CN103870722B - 内置单片机的硬件设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内置单片机的硬件设备，所述单片机与所述硬件设备电气隔离并以单独隔离方式对所述单片机供电，所述硬件设备与所述单片机通过光耦隔离方式实现通信，以从所述单片机读取或者向所述单片机写入数据信息。本发明的内置单片机的硬件设备，可以有效避免通过外部加高电压等恶意方式损坏设备从而退回设备以获得额外利益，保障开发商利益，同时还减少了人工干预、减少出错几率、提高工作效率、节省成本。

Description

内置单片机的硬件设备

技术领域

本发明涉及数据通信领域，尤其涉及一种内置单片机的硬件设备。

背景技术

软件保护装置是一种通过计算机接口（包括但不限于并口或者USB接口）连接到计算机主机上的硬件设备。该设备内部具有非易失性存储空间可供读写，通常还具有单片机或者微处理控制芯片等计算处理单元。软件开发者可以通过接口函数和软件保护装置进行数据交换（即对软件保护装置进行读写），来检查软件保护装置是否插在接口上；或者直接用软件保护装置附带的工具进行加密。这样，软件开发者可以在软件中设置多处软件锁，利用软件保护装置作为钥匙来打开这些锁；如果没插软件保护装置或软件保护装置不对应，软件将不能正常执行。

此外，软件保护装置内部包含特定的功能，例如一部分存储空间、一些密码算法或者一些用户自定义的算法或者功能。在软件发行之前，软件开发者修改自己的软件代码，使得软件在运行过程中需要使用到软件保护装置内部的一些功能，这样软件离开软件保护装置之后就会无法运行，而软件保护装置作为一种硬件设备复制的难度较大，从而起到防止盗版软件非法传播的作用。

当前市场上主要的软件保护装置包括：美国SafeNet公司的Sentinel Superpro、以色列Aladdin公司的Hasp HL、中国北京深思洛克软件股份有限公司的精锐系列、德国Wi-Bu公司的WIBU-Key等。所有这些软件保护装置都提供了内置的存储空间、私有或公开的密码算法，当软件运行过程中可以调用这些功能来检验是否属于正版。这些软件保护装置采用了智能卡芯片作为硬件的基础，而且支持用户将自己定义的功能写入到软件保护装置内部，甚至可以直接将软件的部分功能移植到软件保护装置内部完成，从而大大提高了软件被盗版的难度，通常称这种将自己定义的功能或者软件的部分功能移植到软件保护装置内部的技术为代码移植。

现有技术中，软件保护装置作为硬件通常包括USB头、与USB头连接的电路板载体和外壳三部分。其中，电路板载体上主要包括主控芯片（如智能卡芯片）以及一些***电路，如***时钟电路、***电源电路等。计算机USB口的供电电压在4.75-5.25V,主控芯片根据芯片的不同所能承受的电压会有所不同，但一般都在8V或8V以下。

软件保护装置的生产商生产和出售该硬件设备时，设备的外壳或外包装上一般会印制有硬件设备的标识和/或扩展信息，用户可以通过查看或通过标识搜索获取硬件设备的详细信息，由于设备外包装容易被丢弃，设备外壳上印制的标识编号等信息因时间久、频繁使用摩擦或水及其他化学品侵蚀，也容易造成外壳上印制的设备标识信息模糊、脱落，无法辨认。生产商或代理商由于销售备注或用于返修、更换硬件设备，通常会在设备内部电路板上的芯片中存储一些设备的标识信息（至少包括唯一ID，还可以包括型号、批次、生产时间等）。

当生产商、代理商出售大量的硬件设备之后，作为硬件设备可能存在因为外力（如摔、磕碰）或其他原因导致损坏无法使用。针对因损坏或其他原因导致返修或退货的硬件设备，通常是将其通过接口与主机连接，通过读取硬件设备内部芯片中存储的信息来确认硬件设备的ID,从而更进一步的追溯硬件的型号、批次、价格、生产时间等基本信息，以便进行后续的维修、补发、赔偿等措施。

因此，有些不法分子利用这一漏洞，通过外部加高电压之类的手段恶意损坏硬件设备电路、主控芯片，使得无法读取芯片信息，从而以低价值设备冒充高价值设备进行退换或要求赔偿等以获得额外的利益。比如将低价值设备通过外部加高电压损坏，由于设备中存储设备等信息的芯片被损坏而无法获得硬件设备信息，不法分子通过发回原厂更换高价值设备或者补偿金额，这就造成了开发商利益的损失。另外，也存在由于外力或其他情况造成的插头（如USB头）或设备内部物理结构的损坏而无法识别的情况。

发明内容

本发明提供一种内置单片机的硬件设备，可以有效避免通过外部加高电压等恶意方式损坏设备从而退回设备以获得额外利益，保障开发商利益，同时还减少了人工干预、减少出错几率、提高工作效率、节省成本。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种内置单片机的硬件设备，所述单片机与所述硬件设备电气隔离并以单独隔离方式对所述单片机供电，所述硬件设备与所述单片机通过光耦隔离方式实现通信，以从所述单片机读取或者向所述单片机写入数据信息。

