CN105808978A - 一种基于单片机固件的硬件防盗版方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于单片机固件的硬件防盗版方法及系统，该方法包括：获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，将其与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入该单片机闪存的预设区域中；当单片机CPU启动时，对单片机闪存的预设区域进行读取，并读取单片机CPU固化在CPU内部的序列号；将读取到的CPU的内部序列号与一预设的生成多项式进行运算，并将运算结果与对预设区域的读取结果进行比较；根据比较结果令该单片机CPU正常工作或无法正常工作，本发明可实现对采用单片机作为主芯片的电子产品的硬件防盗版的目的。

Description

一种基于单片机固件的硬件防盗版方法及系统

技术领域

本发明涉及一种硬件防盗版方法及系统，特别是涉及一种基于单片机固件的硬件防盗版方法及系统。

背景技术

通常一个电子产品由硬件和软件组成，对于采用单片机作为主芯片设计的产品来说，由于单片机的高集成性，一般硬件PCB的构成都比较简单，而主要的附加值都在软件上，这导致可能出现这么一种情况，非法厂商通过解析硬件PCB，仿冒其硬件，然后利用软件把单片机闪存中的所有内容通过仪器设备读取出来，复制到他的仿冒硬件中。一般情况下，这种做法是可行的，仿冒出来的硬件一样工作，这将导致产品开发原厂的利益得到损害，因此，实有必要提出一种技术手段，以解决采用单片机作为主芯片设计的产品的硬件防盗版问题。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种基于单片机固件的硬件防盗版方法及系统，其将单片机CPU固化在CPU内部的序列号与一预设的生成多项式生成一加密字写入加密区，而于单片机CPU启动时，将CPU内部的序列号与一预设的生成多项式运算的结果与该加密字比较，根据比较结果控制单片机CPU的后续工作，使非法厂商无法通过解析硬件PCB仿冒硬件，实现了对采用单片机作为主芯片的电子产品的硬件防盗版的目的。

为达上述目的，本发明提出一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，包括如下步骤：

步骤一，获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，将其与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入该单片机闪存的预设区域中；

步骤二，当单片机CPU启动时，对单片机闪存的预设区域进行读取，并读取单片机CPU固化在CPU内部的序列号；

步骤三，将读取到的CPU的内部序列号与一预设的生成多项式进行运算，并将运算结果与对预设区域的读取结果进行比较；

步骤四，根据比较结果令该单片机CPU正常工作或无法正常工作。

进一步地，于步骤四中，若运算结果与对预设区域的读取结果相同，则令单片机CPU正常执行后续操作，若运算结果与从预设区域读取到的加密字不同时，则令单片机CPU无法正常工作。

进一步地，于步骤二后，还包括如下步骤：

若从单片机闪存的预设区域没有读取到加密字时，则直接令单片机CPU无法正常工作。

进一步地，于步骤一之前，还包括如下步骤：

将单片机的闪存分为引导程序区、加密区以及固件区，该预设区域为该加密区；

将引导装载程序与单片机固件分别烧制于引导程序区及固件区。

进一步地，将该单片机闪存按地址从低到高分为引导程序区、加密区以及固件区。

进一步地，于步骤二中，当单片机CPU启动时，首先CPU从该引导装载程序启动，然后检测到固件在单片机闪存中存在，跳转到固件的起始地址执行，由固件读取该单片机闪存加密区和该单片机CPU固化在CPU内部的序列号。

为达到上述目的，本发明还提供一种基于单片机固件的硬件防盗版系统，包括：

加密字生成单元，用于获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，将其与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入单片机闪存的预设区域中；

读取单元，于该单片机CPU启动后，对该单片机闪存的预设区域进行读取，并读取该单片机CPU固化在CPU内部的序列号；

比较单元，将该读取单元读取到的该单片机CPU的内部序列号与一预设的生成多项式进行运算，并将运算结果与对该预设区域的读取结果进行比较；

结果处理单元，根据该比较单元的比较结果令该单片机CPU继续正常工作或无法正常工作。

进一步地，若该比较单元的比较结果为运算结果与对预设区域的读取结果相同时，则该结果处理单元令该单片机CPU正常执行后续操作，若该比较单元的比较结果为运算结果与对预设区域的读取结果不同时，则该结果处理单元令该单片机CPU无法正常工作。

进一步地，若该比较单元判断该预设区域没有加密字时，则直接启动该结果处理单元，则令该单片机CPU无法正常工作。

进一步地，该系统还不包括：

分区单元，用于将该单片机的闪存分为引导程序区、加密区以及固件区，该预设区域为该加密区；

烧制单元，用于将引导装载程序与该单片机固件分别烧制于该引导程序区及固件区；

启动单元，用于实现单片机CPU的启动，令该单片机CPU从引导装载程序启动，然后检测到固件在单片机闪存中存在，跳转到该固件执行，该读取单元利用该固件读取加密区的加密字和该单片机CPU固化在CPU内部的序列号。

