала передать номер серии устройства 01h.
Затем собственно 6 байт номера ключа (начиная с младшего байта) и в самом конце – байт CRC-кода предыдущей информации.
Для ключа, рассмотренного в статье про iButton – это будет последовательность байт:
01h
41h
CEh
67h
0Fh
00h
00h
B6h

Попробуем это дело запрограммировать :)
Чтобы не бегать постоянно к домофону – начальную проверку можно попробовать сделать в протеусе :)
Поместим в проект две ардуины – в одну загрузим скетч работы с iButton, а во вторую будем грузить код нашего эмулятора :)

блок-схема скетча для эмуляции iButton будет такой

А если мы не знаем ключ – сможем ли мы его подобрать перебором?

Оценочно прикинем – сколько времени понадобится на подбор ключа :)
У моего ключа-таблетки номер
00000F67CE41
, что даёт нам возможность предположить, что пока для нумерации iButton-ов используются первые 4 байта номера :)
Вне всяких сомнений — это меньше 281 биллиона, которые можно спрятать в шести байтах :)
И даёт нам всего 4 миллиарда вариантов :)
0xFFFFFFFF = 4294967295

Прикинем — сколько времени займёт проверка одного ключа:
PRESENCE

480 мкс
8 бит команды 120 мкс * 8
64 бита данных 120 мкс *64

10 мс => 100 ключей в секунду (в датащите упоминается про 75 ключей в секунду)
Получается, что на полный перебор потребуется 497 дней :( Что-то долго :)

В интернете упоминается, что такой брутфорс (brute force) на домофонах не сработает и после трёх неправильных ключей домофон загудит и впадёт в ступор на 5 минут :)

Это действительно дыра в программном обеспечении контроллера и есть во всех дешёвых контроллерах. Причём простая до смеху. Контроллер проверяет ключ (причём обычно только последнии 4 байта — контроллер то дешёвый) с записаными в ЭСПЗУ. А как выглядят пустые ячейки? То есть если записать ключ вида FFFFFF. FFFFFF что будет? Правильно, он уже везде прописан :) Подверженны все домофоны типа Цифрал ТС, Визит, Метаком

А где же скетч эмулятора?

Набросок скетча (ВНИМАНИЕ – СКЕТЧ НЕ ДОПИСАН ДО КОНЦА):

Источник

Как сделать копию ключа для домофона в домашних условиях

С помощью Ардуино можно сделать дома копию ключа для домофона за 15 минут, если, к примеру, мастерская закрыта, а ключ нужен срочно.

Инструкция по чтению и записи ключа iButton (1-wire) с помощью Arduino

Ардуино (или совместимая плата);
персональный компьютер с Arduino IDE или иной средой разработки;
ключ для домофона типа iButton или 1-wire, копию которого нужно сделать;
ключ-болванка для создания «клона» оригинального ключа (покупаем здесь);
1 резистор сопротивлением 2,2 кОм (вот отличный набор резисторов самых популярных номиналов);
макетная плата (breadboard);
соединительные провода (вот такие).

1 Схема подключения ключа к Arduinoпо однопроводному интерфейсу

Каждый ключ для домофона имеет свой номер – именно этот номер и служит идентификатором ключа. Именно по номеру ключа домофон решает – свой или чужой. Поэтому алгоритм копирования такой: сначала нужно узнать номер разрешённого ключа, а затем присвоить этот номер другому ключу – клону. Для домофона нет разницы, был приложен оригинальный ключ или его копия. Сверив номер со своей базой данных разрешённых номеров, он откроет дверь.

Ключи для домофона, которые мы будем подключать к Arduino (их иногда называют iButton или Touch Memory), считываются и записываются по однопроводному интерфейсу 1-wire. Поэтому схема подключения очень проста. Нам нужны лишь пара проводов и подтягивающий резистор номиналом 2,2 кОм. Схема соединений показана на рисунке.

Схема подключения ключа iButton к Arduino по интерфейсу 1-wire

Собранная схема может выглядеть примерно так:

Схема для чтения ключа Dallas на Arduino

2 Считывание идентификатора ключа iButton с помощью Arduino

Для работы с интерфейсом 1-wire существуют готовые библиотеки для Ардуино. Можно воспользоваться, например, этой. Скачиваем архив и распаковываем в папку /libraries/, расположенную в каталоге Arduino IDE. Теперь мы можем очень просто работать с данным протоколом.

Загрузим в Ардуино стандартным способом этот скетч:

Скетч чтения ключа iButton с помощью Arduino (разворачивается)

Данный скетч показывает номер ключа для домофона, который подключён к схеме. Это то, что нам и нужно сейчас: мы должны узнать номер ключа, копию которого хотим сделать. Подключим Ардуино к компьютеру. Запустим монитор последовательного порта: Инструменты Монитор последовательного порта (или сочетание клавиш Ctrl+Shift+M ).