作为优选，所述单片机通过无线线圈隔离供电方式与外部电源设备电气连接，其中：

所述外部电源设备与无线供电线圈的初级线圈电连接，所述单片机与无线供电线圈的次级线圈电连接。

作为优选，所述硬件设备从所述单片机读取的数据信息包括预存于所述单片机中的所述硬件设备的信息。

作为优选，预存于所述单片机中的所述硬件设备的信息包括硬件设备标识信息。

作为优选，所述硬件设备向所述单片机写入的数据信息包括在所述硬件设备的使用过程中需要写入所述单片机的所述硬件设备的信息，该信息通过光电耦合通信写入到所述单片机中。

作为优选，通过光电耦合通信写入到所述单片机中的所述硬件设备的信息包括硬件设备标识信息。

作为优选，所述硬件设备标识信息包括所述硬件设备的设备ID。

作为优选，所述硬件设备标识信息还包括所述硬件设备的型号、批次、生产时间、和/或设备状态。

作为优选，所述硬件设备为加密锁。

作为优选，所述数据信息通过加密算法进行加密，所述加密算法包括对称或非对称算法、异或加密算法或者自定义加密算法。

与现有技术相比，本发明的硬件设备及其管理方法的有益效果在于：通过在硬件设备内部增加单片机，单片机通过无线线圈隔离供电，单片机与硬件设备芯片通过光耦隔离通信，可以在单片机中预存硬件设备标识信息，或者在使用时硬件设备通过光耦隔离的通信方式向单片机中写入硬件设备标识及其他可靠信息。由于单片机与硬件设备电路之间是隔离状态，因此，即使通过外部加高电压等恶意方式可以损坏与电路相连的硬件设备芯片，对隔离状态的单片机却没有影响。通过本发明提供的硬件设备，可以避免因设备插头或设备物理结构损坏，亦或是通过外部加高电压等恶意方式损坏硬件设备芯片从而退换获取额外利益的行为，同时可以减少人工干预、降低出错几率、节省成本。

附图说明

图1为本发明的实施例的内置单片机的硬件设备的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明的实施例的内置单片机的硬件设备作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

图1为本发明的实施例的内置单片机的硬件设备的结构示意图。本发明的实施例的内置单片机的硬件设备，单片机与硬件设备电气隔离并以单独隔离方式对单片机供电，硬件设备与单片机通过光耦隔离方式实现通信，以从单片机读取或者向单片机写入数据信息。通过在硬件设备内部增加单独供电的单片机，可以避免因设备插头或设备物理结构损坏，或是通过外部加高电压等恶意方式损坏硬件设备芯片从而退换获取额外利益的行为，同时可以减少人工干预、降低出错几率、节省成本。单片机与硬件设备（例如内部电路、芯片）通过光耦隔离的方式进行通信，在电气隔离的基础上实现硬件设备与单片机的数据信息交换。由于单片机的供电及通信均与硬件设备电路隔离，因此，当有通过外部加高电压等恶意方式损坏硬件设备从而退换高价值设备时，开发商可以通过读取单片机中存储的设备标识等信息，获取设备的标识、型号、批次、和/或价格等信息。并且还可以在内部的设备信息数据库中增加与该硬件设备ID关联的后续维修等信息。

作为一种改进，单片机通过无线线圈隔离供电方式与外部电源设备电气连接，以实现对单片机的供电。如图1所示，单片机与硬件设备的主控芯片电气隔离，并通过光耦隔离通信。同时，硬件设备通过插头与外部电源设备连接实现对硬件设备的供电，而单片机与供电电路之间通过无线线圈隔离以实现对单片机的无线供电。无线供电技术可以采用电磁感应、电磁耦合、光电耦合、电磁共振等方式实现。本实施例中采用无线供电线圈是基于传送和转换磁通量的原理，初级线圈和次级线圈之间的电磁感应把电磁能由初级线圈传送到次级线圈以实现电能传送。为了更详细地说明本发明，在此进一步介绍一下光耦隔离的有关技术。光电隔离器（Optoelectronic Isolator,OC）亦称光电耦合器、光耦合器，简称光耦。光耦合器以光为媒介传输电信号。它对输入、输出电信号有良好的隔离作用。光耦合器一般由三部分组成：光的发射、光的接收及信号方法。输入的电信号驱动发光二极管（LED）,使之发出一定波长的光，被光探测器接收而产生光电流，再经过进一步放大后输出。这就完成了电-光-电的转换，从而起到输入、输出、隔离的作用。

光耦隔离就是采用光耦合器进行隔离，光耦合器的结构相当于把发光二极管和光敏（三极）管封装在一起。发光二极管把输入的电信号转换为光信号传给光敏管转换为电信号输出，由于没有直接的电气连接，光耦合器输入、输出间互相隔离，电信号传输具有单向性等特点，因而具有良好的电绝缘能力和抗干扰能力。又由于光耦合器的输入端属于电流型工作的低阻元件，因而具有很强的共模抑制能力。所以，在长线传输信息中作为终端隔离元件可以大大提高信噪比。在计算机数字通信及实时控制中作为信号隔离的接口器件，可以大大增加计算机工作的可靠性。

