一、项目概述
1.1 导言
在信息化的今日，许多情况下都需求输入暗码。由于输入办法和设备选用按键的约束，暗码输入办法变为开放式，对暗码的安全性构成威胁。此范畴的专利尽管许多，但多是遮挡式和荫蔽式的，输入完好的暗码仍然会存在安全隐患。
1.2 项目布景/选题动机
在信息化年代的今日，许多情况下都要有暗码的承认，即要输入暗码，然后才干进入特定的“空间”，或履行某种“动作”。如校园、金融、零售、网络等需求输入暗码的场所和职业。现在，选用暗码的输入办法和设备，都是以键盘式(包括一般键盘、特别键盘、小键盘等)为主，此种输入设备及其输入办法的缺点是：由于是键盘按键式，其输入暗码办法为开放式，也就是说，在运用者输入暗码时，旁观者可经过其操作办法窃视或推算到其暗码，也可经过运用者所按按键的方位得悉其暗码，然后在安全上构成威胁。即便旁观者无意想知道运用者的暗码，比方：上下级、师生、搭档、同学等，选用此种办法两边都会感到为难。此范畴的专利有许多，但多数是遮挡式的或隐藏式的，但不管怎样都要在现场输入完好的暗码，这样就存在安全隐患。
本规划是处理开放式暗码输入设备在输入暗码时简略被周围的人窃视到所输入的暗码信息而存在安全隐患的问题，提出一种新的暗码输入体系。该体系即便在没有任何防护的情况下，人或摄像设备也无法得知所输入的暗码，然后从根本上杜绝了暗码被别人因窥探而被盗。
二、需求剖析
2.1 功用要求
规划意图是处理开放式暗码输入设备存在安全隐患的问题，供给一种暗码输入办法与暗码输入设备。使该设备即便在没有任何防护的情况下从根本上杜绝了暗码被别人因窥探而被盗。
用户把握开机暗码才可敞开PC机及进入用户作业页面，并能够自己经过该暗码修正软件修正暗码，用数字键代表的字符串来替代固定的数字。能够将本来的简略数字暗码，变为比较复杂的由大写字符、小写字符、数字、下划线等字符组成的暗码，然后使暗码的破解更为困难，这样能够一箭双雕。
2.2 功用要求
本规划的暗码输入器在规划时还特别添加了维护措施，单片机上的程序是加密而不可读的，存储模块内存储的暗码是经过加密处理的，不是原始暗码，本暗码输入器设有开机暗码，只要输入正确的开机暗码才干进行暗码操作，而开机暗码能够设定输入次数，一旦过错开机暗码次数到达某一规则数值，暗码输入器将自锁。
三、方案规划
3.1 体系功用完结原理
图1所示为暗码输入设备的原理框图。
单片机经过USB接口与PC机相接，单片机上设备有运用软件，PC机上有暗码修正软件。PC机开机时要求输入开机暗码，只要当开机暗码输入正确时，才干敞开PC机进入体系。当单片机与PC机衔接后，PC机显示屏上呈现页面：要求在暗码输入设备中输入开机暗码。若开机暗码不正确，程序将提示持续输入开机暗码，当开机暗码到达限制的输入次数时，程序自锁。
若开机暗码正确，则翻开用户作业页面。这时，用户能够经过该暗码修正软件修正暗码，自己修正用数字键代表的字符串来替代固定的数字。该暗码输入设备与惯例键盘的本质区别在于：惯例键盘的按键对应于仅有的固定键码，而该输入设备的按键所对应的是该设备中存储器的一个固定地址。而这一按键的映射地址中存储的数据是该按键所相关的作为暗码的字符串。这个字符串由键码组成，因而当一个按键按劣等同于接连按下多个按键，因而能用一个按键完结一串暗码的输入。该设备按键与暗码相关的本质是在存储器中按键对应的地址写入暗码数据。该设备输入暗码进程的本质是从存储器中按键对应地址读取暗码数据，然后经过供给的接口将暗码发送至需求暗码输入的设备。
暗码修正保存后就能够直接存入体系。体系能够对该暗码保存回忆，下次运用该体系时就能够直接按某一个或两个键来输入一串暗码。
本规划的暗码输入器在规划时还特别添加了维护措施，中央处理器上的程序是加密而不可读的，存储模块内存储的暗码是经过加密处理的，不是原始暗码，这就确保了暗码的安全性，因而在现场输入的并非真实的暗码，所以即便在有许多人围观的情况下也无法获取用户的真实暗码，真实的完结了暗码的安全维护效果。并且体系的自身也供给了一个开机暗码，只要正确输入开机暗码后才干进入体系，因而即便不小心丢掉该产品，别人也无法容易运用。
选用的开发板契合USB协议能够直接与PC机相连，在PC机上对单片机进行编程，规划能够在PC机上设备运用的暗码修正软件。数字键盘按键和承认按键可利用PC机的键盘输入，显示设备即为PC机的屏幕。只需求用单片机编程出相应的设备运用软件，即可到达预期方针。
此处以EEPROM作为存储器、USB接口作为通讯的前言的暗码输入设备为例。当该暗码输入设备刺进需求暗码输入的设备(此处以一般PC为例)时，该设备表现为一个规范HID键盘。该暗码输入设备完全能够像一般键盘相同直接向PC发送键码数据，一起也能够运用与之配套的PC软件，经过USB接口向该设备发送新的暗码数据并指令其修正EEPROM中按键对应地址的数据。
该暗码输入设备所需求的两个首要进程的具体阐明如下：
1. 按键与暗码的相关
PC软件先经过图形界面从用户处得悉该用户期望某个按键对应的暗码，之后软件会将其转换成HID协议中键盘的字符编码，然后经过USB接口将编码后的暗码以及该暗码在EEPROM中的存储方位一起发送给暗码输入设备，并告诉其修正EEPROM的数据。该暗码输入设备得到修正的指令以及相关数据后，就会在EEPROM的指定方位贮存该暗码，完结按键与暗码的相关。
