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1、 基于基于 USBUSB 的加密卡的设计与实现的加密卡的设计与实现2012 年 05 月JIANGSU TEACHERS UNIVERSITY OF TECHNOLOGY本 科 毕 业 设 计 （ 论 文 ）毕业设计说明书(论文)1基于USB的加密卡的设计与实现摘要：随着科学技术的飞速发展，软件产品越来越面临着盗版行为的严重威胁。软件的加密保护，已成为软件开发商保护自己软件产品的必不可少的手段。加密卡在设计上综合了软件保护、加密狗、嵌入式系统等技术，有效地增加了解密难度，提高了通用性和保密性，受到了越来越多软件开发商的青睐。本设计以微处理器 ATmega128 为核心，以 USB 总线为接口界
2、面。在硬件上，设计并实现了电源模块、上电复位模块、串口通信模块、USB 通信模块以及外扩存储器模块；在软件上，实现了 USB 通信和数据传输，实现了加密卡与外围设备间的串行通信，实现了基于 AES 算法的加密、解密运算，并可以在卡上存放密钥、证书及其他重要的数据等。在设计中，采用层次化、结构化的设计方法，完成了底层平台的构建。这为加密卡后续应用程序的开发和软、硬件系统升级奠定了基础。关键词：软件加密，主机，USB 总线，加密卡毕业设计说明书(论文)2Design and Implementation of Encryption Card Based on USB Abstract：With t
3、he rapid development of science and technology, software products are threatened by the pirate behavior. Thus, software protection using the way of encryption has become indispensable for software developers to protect their software products.Added software protection, soft dog and imbedded system e
4、ncryption and other technology, this encryption card effectively improves the difficulty of deciphering and enhances the generality and privacy, appealing to more and more popularity. The microprocessor ATmega128 is used as the core of the encryption card, and the USB was used as the bus interface i
5、n the design. in the side of hardware, it has the power supply module, the power-on reset module, the serial communication module, the USB communication module and external memory expansion module; Also in the side of software, it implements the function of USB communication and data transfer, the f
6、unction of serial communication between the encryption card and peripherals, the computing of encryption and decryption based on the AES algorithm. And it can also store the key certificates and other important data on the card.In the design, the hierarchical and structured design method helps to co
7、mplete the construction of the underlying platform which has laid the foundation for following encryption card application development and the system upgrades of software and hardware.Keywords: Software Encryption, Host, USB, Encryption Card毕业设计说明书（论文）I目 录前 言.1第 1 章 概述.21.1 加密卡的发展.21.2 USB 总线.31.3 基
8、于 USB 总线加密思路提出.4第 2 章 需求分析及方案设计.62.1 需求分析.62.2 芯片选型.72.3 总体方案设计.8第 3 章 加密卡硬件电路的实现.113.1 单片机基本工作模块设计.113.1.1 电源模块设计 .113.1.2 上电复位电路模块设计 .123.1.3 LED 测试电路模块设计.143.2 接口模块设计.143.2.1 USB 通信接口模块设计.143.2.2 RS232 通信接口模块设计.153.2.3 RS422、RS485 通信接口模块设计.163.2.4 ISP 与 JTAG 仿真调试接口模块设计.173.3 片选地址译码与外扩 SRAM 模块设计.1
9、93.3.1 片选地址译码电路模块设计 .193.3.2 扩展存储器模块设计 .20第 4 章软件功能实现.214.1 存储器的读写.214.1.1 FLASH 程序存储空间的读写.21毕业设计说明书（论文）II4.1.2 内部 SRAM 和 EEPROM 的读写 .214.1.3 外扩 SRAM 的译码处理与读写 .234.2 RS232、RS485 通信.244.2.1 RS232 通信.244.2.2 RS485 通信与 Modbus 协议.264.3 USB 通信.294.3.1 USB 数据包的定义.304.3.2 USB 接口模块的基本操作与设备初始化.314.3.3 USB 数据
10、包的拆分与组装.324.4 加密算法设计.344.4.1 轮变换 .354.4.2 密钥扩展 .36第 5 章 软、硬件测试与分析.395.1 硬件整体测试与分析.395.2 各功能模块的测试与分析.39参考文献.46致谢.48附录 A 元器件清单.49附录 B USB 加密卡设计原理图.50附录 C USB 加密卡的印制电路板图.51毕业设计说明书（论文）第 1 页 共 51 页前 言计算机硬件技术的不断提高，有力地推进了计算机软件业的蓬勃发展。易复制性是计算机软件特点，复制软件与原版软件运行起来并无差别，软件盗版正是基于这一特点。在 Internet 日益发达的今天，软件传播轻而易举。可以想象，正版软件被盗版后，其版权所有者的经济利益将会蒙受重大损失，必将严重挫伤软件