与现有技术相比，本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版方法及系统通过获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，并将其与一预设的生成多项式进行运算生成加密字写入单片机闪存的加密区，而于单片机CPU启动时，读取写入加密区的加密字以及固化在CPU内部的序列号，并将固化在CPU内部的序列号与预设的生成多项式进行相同运算获得的运算结果与读取到的加密字进行比较，根据比较结果控制单片机CPU正常工作或无法工作，使非法厂商无法通过解析硬件PCB仿冒其硬件，实现了对采用单片机作为主芯片的电子产品的硬件防盗版的目的。

附图说明

图1为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版方法的步骤流程图；

图2为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版方法之较佳实施例的步骤流程图；

图3为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版系统的系统架构图；

图4为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版系统之较佳实施例的系统架构图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

图1为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，包括如下步骤：

步骤101，获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，并将其与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入单片机闪存的预设区域中。具体地说，可利用电脑通过产品的接口(例如USB接口)，获取单片机CPU固化在内部的序列号，并于该电脑中预设一生成多项式，于获得单片机CPU的内部序列号后，将该内部序列号与该预设的生成多项式进行运算，获得一加密字，将该加密字通过接口(例如USB接口)写入单片机闪存的预设区域。

步骤102，当单片机CPU启动时，对单片机闪存的预设区域进行读取，并读取单片机CPU固化在CPU内部的序列号。

步骤103，将读取到的CPU的内部序列号与一预设的生成多项式进行运算，并将运算结果与对预设区域的读取结果进行比较。

步骤104，若运算结果与对预设区域的读取结果相同，则单片机CPU正常执行后续操作；若运算结果与读取到的加密字不同时，则令单片机CPU无法正常工作，例如不予执行后续操作或者直接执行一死循环，让产品不可使用。

较佳地，于步骤102后，若从单片机闪存的预设区域没有读取到加密字时，则直接令单片机CPU无法正常工作，例如不予执行后续操作或者直接执行一死循环，让产品不可用

较佳地，在本发明较佳实施例中，可将单片机闪存分为三个区：引导程序区、加密区以及固件区，其中，加密区即上述的预设区域。

图2为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版方法之较佳实施例的步骤流程图。如图2所示，该方法具体包括：

步骤201，将单片机的闪存分为引导程序区、加密区以及固件区，较佳地，将单片机闪存按地址从低到高分为引导程序区、加密区以及固件区。

步骤202，将引导装载程序(BootLoader)与单片机固件分别烧制于引导程序区及固件区，具体地说，首先将引导装载程序(BootLoader)利用工具烧制在单片机闪存的引导程序区，然后利用产品的接口(例如USB接口)通过引导装载程序(BootLoader)把固件烧制到单片机闪存的固件区。

步骤203，读取单片机CPU固化在CPU内部的序列号。具体地说，可利用电脑通过产品的接口(例如USB接口)，读取单片机CPU固化在内部的序列号。

步骤204，将获得单片机CPU的内部序列号与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入该单片机闪存的加密区。具体地说，可于该电脑中预设一生成多项式，于获得单片机CPU的内部序列号后，将该内部序列号与该预设的生成多项式进行预算，获得一加密字，并将该加密字通过接口(例如USB接口)写入单片机闪存的加密区。

步骤205，当单片机CPU启动时，对加密区进行读取，并读取单片机CPU固化在CPU内部的序列号。具体地说，当单片机CPU启动时，首先CPU从引导装载程序(BootLoader)启动，然后检测到固件在单片机闪存中存在，跳转到固件的起始地址执行，固件则立即读取闪存加密区的加密字和CPU固化在CPU内部的序列号。

步骤206，判断加密区是否读取到加密字。

步骤207，若读取到加密区存在加密字时，将读取到的CPU的内部序列号与预设的生成多项式进行运算，进入步骤208。也就是说单片机CPU中预存一生成多项式，该生成多项式与生成加密字的生成多项式相同，并进行同样的运算，于本步骤中，同样将才CPU的内部序列号与该生成多项式进行相同运算。若加密区空白即无加密字时，则进入步骤210。

