基于智能化装置的单片机加密技术

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【摘要】针对用单片机开发的智能化装置的技术加密问题．根据多年来在该领域的开发应用经验．
$ q6 b0 @* \6 W0 ]# ~提出了对产品核心技术进行加密的一系列软硬件及综台性技术和方法，并给出了具体设计实倒。
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8 d/ @8 {% f% A4 i8 K' vl 引言
随着微计算机和大规模集成电路技术的飞速发
, [4 b  `% d2 R- w8 ?5 K展，人们应用单片机、DSP、FPGA等芯片(统称mcu)
及相关的外围电子器件，研制开发了针对工业测量控
制的智能化仪器仪表、小型控制装置以及智能家用控
! G+ o0 ~6 ~' I0 U1 q制器和信息家电新产品，在此统称为智能化装置。此
类产品开发及推广应用中的难题是研制开发人员经长
2 T; n8 {" r2 s2 D期研制而成的智能化装置新产品(以下简称新产品)刚
一推出就被仿制和剽窃。这样，加密问题就成为新产
( \( U( o. x4 c& D0 N* j品开发中必须考虑的重要问题之一。
+ s4 m: r! u+ h& A! c1 M, W' {2加密技术的基本思路
1 R. U7 @3 E% E- E- \; C" p5 \- s; L对于利用MCU开发的智能化新产品，为了防止
其独特设计思想或核心技术被非法侵入或窃取，在设
计时就必须考虑采取相应的加密方法。其基本思路是
对硬件电路和软件程序均采取一切可用的方法增加其
读出难度，防止硬件电路原理被别人测试和软件被破
  E9 V8 ], H) Y0 b3 e+ w8 o2 t译。其具体方法有软件的，有硬件的，亦有软硬件结合
的。总之．要结合实际产品特点，从设计阶段即对产品
% G6 I8 y3 P7 a- M的自Ⅱ密方法作全盘考虑。
3 智能化装置设计中的加密技术
3．1基于硬件的加密技术
3．1．1采用内置程序存储器的单片机的加密
早期开发的智能化装置，其核心部分一般采用
8031+EPROM结构，崮EPROM内程序是很容易被
拷贝的，所以，近年来随着新型单片机的不断推出，纷
纷选用与8031兼容的内置程序存储器的单片机，如内
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+ z$ @2 T. V' \5 g) B7 G. b1 C2 l置FlashMemory或E2PROM的ATMEI。公司的
" h8 @# t$ P4 ?" B: [5 H/ R. DAT89Cx×系列、PHII。IPS公司的P89C51×2系列“
及美国AD公司的ADItC812。另外还有和8031不兼
& q0 v/ c& \& j  w. |6 _; v容的MOTORoI，A的MC68××系列，MICROCHIP
公司的PICl6C××系列等。将调试好的程序写到E
述单片机的程序存储器中，并选择相应的加密方式，这
) Y( c5 Z' a  Y: O- e样．程序就很难被破译了。虽然，不少单片机开发仿真
4 O/ z% C+ |# O$ M8 Q; [系统声称能对加密了的存于单片机内置程序存储器
( M+ G9 [8 |) E# M) ^+ }EPROM、FlashMemory、E2PROM等之中的程序进行
, B9 n7 ^$ O2 p2 l解密，但是，新的加密算法亦不断推出。随着加密和解
密之间战争的不断升级，单片机及其外围器件提供的
# H" w" _2 e9 K: l* z加密功能亦越来越完善。
3 v$ w+ Y/ d' Y) f- k/ v3．1．2采用多单片机结构的女u密
/ d* ?$ S  B3 B, r0 K% a4 ]近年来，市面上INTEI，、MUIDROLA、MICROCHIP
和PHIIdFG等公司的各式单片机型号品种众多，由于在
* `' c& s) n& p% x' D6 |; U" Q各式各样的智能化装置中的广泛应用，其价格已同一般集
成电路芯片差不多，这样设计1个系统或产品可采用2个
8 w5 D1 a% E5 _* g或多个单片机，其中】个为主处理器，其余完成其他集成
电路的功能，每1个单片机都带有加密了的单独的程序，
要对其软件进行剽窃，必须破译所有的单片机程序．无疑
. a; _$ _$ S: r5 v' g在3．1．1中基础上叉增加了整个装置的保密功能。
: c! _0 y  j! e4 \4 a3．1．3采用新型硬件电路的加密
1 N% E2 o8 y! ]# t/ U$ l# S采用PLD和FPGA取代单片机系统巾的逻辑电
路和计数器等元件，并在编程时对其进行加密，既简化
了电路．又达到了加密效果。在设计一智能周体流量
计时，用Latrice公司的ispLSll032E芯片处理超声波
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