采用S3C44BOX微处理器的型防伪读码器设计

假冒伪劣商品一直是世界的公害，随着仿造技术水平的不断提高，被仿造产品的范围也越来越大，仿造品的数量也日趋惊人，小到一粒药片，大到飞机、汽车零部件，几乎所有正牌、名牌产品，都被假冒行为所困扰，假货充斥着大部分的市场。数码防伪原理：为每一件入网的产品设置一个唯一的编码，并把这一编码储存在中心数据库中，同时在全国建立起电话（手机或网络）查询鉴别网络。消费者购买到贴有数码防伪标识物的商品，只需拨打电话或上因特网，输入商品上的编码，即可知道产品的真伪，从而突破了传统的防伪产品容易被批量防冒及消费者不易识别的局限性。中杉防伪开发的数码防伪系统用于防伪查询的编码一般为16位数字或更多。消费者轻松发现假冒行为和拒绝假冒：数码防伪标签一个防伪编码只能使用一次，当消费者查询了一次，第二次查询系统就会提示该防伪编码已使用过，消费者不会购买已经被查询过防伪编码的商品。查询错的对不上商品数据分析---找出假冒的区域：根据查询记录中的主叫电话号码是不是正码所规定的查询号码800、400，输入的防伪编码是不是18位数、假冒编码被查询的次数、时间、电话等信息，可以清楚判断假货出现的地区及时间。

防伪读码器的总体设计方案

1 总体设计方案

本设计所实现的硬件平台主要由微处理器单元、存储器单元、串口电平转换、液晶显示模块、电源单元和JTAG接口单元组成，硬件功能框图如图1所示。其中串口有两种功能，一种是与上位机进行通信，通过它可以在线下载程序；另一种功能是与GPRS模块进行数据交换。

图1 系统原理框图

2 系统工作原理

读码器是系统的核心部分，由产品经销商持有，它是产品生产厂家分配给经销商的，作用是读取产品中的信息（即产品出厂时由厂家分配的ID号），然后连接并登陆远端的企业数据库进行查询验证。连接网络时必须通过身份验证，验证通过才允许登录，否则拒绝登陆。对于读码器，厂家亲自将预先选定的密钥存放在其中，这一部分对外界是完全保密的。验证时，将读码器与产品包装上的接口连接，按照事先设定好的通信协议读出其中的信息，存放在读码器中。此时需要进行网络查询，在进行查询前必须通过身份验证登陆查询网站。首先，由读码器发送登陆请求，服务器接到请求后发送一个随机的数据串回来，读码器使用自己的密钥对其进行加密，然后将这段密文发送回去。服务器收到以后，先是解密验证，如果是自己发送过去的原数据，则通过验证，允许登录，否则提示“密钥错误，登陆失败”。成功登陆以后，读码器将产品序列号的密文发送给服务器，由服务器解密并恢复编码并进行查询，若查询失败，则返回提示：“该产品并非是XX企业生产的正品，谨防假冒！”否则，将以密文的形式返回产品的验证信息，由读码器进行解密并显示提示信息，该信息包括：产品的物流渠道、厂家、生产信息等。

防伪读码器的设计与实现

1 存储器设计

微处理器用一片或少数几片大规模集成电路组成的中央处理器。这些电路执行控制部件和算术逻辑部件的功能。微处理器与传统的中央处理器相比，具有体积小，重量轻和容易模块化等优点。微处理器的基本组成部分有：寄存器堆、运算器、时序控制电路，以及数据和地址总线。微处理器能完成取指令、执行指令，以及与外界存储器和逻辑部件交换信息等操作，是微型计算机的运算控制部分。它可与存储器和外围电路芯片组成微型计算机。微处理器S3C44BOX的存储控制器可以为片外存储器访问提供必要的控制信号。总线DB（DataBus）用于传送数据信息。数据总线是双向三态形式的总线，即它既可以把CPU的数据传送到存储器或输入输出接口等其它部件，也可以将其它部件的数据传送到CPU。数据总线的位数是微型计算机的一个重要指标，通常与微处理的字长相一致。例如Intel8086微处理器字长16位，其数据总线宽度也是16位。需要指出的是，数据的含义是广义的，它可以是真正的数据，也可以是指令代码或状态信息，有时甚至是一个控制信息，因此，在实际工作中，数据总线上传送的并不一定仅仅是真正意义上的数据。