步骤208，将运算结果与读取到的加密区的加密字进行比较。

步骤209，若运算结果与加密字一致，则单片机CPU正常执行后续操作；否则，进入步骤210；

步骤210，当加密区空白无加密字或运算结果与加密字不一致时，令单片机CPU无法正常工作，例如不予执行后续操作或者直接执行一死循环，让产品不可用。

以下通过一具体实施例来说明本发明之硬件防盗过程：

1、首先把单片机的闪存分为三个区：按地址从低到高分别为：a)引导程序区(Bootloader区)；b)加密区；c)固件区。

2、将引导装载程序(BootLoader)通过工具烧制在单片机闪存的引导程序区，利用产品的USB接口通过引导装载程序(BootLoader)把固件烧制在单片机闪存的固件区，这时用于放置加密字的加密区域为空白。

3、利用电脑通过产品的USB口，读取该产品单片机CPU固化在内部的序列号，并将电脑中预存的生成多项式与CPU内部的序列号进行运算，生成加密字。为了防止非法厂商从正品产品的单片机的闪存中把所有的内容复制到仿冒品中，本发明采取把闪存内容与单片机序列号绑定的方式。由于每一块单片机芯片都有自己的唯一序列号。所以仿冒厂商是无法在自己的仿冒品中提供与正品产品单片机完全相同的序列号。这样通过在固件中做一检测，很容易就发现当前执行的硬件是否为仿冒品。由于直接鉴别序列号可能导致非法厂商直接修改固件中的机器指令的方式来破解，所以本发明把序列号通过运算转变为一串加密字，具体地说，本发明通过利用生成多项式将序列号转变为一串加密字写入单片机闪存的加密区，在本发明具体实施例中，采用的生成多项式为：

f1(x)＝1+x2+x4+x6+x7；则f1的二进制表达为：10101011。

假设单片机序列号＝34-65-a2-3e-32-73；则单片机序列号的二进制表达为：001101000110010110100010001111100011001001110011。

则：

加密字＝单片机序列号*f1＝001101000110010110100010001111100011001001110011*10101011

在此需说明的是，这里的生成多项式只是例子，用户可自定义生成多项式，本发明不以此为限。

4、通过产品的USB接口，把生成的加密字写到单片机内存的加密区。

5、当产品打开电源，单片机CPU从引导装载程序(BootLoader)启动，然后检测到固件在单片机闪存中存在，跳转到固件的起始地址执行，固件立即读取加密区的加密字以及CPU固化在CPU内部的序列号，进行检测，即将读取到的CPU内部的序列号与预设的生成多项式进行运算，利用CPU序列号*生成多项式是否等于读取到的加密字进行检测；

6、若单片机闪存的加密区为空白或从加密区读取到的加密字和通过CPU序列号*生成多项式计算出的加密字不一致，则CPU不再往下执行，例如直接执行一个死循环，让产品不可用。

7、若读取到的加密区的加密字和通过CPU序号*生成多项式计算出的加密字一致，则CPU按正常流程往下执行，产品可正常使用。

图3为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版系统的系统架构图。如图3所示，本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版系统，包括：加密字生成单元301、读取单元302、比较单元303以及结果处理单元304。

其中，加密字生成单元301，用于获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，并将其与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入单片机闪存的预设区域中。具体地说，加密字生成单元301可利用电脑通过产品的接口(例如USB接口)获取单片机CPU固化在内部的序列号，并于该电脑中预设一生成多项式，于获得单片机CPU的内部序列号后，将该内部序列号与该预设的生成多项式进行运算，获得一加密字，而后将该加密字通过接口(例如USB接口)写入单片机闪存的预设区域。

读取单元302，于单片机CPU启动时，对单片机闪存的预设区域进行读取，并读取单片机CPU固化在CPU内部的序列号。

比较单元303，将读取单元302读取到的CPU的内部序列号与预设的生成多项式进行运算，并将运算结果与对预设区域的读取结果进行比较。在本发明中，这里预设的生成多项式与加密字生成单元301中采用的生成多项式相同，进行的运算也相同。

结果处理单元304，根据比较单元303的比较结果令单片机CPU继续正常工作或无法正常工作。具体地说，若比较单元303的比较结果为运算结果与对预设区域的读取结果相同，则令单片机CPU正常执行后续操作，若比较单元303的比较结果为运算结果与对预设区域的读取结果不同时，则令单片机CPU无法正常工作，例如不予执行后续操作或者直接执行一死循环，让产品不可使用。

较佳地，若比较单元303判断预设区域没有加密字时，则直接启动结果处理单元304，结果处理单元304则令单片机CPU无法正常工作，例如不予执行后续操作或者直接执行一死循环，让产品不可使用。

图4为本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版系统之较佳实施例的系统架构图。在本发明较佳实施例中，除包含加密字生成单元401、读取单元402、比较单元403以及结果处理单元404外，还包括分区单元405、烧制单元406以及启动单元407。

