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引言

       计算机硬件技术在不断进步，例如CPU的运行速度由初期的2~16MHz，到如今的1GHz以上，内存由

原来的1Mbit到现在的256~512Mbit，这些都给软件运行提供了良好的环境，同时也带动了计算机软件行

业的大力发展。
　
　　随着软件产品的广泛应用，对软件的知识产权保护也开始重要。软件产品通过系列号码加密，每一

个软件均有唯一的产品系列号码。软件产品配置加密电路板后，软件产品和该产品软件加密板同时售出

，用户在使用时一套软件要配备一块加密板，通过控制加密板，就可以保证软件产品安全。
　
　　计算机访问外部设备地址计算机系统是通过主板上的I/O接口地址来实现访问外部设备的。例如，读

取硬盘中的数据是通过直接访问1F0~1F7H的接口地址，也就实现了访问硬盘的操作。当鼠标器连接到串

行口COM2时，计算机在上电复位时自动启动鼠标的串行通讯功能。计算机的系统接口地址如表1所示，在

表中简要介绍了主要的系统地址，还有一些接口地址未列入其中，其中并行接口LPT1和LPT2为专用打印

机使用，地址分别是278~27FH、378~37FH.计算机接口被不断的开发，并行接口已经有了更多的用途。
　
　　基于ISA总线的加密电路利用计算机ISA总线设计一个密码电路，可以实现加密的目的。ISA总线加密

电路如图1所示，利用Xilinx等公司可编程逻辑器件（CPLD）可以设计一组加密电路。在电路中，IC1 是

Xilinx公司的可编程逻辑器件XC9572，有84个引脚，其中可作为I/O的有68个引脚，内部有1600个逻辑门

，72个宏单元，响应速度7~15ns.P1是ISA总线引脚。D0~D7是计算机访问外部设备的8位数据总线，

a0~a19是访问外部设备的20条地址总线，ior是读外部设备数据信息的读选通线，iow是向外部设备发送

信息或命令的写选通线，rst是计算机的复位线，在复位时，加密卡与计算机同时复位。
　
　　将ISA总线的地址a（19，0）、ior、iow和aen经过译码作为片选、时钟，对一组触发器电路进行操

作，就能够读取密码数据。在选择地址时，a（10）~a（19）为空，既随机状态。加密电路地址可以选择

打印机接口地址278H、279H、27AH.例如选择278H，在加密电路中，通过地址278H读取一组低8位数据D（

7，0），就能够作为软件运行的密码，控制软件是工作还是退出。在图中，利用Xilinx公司的Project

Navigator软件设计了一组只读八-D触发器电路，并将触发器的输入端A1、A2、A4、A5、A8设置为“1”

电平，把A3、A6、A7设置为“0”电平，当读取触发器时有恒定数据9BH，此数据即为密码。
　
　　其中ISA总线的选通278H地址的逻辑公式是：G1 = "a<3>" * "a<4>" * "a<5>" * "a<6>" * /"a<7>"

* /"a<8>" * /"a<9>" * /"a<0>" * /"a<1>" * /"a<2>" */aen */ ior （1）
　
　　基于PCI总线的加密电路计算机的PCI总线被普遍应用，一些速度快、内存容量大的新型计算机主板

已经以PCI总线为主。PCI总线的特点是体积小，速度快。设计计算机的板卡利用PCI总线是大势所趋。利

用PCI总线设计加密电路如图2所示。电路中利用了华邦（Winband）公司生产的计算机PCI总线接口电路

W89C940，最大运行速度是10MS.PCI总线与ISA总线在工作原理上有所区别。PCI总线卡必须拥有驱动程序

，不同功能的计算机卡的驱动程序也不相同，因此计算机所有的PCI总线电路都必须配备一只串行EEPOAM

，例如AT93C46，用来存放驱动码。

加密电路进行设计时，同样利用Xilinx公司的Project Navigator软件设计一组可以写数据、再读数据的

八-D触发器电路，得到PCI总线的加密电路如图3所示。电路的数据D[7：0]经过输入缓冲器BUFE8输入到

八-D触发器，其控制选通端是IN，当IN信号为“1”时，数据D[7：0]输入到触发器，并且锁存数据；当

输出选通信号OUT为“1”时，输出数据Q[7：0]传输到D[7：0]，即读取八-D触发器的数据。计算机软件

在运行时，通过写、读数据就起到加密的作用。
　
　　并行接口的加密电路并行加密电路的设计都是选用计算机的并行打印机接口。计算机的打印机接口

LPT1，数据传输形式、连接器插座等在IEEE1284中有明确的规定。其主要特性是，数据传送总线DB7~DB0

，打印机工作忙时，pin1是数据锁存信号，pin10是打印机接收数据。Atmel公司的EEPROM器件AT93C46，

具有比较低的工作电流，所以将其正电源VCC连接到ERR端。其工作方式是首先输入控制字，读取数据就

写入读控制字，写器件就写入写控制字，之后才能读或写16位（16bit）数据。读操作过程是，写入读控

制字，写入7位（7bit）地址，接下来就可以在输出端接收数据，每当输入一个时钟，就有一位（1bit）

输出，输出16位后自动结束。打印机接口的加密电路可以设计许多种方式，例如；时间电路，写入电路

的数据与读出数据的时间相关。
　
　　结语经过实际设计证明，基于计算机总线设计加密电路的方法，方便实用。这种方法的结构简单，

利用CPLD设计加密电路方便可行，能够比较好地实现加密功能。计算机加密电路的设计有多种方法，各

种方法具有不同的优缺点。实际上，在电路的设计过程中，可以增加一些逻辑功能用来实现功能加密、

工作状态加密、实时数据加密等电路，这样能够更好地起到真正加密的作用。

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