除了Bank0以外的其他地址空间可以在系统的启动代码中通过编程予以设置，具体是通过设置存储器控制专用寄存器BWSCON来实现的。存储器控制专用寄存器包括总线宽度/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设置寄存器，各个寄存器的每一数据位的具体含义请参考数据手册。

根据所选择的Flash和SDRAM，系统各地址空间的数据总线宽度都设置为16位，存储模式为小端模式，不使用等待状态，不使用UB/LB。

2 串口设计

ARM S3C44BOX的UART单元带两个异步串行口，皆可工作于中断和DMA模式，各带有16字节的FIFO。最大波特率115.2K。DART单元包括可编程波特率、红外发送/接收、1个或2个停止位、5/6/7/8位数据宽度和奇偶校验位。每个DART有7种状态：溢出错误、校验错误、帧错误、暂停态、接收缓冲区准备好、发送缓冲区空、发送移位缓冲器空等，这些状态可以由相应的UTRSTATn/UERSTATn表示，并且与发送接收缓冲区相对应的有错误缓冲区。波特率可以通过控制波特率寄存器进行设置。每一个DART的波特率发生器为收/发器提供一个连续时钟，时钟源可选为S3C44BOX的内部系统时钟。

根据系统功能的需要，读码器在调试过程中需要与PC进行通信，所以需要在微处理器和PC之间设计电平转换电路。另外，系统与存放产品功号的芯片需要进行通信，这里不需要电平转换，系统在GPRS接口中直接将串口线引出，其中的部分引脚即可作为与存储芯片连接的接口，连接电路如图2所示。

图2 串口电路

3 网络通信信息与操作标志位的设计

为了减少硬件方面的操作，节省硬件资源，提高验证效率，系统对于接收到的信息种类以及对信息进行什么操作，都在数据包中设定相应的数据位来作为标志。系统的动作大致有加密发送、解密显示、解密保存（更换工作密钥时）。系统的信息种类大致包括登录验证信息、登录成功提示、登录失败提示、产品ID号密文、产品验证结果信息（对它的操作只有显示，所以归为一类）、产品出售信息和更换密钥的信息。所以在数据段中设定一字节，其中用两位表示操作，用三位表示信息种类，具体设计如表1所示，其中第3 、4 位是操作位；第6、7、8位是信息位。根据这些标志信息决定下一步的操作。必要时再由用户进行按键操作。具体操作标志位的数据、信息种类标志位与具体数据位的对应关系如表2和表3所示。

4 读码器的软件设计

读码器的键盘共设计了六个按键，外加一个系统复位键。读码器的整个工作过程通过软件和这六个按键相配合来完成。产品验证的操作过程如下：首先连接读码器和产品上ID号存储芯片的接口，然后按下一个按键读取产品ID号，读取结束会显示提示信息；显示读取成功后再按下网络连接键，读码器会自动拨号连网，因为企业的网号已经事先固化在读码器中了，这一过程是由读码器自己完成的，它会根据接收到的数据中的标志位判断下一步的操作，同时显示工作状态信息，直到登录成功或者登录失败；登陆成功后按键发送产品ID号，然后是等待接收验证结果信息并显示；最后，按下成功出售按键或未能出售按键发送产品出售结果信息。读码器总体软件的设计流程如图3所示。

图3 读码器软件流程图

无线网络传输设计

网络传输部分的硬件关键是对无线网络传输模块的应用。在众多的无线网络模块中，MC35是应用较为普及的一种。这是西门子公司的一款GPRS模块，它具有40引脚的ZIF接口，主要有电源接口、标准RS232双向串口、SIM卡3V接口和模拟语音接口等。

硬件电路的连接是使用读码器硬件系统中设计的GPRS模块接口。其中利用了串口、电源、天线等接口。具体实验原理是：主机与读码器通过串口通信，发送AT指令编码给读码器，然后通过读码器控制MC35模块的数据收发，如图4所示。

图4 无线网络传输模块连接示意图