其中，分区单元405，用于将单片机的闪存分为引导程序区、加密区以及固件区，较佳地，将单片机闪存按地址从低到高分为引导程序区、加密区以及固件区。

烧制单元406，用于将引导装载程序(BootLoader)与单片机固件分别烧制于引导程序区及固件区，具体地说，首先将引导装载程序(BootLoader)利用工具烧制在单片机闪存的引导程序区，然后利用产品的接口(例如USB接口)通过引导装载程序(BootLoader)把固件烧制到单片机闪存的固件区。

启动单元407，用于实现单片机CPU的启动，具体地说，单片机CPU从引导装载程序(BootLoader)启动，然后检测到固件在单片机闪存中存在，跳转到固件的起始地址执行，读取单元302利用固件读取加密区的加密字和CPU固化在CPU内部的序列号，并将读取的加密字和CPU内部的序列号传送至比较单元303。

综上所述，本发明一种基于单片机固件的硬件防盗版方法及系统通过获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，并将其与一预设的生成多项式进行运算生成加密字写入单片机闪存的加密区，而于单片机CPU启动时，读取写入加密区的加密字以及固化在CPU内部的序列号，并将固化在CPU内部的序列号与预设的生成多项式进行相同运算获得的运算结果与读取到的加密字进行比较，根据比较结果控制单片机CPU正常工作或无法工作，使非法厂商无法通过解析硬件PCB仿冒其硬件，实现了对采用单片机作为主芯片的电子产品的硬件防盗版的目的。

任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，包括如下步骤：

步骤一，获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，将其与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入该单片机闪存的预设区域中；

步骤二，当单片机CPU启动时，对单片机闪存的预设区域进行读取，并读取单片机CPU固化在CPU内部的序列号；

步骤三，将读取到的CPU的内部序列号与一预设的生成多项式进行运算，并将运算结果与对预设区域的读取结果进行比较；

步骤四，根据比较结果令该单片机CPU正常工作或无法正常工作。

2.如权利要求1所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，其特征在于：于步骤四中，若运算结果与对预设区域的读取结果相同，则令单片机CPU正常执行后续操作，若运算结果与从预设区域读取到的加密字不同时，则令单片机CPU无法正常工作。

3.如权利要求2所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，其特征在于，于步骤二后，还包括如下步骤：

若从单片机闪存的预设区域没有读取到加密字时，则直接令单片机CPU无法正常工作。

4.如权利要求3所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，其特征在于，于步骤一之前，还包括如下步骤：

将单片机的闪存分为引导程序区、加密区以及固件区，该预设区域为该加密区；

将引导装载程序与单片机固件分别烧制于引导程序区及固件区。

5.如权利要求4所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，其特征在于:将该单片机闪存按地址从低到高分为引导程序区、加密区以及固件区。

6.如权利要求5所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版方法，其特征在于：于步骤二中，当单片机CPU启动时，首先CPU从该引导装载程序启动，然后检测到固件在单片机闪存中存在，跳转到固件的起始地址执行，由固件读取该单片机闪存加密区和该单片机CPU固化在CPU内部的序列号。

7.一种基于单片机固件的硬件防盗版系统，包括：

加密字生成单元，用于获取单片机CPU固化在CPU内部的序列号，将其与一预设的生成多项式进行运算，生成一加密字，并将该加密字写入单片机闪存的预设区域中；

读取单元，于该单片机CPU启动后，对该单片机闪存的预设区域进行读取，并读取该单片机CPU固化在CPU内部的序列号；

比较单元，将该读取单元读取到的该单片机CPU的内部序列号与一预设的生成多项式进行运算，并将运算结果与对该预设区域的读取结果进行比较；

结果处理单元，根据该比较单元的比较结果令该单片机CPU继续正常工作或无法正常工作。

8.如权利要求7所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版系统，其特征在于：若该比较单元的比较结果为运算结果与对预设区域的读取结果相同时，则该结果处理单元令该单片机CPU正常执行后续操作，若该比较单元的比较结果为运算结果与对预设区域的读取结果不同时，则该结果处理单元令该单片机CPU无法正常工作。

9.如权利要求8所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版系统，其特征在于：若该比较单元判断该预设区域没有加密字时，则直接启动该结果处理单元，则令该单片机CPU无法正常工作。

10.如权利要求8所述的一种基于单片机固件的硬件防盗版系统，其特征在于，该系统还不包括：

分区单元，用于将该单片机的闪存分为引导程序区、加密区以及固件区，该预设区域为该加密区；

烧制单元，用于将引导装载程序与该单片机固件分别烧制于该引导程序区及固件区；

启动单元，用于实现单片机CPU的启动，令该单片机CPU从引导装载程序启动，然后检测到固件在单片机闪存中存在，跳转到该固件执行，该读取单元利用该固件读取加密区的加密字和该单片机CPU固化在CPU内部的序列号。