一种新型防伪读码器的设计

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。而且造假者不但仿造产品更有甚至仿造正品的防伪标志，对于这样的假冒伪劣产品只有少数的质量专业人员才能辨认，消费者根本无法辨认产品的真伪，从而导致上当受骗，同时企业也遭受了很大的损失，危及名优企业生存发展。针对众多的造假现象，生产厂家也采取了不同的防伪措施，目前市场上的防伪手段大致包括: 视觉防伪技术、电子识别防伪技术、数码防伪技术等。在分析当前数码防伪系统存在的不足的基础上，本文提出了一种新型的数码防伪系统。

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。读码器提供的GPRS网络接口中除了包括串口的数据线外，还包括电源线和控制线。

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。此时，读码器正处于等待状态，如果产品成功出售，通过按键向服务器返回相关提示信息，由服务器记录下来该信息，即产品出售的时间和地点，以备二次查询；如果没有成功出售则通过不同的按键发送信息，提示服务器“该产品没有卖出”。至此，验证完毕。

防伪读码器的设计与实现

1 存储器设计
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。每个地址空间的数据总线宽度是可以通过编程或引脚连接来配置的，由于系统上电启动或复位后总是从0X00000000地址开始执行，Boo映射后的地址就是0X00000000，所以必须在第一次访问ROM前设置Bank0的数据总线宽度。系统中将OM0通过上拉电阻与VDD相连接，OM1通过下拉电阻与GND相连接，即Bank0选用的是16位的数据总线宽度。

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SD RAM，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。波特率的时钟通过一个16位分频器分频后产生，16位分频器的值由寄存器UBRDIVn寄存器具体说明。

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。这样总共使用了键盘中的五个键，另一个键暂时作为备用键。如果系统工作过程中出现不正常的问题，可以按下系统复位键重新启动，重新验证。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vwin 语音接口等。本设计最终选用了该模块来实现网络传输。

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。