一種新型防偽讀碼器的設計

假冒偽劣商品一直是世界的公害，隨著仿造技術水平的不斷提高，被仿造產品的范圍也越來越大，仿造品的數量也日趨驚人，小到一粒藥片，大到飛機、汽車零部件，幾乎所有正牌、名牌產品，都被假冒行為所困擾，假貨充斥著大部分的市場。而且造假者不但仿造產品更有甚至仿造正品的防偽標志，對于這樣的假冒偽劣產品只有少數的質量專業人員才能辨認，消費者根本無法辨認產品的真偽，從而導致上當受騙，同時企業也遭受了很大的損失，危及名優企業生存發展。針對眾多的造假現象，生產廠家也采取了不同的防偽措施，目前市場上的防偽手段大致包括: 視覺防偽技術、電子識別防偽技術、數碼防偽技術等。在分析當前數碼防偽系統存在的不足的基礎上，本文提出了一種新型的數碼防偽系統。

防偽讀碼器的總體設計方案

1 總體設計方案
本設計所實現的硬件平臺主要由微處理器單元、存儲器單元、串口電平轉換、液晶顯示模塊、電源單元和JTAG接口單元組成，硬件功能框圖如圖1所示。其中串口有兩種功能，一種是與上位機進行通信，通過它可以在線下載程序；另一種功能是與GPRS模塊進行數據交換。讀碼器提供的GPRS網絡接口中除了包括串口的數據線外，還包括電源線和控制線。

圖1 系統原理框圖

2 系統工作原理
讀碼器是系統的核心部分，由產品經銷商持有，它是產品生產廠家分配給經銷商的，作用是讀取產品中的信息（即產品出廠時由廠家分配的ID號），然后連接并登陸遠端的企業數據庫進行查詢驗證。連接網絡時必須通過身份驗證，驗證通過才允許登錄，否則拒絕登陸。對于讀碼器，廠家親自將預先選定的密鑰存放在其中，這一部分對外界是完全保密的。驗證時，將讀碼器與產品包裝上的接口連接，按照事先設定好的通信協議讀出其中的信息，存放在讀碼器中。此時需要進行網絡查詢，在進行查詢前必須通過身份驗證登陸查詢網站。首先，由讀碼器發送登陸請求，服務器接到請求后發送一個隨機的數據串回來，讀碼器使用自己的密鑰對其進行加密，然后將這段密文發送回去。服務器收到以后，先是解密驗證，如果是自己發送過去的原數據，則通過驗證，允許登錄，否則提示“密鑰錯誤，登陸失敗”。成功登陸以后，讀碼器將產品序列號的密文發送給服務器，由服務器解密并恢復編碼并進行查詢，若查詢失敗，則返回提示：“該產品并非是XX企業生產的正品，謹防假冒!”否則，將以密文的形式返回產品的驗證信息，由讀碼器進行解密并顯示提示信息，該信息包括:產品的物流渠道、廠家、生產信息等。此時，讀碼器正處于等待狀態，如果產品成功出售，通過按鍵向服務器返回相關提示信息，由服務器記錄下來該信息，即產品出售的時間和地點，以備二次查詢；如果沒有成功出售則通過不同的按鍵發送信息，提示服務器“該產品沒有賣出”。至此，驗證完畢。

防偽讀碼器的設計與實現

1 存儲器設計
微處理器S3C44BOX的存儲控制器可以為片外存儲器訪問提供必要的控制信號。每個地址空間的數據總線寬度是可以通過編程或引腳連接來配置的，由于系統上電啟動或復位后總是從0X00000000地址開始執行，Boo映射后的地址就是0X00000000，所以必須在第一次訪問ROM前設置Bank0的數據總線寬度。系統中將OM0通過上拉電阻與VDD相連接，OM1通過下拉電阻與GND相連接，即Bank0選用的是16位的數據總線寬度。

