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基于PIC16C54單片機(jī)的智能軟件狗設(shè)計(jì)
摘要：介紹一種基于PIC16C54單片機(jī)93C46串行EEPROM智能型軟件狗的硬件和軟件設(shè)計(jì)。本軟件狗利用微控制器的特點(diǎn)，利用簡(jiǎn)化的DES算法進(jìn)行加密，增加了軟件狗的破解難度。關(guān)鍵詞：單片機(jī) 軟件狗 數(shù)據(jù)加密
隨著各種計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件、工具軟件的涌現(xiàn)，由此引起的計(jì)算機(jī)知識(shí)產(chǎn)權(quán)案件層出不窮，引出了計(jì)算機(jī)安全保密技術(shù)在計(jì)算機(jī)軟件版權(quán)保護(hù)中應(yīng)用的新課題。實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)版權(quán)保護(hù)的技術(shù)方法很多，概括起來(lái)可以分為三大類：軟件法、硬件法、軟硬件結(jié)合法。軟硬件結(jié)合法結(jié)合了軟件法和硬件法的特點(diǎn)。從軟件設(shè)計(jì)上增加反跟蹤的難度，從硬件上增加仿制和狀態(tài)分析難度。硬件部分主要完成狀態(tài)加密和檢查。軟件狗是一種插在PC打印口上的用于應(yīng)用軟件版權(quán)保護(hù)的設(shè)備。商品化的軟件狗產(chǎn)品向用戶提供軟件狗硬件、應(yīng)用程序定制工具、應(yīng)用軟件和軟件狗的接口程序庫(kù)。從硬件結(jié)構(gòu)方面講，軟件狗的發(fā)展已經(jīng)歷了五代。第一代簡(jiǎn)單地將打印機(jī)的控制或數(shù)據(jù)線與狀態(tài)線通過(guò)電阻或二極管連接；第二代增加了一些門電路，將某些控制線或數(shù)據(jù)線經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的邏輯運(yùn)算后輸出到狀態(tài)口線上；第三代使用GAL或EPROM器件；第四代使用串行EEPROM器件；第五代在第四代的基礎(chǔ)上增加了微處理器，因此稱為智能型軟件狗。本文介紹的軟件狗使用軟硬件結(jié)合法，屬于第五代軟件狗。
圖1 電路原理圖
1 硬件原理
由于軟件狗插在PC打印口上，因此軟件狗的硬件設(shè)計(jì)除了滿足其軟件保護(hù)功能外，還必須著力解決如下三個(gè)問(wèn)題：由于PC的打印口沒(méi)有提供電源線，要使單片機(jī)和串行EEPROM芯片工作，就必須想辦法為它們提供電源，并且必須采用低功耗設(shè)計(jì)；不能影響PC對(duì)打印機(jī)的正常操作；硬件成本必須足夠低。
PIC系列單片機(jī)是使用Harvard總線和RISC結(jié)構(gòu)的單片機(jī)，具有功耗低、高速、開(kāi)發(fā)容易、價(jià)位低、體積小等特點(diǎn)。93C46B是采用CMOS工藝制造的64×16bit結(jié)構(gòu)8引腳的串行可用電擦除可編程只讀存儲(chǔ)器，同樣具有功耗低、價(jià)位低、體積小等特點(diǎn)。這兩種器件能夠滿足對(duì)硬件設(shè)計(jì)的低功耗和低成本的要求。
圖1為本軟件狗的電源原理圖。包括PIC16C54及93C46構(gòu)成的單片機(jī)系統(tǒng)、復(fù)位電路電源電路三部分。
圖1中，R5、C3組成系統(tǒng)上電復(fù)位電路；D2、D3、C2組成系統(tǒng)電源電路；D1、R1、R2、C1組成PIC16C54的外部RC振蕩電路；PIC16C54通過(guò)其A口控制93C46串行EEPROM；T0CLKI引腳用于監(jiān)測(cè)當(dāng)前PC是否控制打印機(jī)；RB7引腳用于監(jiān)測(cè)PC當(dāng)前是否與本軟件狗聯(lián)系，并選擇單片機(jī)當(dāng)前工作的時(shí)鐘頻率；RB4、RB5、RB6是軟件狗向PC方向發(fā)送數(shù)據(jù)的接口信號(hào)線；RB0～RB3、RB5是PC向軟件狗方向發(fā)送數(shù)據(jù)的接口信號(hào)線；R6是PIC單片機(jī)工作于外部RC振蕩電路方式時(shí)推薦的間接接地電阻，有利于系統(tǒng)抗干擾和振蕩電路的穩(wěn)定性；R3、R4用于防止打印機(jī)和單片機(jī)之間信號(hào)發(fā)生沖突。
PC打印口中數(shù)據(jù)線和控制線為輸出線，控制線的驅(qū)動(dòng)能力較強(qiáng)。為了不影響打印機(jī)的工作，只能選擇一根不常用并且不會(huì)讓打印機(jī)誤動(dòng)作的控制線（初始化線IP）為軟件狗提供電源。但單片機(jī)對(duì)串行EEPROM編程時(shí)系統(tǒng)需要的功率比較大，因此在軟件狗工作時(shí)又用了一根數(shù)據(jù)線（D7）提供更大的電源電流。本軟件狗工作于三種狀態(tài)：當(dāng)IP和D7都為低電平時(shí)，軟件狗不工作；當(dāng)IP為高電平時(shí)，軟件狗工作于低功耗狀態(tài)：當(dāng)IP和D7都為高電平時(shí)，軟件狗工作于正常狀態(tài)，此時(shí)可以對(duì)軟件狗進(jìn)行任
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