作为进一步的改进，硬件设备从单片机读取的数据信息包括预存于单片机中的信息，例如包括但不限于硬件设备标识信息等可靠信息。

作为更进一步的改进，硬件设备向单片机写入的数据信息包括在硬件设备的使用过程中需要写入单片机的硬件设备的信息，该信息通过光电耦合通信写入到单片机中，该信息可以包括但不限于硬件设备标识信息。

作为本实施的优选方案，硬件设备标识信息至少应当包括硬件设备ID（为硬件设备的唯一ID）。进一步的，硬件设备标识信息还可以包括硬件设备的型号、批次、生产时间、和/或设备状态。

作为另一种改进，硬件设备可以为加密锁、移动硬盘、数码相机、鼠标、MP3或USBKey等需要进行追溯处理的，或者在返修或更换时需查询其型号、批次信息的硬件设备。本实施例的硬件设备为加密锁，并且进一步的，为提高安全性，数据信息（包括单片机中存储的信息或通过设备主控芯片向单片机中写入的信息）通过加密算法进行加密，加密算法包括对称或非对称算法、异或加密算法或者自定义加密算法。

以下通过具体实施方式，并结合附图说明本发明的实际应用。

本实施例中，硬件设备为加密锁，在加密锁内部后端增加一个单片机，单片机与加密锁电路、芯片没有直接的物理连接，单片机通过无线线圈隔离供电，单片机与加密锁主控芯片通过光耦隔离通信。

加密锁出厂时，其主控芯片中预存了加密锁的唯一ID等标识信息，当加密锁在使用时，加密锁主控芯片可以通过光耦隔离通信方式向单片机中写入可靠信息（如加密锁信息和/或用户信息等）。

上述的加密锁主控芯片向单片机中写入数据信息，可以是在加密锁初次上电使用时写入，也可以是锁内预设一定的频率，其写入时机可以自行定义，可以包括多种方式。

当加密锁由外力或被不法分子通过外部加高电压等恶意手段损坏从而返厂时，生产商或开发商可以通过读取单片机中存储的硬件设备标识信息，从而通过内部的设备信息数据库进行追溯查询设备的型号、批次、价格等详细信息，还可以针对后续的处理（如维修、更换等）在设备信息数据库中进行更新和备注。

本发明的硬件设备及其管理方法的有益效果在于：通过在硬件设备内部增加单片机，通过无线线圈隔离的方式对单片机供电，单片机与硬件设备芯片通过光耦隔离通信，可以在单片机中预存硬件设备标识信息，或者在使用时硬件设备通过光耦隔离通信方式向单片机中写入硬件设备标识及其他可靠信息。由于单片机与硬件设备电路是隔离状态，因此，即使通过外部加高电压等恶意方式可以损坏与电路相连的硬件设备芯片，对隔离状态的单片机却没有影响。通过本发明提供的硬件设备，可以避免因设备插头或设备物理结构损坏，亦或是通过外部加高电压等恶意方式损坏硬件设备芯片从而退换获取额外利益的行为，同时可以减少人工干预、降低出错几率、节省成本。

以上实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内，对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种内置单片机的硬件设备，其特征在于，所述单片机与所述硬件设备的主控芯片电气隔离并以隔离供电方式对所述单片机单独供电，所述硬件设备的主控芯片与所述单片机通过光耦隔离方式实现通信，以从所述单片机读取或者向所述单片机写入数据信息，所述单片机通过无线线圈隔离供电方式与外部电源设备电气连接，其中：

所述外部电源设备与无线供电线圈的初级线圈电连接，所述单片机与无线供电线圈的次级线圈电连接。

2.根据权利要求1所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，所述硬件设备从所述单片机读取的数据信息包括预存于所述单片机中的所述硬件设备的信息。

3.根据权利要求2所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，预存于所述单片机中的所述硬件设备的信息包括硬件设备标识信息。

4.根据权利要求1所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，所述硬件设备向所述单片机写入的数据信息包括在所述硬件设备的使用过程中需要写入所述单片机的所述硬件设备的信息，该信息通过光电耦合通信写入到所述单片机中。

5.根据权利要求4所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，通过光电耦合通信写入到所述单片机中的所述硬件设备的信息包括硬件设备标识信息。

6.根据权利要求3或5中所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，所述硬件设备标识信息包括所述硬件设备的设备ID。

7.根据权利要求6所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，所述硬件设备标识信息还包括所述硬件设备的型号、批次、生产时间、和/或设备状态。

8.根据权利要求1所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，所述硬件设备为加密锁。

9.根据权利要求1所述的内置单片机的硬件设备，其特征在于，所述数据信息通过加密算法进行加密，所述加密算法包括对称或非对称算法、异或加密算法或者自定义加密算法。