例如，用户期望为按键“2”设置暗码“123456”。“123456”对应的键盘编码是“1d 1e 1f 20 21 22”，按键“2” 的存储地址被设置为“06”。PC软件会将这些数据以及写EEPROM的指令经过USB接口发送给该暗码输入设备。该设备接收到数据后就当即会将“1d 1e 1f 20 21 22”写入EEPROM的地址“06”中，完结按键“2”与暗码“123456”的相关。
2. 运用相关暗码的按键输入进程
当用户经过按键输入暗码时，暗码输入设备会从EEPROM存储器中该按键对应地址读取与之相关的暗码数据串，然后经过USB接口将该串数据逐次发送给PC。此刻暗码输入设备对PC表现为规范HID设备(即可看成是一个规范键盘)，从USB接口发送来的暗码会被体系主动填充至需求输入暗码的方位，然后完结暗码的输入。
本发明供给的暗码输入器上的一个按键或两个键的组合表明一串暗码，按下不同的按键或组合键，即可输出不同的暗码，最终将暗码经过输出接口传给暗码接收方。比方经过USB口传给PC机、或带有USB口的主动存取款机、或带有USB口的超市收款机以及带有USB口的任何需求暗码的体系。暗码的修正可经过暗码修正体系，在PC机上恣意修正自己所需求的暗码(暗码能够由大写字符、小写字符、数字和下划线等组成)，然后经过USB口将修正好的暗码存储到暗码输入器上，也可在暗码输入器上修正简略的数字暗码。3.2 硬件渠道选用及资源配置
硬件选用AMTEL AVR大赛供给的EVK1100，EVK1100是一个根据AVR32 AT32UC3A单片机操控器的评价套件和开发体系。它装备一系列丰厚的外设、内存。图2所示为开发板与PC机衔接的示意图。
–支撑AT32UC3A
–JTAG衔接器、Nexus、USART、USB2.0接口、TWI接口、SPI
AVR32 AT32UC3A
高功用低功耗AVR32UC，32字节微操控器
——单循环RISC指令，包括DSP指令体系
——读改写指令和独立位操控
——运转速度1.49DMIPS/MHz
——存储维护体系
多层次数据总线
——高功用的数据传输，总线别离进步功用
——有15条存储器直接存取通道，改进外围设备沟通速度
内部高速SRAM——64K字节
派生的外置存储器接口——SDRAM/SRAM兼容存储总线
中止操控器——主动运转低推迟中止服务和程序优化
体系功用
——时钟办理包括内部的阻容时钟和一个32KHz振荡器
——两个多功用振荡器和两个锁相环路答应CPU和USB频率别离
——监督时钟，实时时钟
USB
——USB2.0，契合OTG协议
——DMA(存储器直接存取通道)
——片上收发器包括上拉电阻
一个三通道16比特定时器/计数器
四个通用同步异步收发器
——支撑SPI，红外，ISO 7816接口
——支撑硬件信号交流，RS485接口和调试解调器
两个主从串行接口(SPI)
ATMEL的开发板满意USB的传输协议，并且满意串口的各种协议，能够直接将单片机和CPU进行通讯和信息的传递，确保了规划的进行。
3.3体系软件架构
图3为进行暗码修正的流程框图。图4为进行暗码修正时的用户作业界面的想象图。
PC机开机时要求输入开机暗码，只要当开机暗码正确时，才干够翻开PC机。PC机开机后，单片机与PC机相接时也需求输入开机暗码才干在PC机上设备规划的运用软件。若开机暗码不正确，程序将提示持续输入开机暗码，当开机暗码到达限制的输入次数时，程序自锁。当开机暗码悉数输入正确时，PC机上呈现运用界面，用户能够经过该运用程序修正暗码，自己修正用数字键代表的字符串来替代固定的数字。暗码修正保存后就能够直接存入体系。体系能够对该暗码保存回忆，下次运用该体系时就能够直接按某一个或两个键来输入一串暗码。
本规划的暗码输入器在规划时还特别添加了维护措施，中央处理器上的程序是加密而不可读的，存储模块内存储的暗码是经过加密处理的，不是原始暗码，这就确保了暗码的安全性。
暗码修正软件即为规划中的运用软件，使其能在PC机上运转。选用的开发板契合USB协议，能够直接与PC机相连，在PC机上进行对单片机进行编程，到达规划软件的意图。数字键盘按键和承认按键可利用PC机的键盘输入，显示设备即为PC机的屏幕。只需求用单片机编程出运用软件，即可到达预期方针。
3.4 体系软件流程
3.4 体系估计完结成果
规划一个经过USB口传给PC机、或带有USB口的主动存取款机、或带有USB口的超市收款机以及带有USB口的任何需求暗码的体系。暗码的修正可经过暗码修正体系，在PC机上恣意修正自己所需求的暗码(暗码能够由大写字符、小写字符、数字和下划线等组成)，然后经过USB口将修正好的暗码存储到暗码输入器上，也可在暗码输入器上修正简略的数字暗码。
1、从根本上处理传统暗码输入所存在的安全隐患问题，维护暗码，防止由于暗码被盗而带来的巨大经济损失。
2、选用USB接口，与其他设备的衔接很简略，能够很便利的进行扩展，能够主动扩展自ATM机，超市收款机，银行货台等。
3、将本来的简略数字暗码变为由大小写字符，下划线，数字等组成的暗码，然后使暗码的破解更为困难。
4、暗码输入办法新颖，完结难度不大能够运用于任何带USB接口一起又需求暗码输入的设备，具有很好的实用价值