除了Bank0以外的其他地址空間可以在系統的啟動代碼中通過編程予以設置，具體是通過設置存儲器控制專用寄存器BWSCON來實現的。存儲器控制專用寄存器包括總線寬度/等待控制寄存器、Bank控制寄存器、刷新控制寄存器、Bank大小控制寄存器和模式寄存器設置寄存器，各個寄存器的每一數據位的具體含義請參考數據手冊。

根據所選擇的Flash和SD RAM，系統各地址空間的數據總線寬度都設置為16位，存儲模式為小端模式，不使用等待狀態，不使用UB/LB。

2 串口設計
ARM S3C44BOX的UART單元帶兩個異步串行口，皆可工作于中斷和DMA模式，各帶有16字節的FIFO。最大波特率115.2K。DART單元包括可編程波特率、紅外發送/接收、1個或2個停止位、5/6/7/8位數據寬度和奇偶校驗位。每個DART有7種狀態:溢出錯誤、校驗錯誤、幀錯誤、暫停態、接收緩沖區準備好、發送緩沖區空、發送移位緩沖器空等，這些狀態可以由相應的UTRSTATn/UERSTATn表示，并且與發送接收緩沖區相對應的有錯誤緩沖區。波特率可以通過控制波特率寄存器進行設置。每一個DART的波特率發生器為收/發器提供一個連續時鐘，時鐘源可選為S3C44BOX的內部系統時鐘。波特率的時鐘通過一個16位分頻器分頻后產生，16位分頻器的值由寄存器UBRDIVn寄存器具體說明。

根據系統功能的需要，讀碼器在調試過程中需要與PC進行通信，所以需要在微處理器和PC之間設計電平轉換電路。另外，系統與存放產品功號的芯片需要進行通信，這里不需要電平轉換，系統在GPRS接口中直接將串口線引出，其中的部分引腳即可作為與存儲芯片連接的接口，連接電路如圖2所示。

圖2 串口電路

3 網絡通信信息與操作標志位的設計
為了減少硬件方面的操作，節省硬件資源，提高驗證效率，系統對于接收到的信息種類以及對信息進行什么操作，都在數據包中設定相應的數據位來作為標志。系統的動作大致有加密發送、解密顯示、解密保存（更換工作密鑰時）。系統的信息種類大致包括登錄驗證信息、登錄成功提示、登錄失敗提示、產品ID號密文、產品驗證結果信息（對它的操作只有顯示，所以歸為一類）、產品出售信息和更換密鑰的信息。所以在數據段中設定一字節，其中用兩位表示操作，用三位表示信息種類，具體設計如表1所示，其中第3 、4 位是操作位；第6、7、8位是信息位。根據這些標志信息決定下一步的操作。必要時再由用戶進行按鍵操作。具體操作標志位的數據、信息種類標志位與具體數據位的對應關系如表2和表3所示。

4 讀碼器的軟件設計
讀碼器的鍵盤共設計了六個按鍵，外加一個系統復位鍵。讀碼器的整個工作過程通過軟件和這六個按鍵相配合來完成。產品驗證的操作過程如下:首先連接讀碼器和產品上ID號存儲芯片的接口，然后按下一個按鍵讀取產品ID號，讀取結束會顯示提示信息；顯示讀取成功后再按下網絡連接鍵，讀碼器會自動撥號連網，因為企業的網號已經事先固化在讀碼器中了，這一過程是由讀碼器自己完成的，它會根據接收到的數據中的標志位判斷下一步的操作，同時顯示工作狀態信息，直到登錄成功或者登錄失敗；登陸成功后按鍵發送產品ID號，然后是等待接收驗證結果信息并顯示；最后，按下成功出售按鍵或未能出售按鍵發送產品出售結果信息。這樣總共使用了鍵盤中的五個鍵，另一個鍵暫時作為備用鍵。如果系統工作過程中出現不正常的問題，可以按下系統復位鍵重新啟動，重新驗證。讀碼器總體軟件的設計流程如圖3所示。