Теперь подключим ключ к схеме. Монитор порта покажет номер ключа. Запомним этот номер.

Запоминаем номер ключа iButton, выводимый в монитор последовательного порта

А вот какой обмен происходит на однопроводной линии при чтении идентификатора ключа (подробнее – далее):

Диаграмма взаимодействия ключа Dallas с Arduino по однопроводному интерфейсу (1-wire)

На рисунке, конечно, не видны все детали реализации. Поэтому в конце статьи я прикладываю временную диаграмму в формате *.logicdata , снятую с помощью логического анализатора и программы Saleae Logic Analyzer и открываемую ей же. Программа бесплатная и скачивается с официального сайта Saleae. Чтобы открыть файл *.logicdata нужно запустить программу, нажать сочетание Ctrl+O или в меню Options (расположено вверху справа) выбрать пункт Open capture / setup.

3 Запись идентификатора ключа Dallasс помощью Arduino

Теперь напишем скетч для записи данных в память ключа iButton.

Скетч записи ключа iButton с помощью Arduino (разворачивается)

Не забудьте задать номер своего оригинального ключа в массиве key_to_write, который мы узнали ранее.

Загрузим этот скетч в Arduino. Откроем монитор последовательного порта ( Ctrl+Shift+M ). Подключим к схеме ключ, который будет клоном оригинального ключа. О результате программирования монитор последовательного порта выведет соответствующее сообщение.

Если данный скетч не сработал, попробуйте заменить код после Serial.print(«Start programming. «) и до конца функции loop() на следующий:

Дополнительный скетч записи ключа iButton с помощью Arduino (разворачивается)

Здесь функция writeByte() будет следующей:

Временную диаграмму работы скетча записи идентификатора ключа показывать бессмысленно, т.к. она длинная и не поместится на рисунке. Однако файл *.logicdata для программы логического анализатора прикладываю в конце статьи.

Ключи для домофона бывают разных типов. Данный код подойдёт не для всех ключей, а только для RW1990 или RW1990.2. Программирование ключей других типов может привести к выходу ключей из строя!

При желании можно переписать программу для ключа другого типа. Для этого воспользуйтесь техническим описанием Вашего типа ключа (datasheet) и изменить скетч в соответствии с описанием. Скачать datasheet для ключей iButton можно в приложении к статье.

Кстати, некоторые современные домофоны читают не только идентификатор ключа, но и другую информацию, записанную на оригинальном ключе. Поэтому сделать клон, скопировав только номер, не получится. Нужно полностью копировать данные ключа.

4 Описание однопроводного интерфейса 1-Wire

1) Инициализация

Инициализация заключается в том, что ведущий выставляет условие сброса RESET (на время от 480 мкс или более опускает линию в «0», а затем отпускает её, и за счёт подтягивающего резистора линия поднимается в состояние «1»), а ведомый не позднее чем через 60 мкс после этого должен подтвердить присутствие, также опустив линию в «0» на 60…240 мкс и затем освободив её:

Инициализация: сигнал сброса и подтверждения протокола 1-wire

2) Команды работы с ПЗУ

Если после импульса инициализации не пришёл сигнал подтверждения, мастер повторяет опрос шины. Если сигнал подтверждения пришёл, то мастер понимает, что на шине есть устройство, которое готово к обмену, и посылает ему одну из четырёх 8-битных команд работы с ПЗУ:

Название	Команда	Назначение
Чтение (Read ROM )	0x33	Мастер считывает 64 первых битов iButton, в которых содержатся: 8 бит кода семейства (*), 48 бит серийного номера и 8 бит контрольной суммы.
Совпадение (Match ROM)	0x55	Обращение к определённому устройству с известным 64-битным номером.
Поиск (Search ROM)	0xF0	Позволяет определить все 64-битные номера ведомых устройств, подключённых к шине.
Пропуск (Skip ROM)	0xCC	Позволяет сэкономить время обмена данными с ключом благодаря тому, что мастер пропускает проверку серийного номера. Не рекомендуется к использованию в ситуации, когда на линии присутствуют несколько ведомых.

(*) Кстати, семейств устройств iButton существует довольно много, некоторые из них перечислены в таблице ниже.

Коды семейств устройств типа iButton (разворачивается)

Код семейства	Устройства iButton	Описание
0x01	DS1990A, DS1990R, DS2401, DS2411	Уникальный серийный номер-ключ
0x02	DS1991	Мультиключ, 1152-битная защищённая EEPROM
0x04	DS1994, DS2404	4 кб NV RAM + часы, таймер и будильник
0x05	DS2405	Одиночный адресуемый ключ
0x06	DS1993	4 кб NV RAM
0x08	DS1992	1 кб NV RAM
0x09	DS1982, DS2502	1 кб PROM
0x0A	DS1995	16 кб NV RAM
0x0B	DS1985, DS2505	16 кб EEPROM
0x0C	DS1996	64 кб NV RAM
0x0F	DS1986, DS2506	64 кб EEPROM
0x10	DS1920, DS1820, DS18S20, DS18B20	Датчик температуры
0x12	DS2406, DS2407	1 кб EEPROM + двухканальный адресуемый ключ
0x14	DS1971, DS2430A	256 бит EEPROM и 64 бита PROM
0x1A	DS1963L	4 кб NV RAM + счётчик циклов записи
0x1C	DS28E04-100	4 кб EEPROM + двухканальный адресуемый ключ
0x1D	DS2423	4 кб NV RAM + внешний счётчик
0x1F	DS2409	Двухканальный адресуемый ключ с возможностью коммутации на возвратную шину
0x20	DS2450	Четырёхканальный АЦП
0x21	DS1921G, DS1921H, DS1921Z	Термохронный датчик с функцией сбора данных
0x23	DS1973, DS2433	4 кб EEPROM
0x24	DS1904, DS2415	Часы реального времени
0x26	DS2438	Датчик температуры, АЦП
0x27	DS2417	Часы реального времени с прерыванием
0x29	DS2408	Двунаправленный 8-разрядный порт ввода/вывода
0x2C	DS2890	Одноканальный цифровой потенциометр
0x2D	DS1972, DS2431	1 кб EEPROM
0x30	DS2760	Датчик температуры, датчик тока, АЦП
0x37	DS1977	32 кб защищённой паролем EEPROM
0x3A	DS2413	Двухканальный адресуемый коммутатор
0x41	DS1922L, DS1922T, DS1923, DS2422	Термохронные и гигрохронные датчики высокого разрешения с функцией сбора данных
0x42	DS28EA00	Цифровой термометр с программируемым разрешением, возможностью работать в режиме подключения к последовательному каналу и программируемыми портами ввода/вывода
0x43	DS28EC20	20 кб EEPROM

Данные передаются последовательно, бит за битом. Передачу каждого бита инициирует ведущее устройство. При записи ведущий опускает линию к нулю и удерживает её. Если время удерживания линии равно 1…15 мкс, значит записывается бит «1». Если время удерживания от 60 мкс и выше – записывается бит «0».

Чтение битов также инициируется мастером. В начале чтения каждого бита мастер устанавливает низкий уровень на шине. Если ведомое устройство хочет передать «0», оно удерживает шину в состоянии LOW на время от 60 до 120 мкс, а если хочет передать «1», то на время примерно 15 мкс. После этого ведомый отпускает линию, и за счёт подтягивающего резистора она возвращается в состояние HIGH.

Вот так, например, выглядит временная диаграмма команды поиска Search ROM (0xF0). Красным цветом на диаграмме отмечены команды записи битов. Обратите внимание на порядок следования битов при передаче по 1-Wire: старший бит справа, младший – слева.

Временная диаграмма отправки команды поиск (0xF0) ведомому iButton

Далее, если предшествующей командой подразумевается работа с ППЗУ (чтение и запись из перезаписываемой памяти ключа Dallas), то мастер передаёт команду работы с ППЗУ.

3) Команды работы с ППЗУ

Прежде чем рассматривать команды для работы с ППЗУ iButton, необходимо пару слов сказать о структуре памяти ключа. Память разделена на 4 равных участка: три из них предназначены для хранения трёх уникальных ключей, а четвёртый – для временного хранения данных. Этот временный буфер служит своеобразным черновиком, где данные готовятся для записи ключей.

Структура памяти ключа iButton

Для работы с ППЗУ существуют 6 команд:

Название	Команда	Назначение
Записать во временный буфер (Write Scratchpad)	0x96	Используется для записи данных во временный буфер (scratchpad).
Прочитать из временного буфера (Read Scratchpad)	0x69	Используется для чтения данных из временного буфера.
Копировать из временного буфера (Copy Scratchpad)	0x3C	Используется для передачи данных, подготовленных во временном буфере, в выбранный ключ.
Записать пароль ключа (Write Password)	0x5A	Используется для записи пароля и уникального идентификатора выбранного ключа (одного из трёх).
Записать ключ (Write SubKey)	0x99	Используется для непосредственной записи данных в выбранный ключ (минуя временный буфер).
Прочитать ключ (Read SubKey)	0x66	Используется для чтения данных выбранного ключа.

4) Передача данных

5 Возможные ошибки при компиляции скетча

1) Если при компиляции скетча возникнет ошибка WConstants.h: No such file or directory #include «WConstants.h», то, как вариант, следует в файле OneWire.cpp заменить первый блок после комментариев на следующий:

2) Если при компиляции появляется ошибка class OneWire has no member named read_bytes, то найдите и попробуйте использовать другую библиотеку для работы с интерфейсом OneWire.

Источник