CN110334534A - 一种用于数据加解密传输的数据板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于数据加解密传输的数据板，它包括电源模块、DC‑DC升压转换器、USB芯片、安全存储器、闪存芯片、集成芯片、Micro SD卡座、N型MOS管、指示灯外接接口、晶振、PHY千兆网络芯片、带看门狗定时器的微处理器监控器、与门、网络变压器、网口、自带ESD保护的RS‑232转换芯片、DDR终端稳压器、DDR3内存条、SW1中乌龟按键、SW2中乌龟按键和USB接口。本发明的电源模块可以输出四种电压VCC、VDD、VKK和VDDS_DDR为不同芯片供电，同时本发明在数据传输过程中对其进行加密解密，保证安全性。

Description

一种用于数据加解密传输的数据板
技术领域
本发明涉及一种数据板，尤其是一种用于数据加解密传输的数据板。
背景技术
随着数据传输技术向高速、稳定的方向飞速发展，人们对数据传输的安全性有了更高的要求。数据加密是对信息进行保护的一种最可靠的办法。它利用密码技术对信息进行加密，实现信息隐蔽，从而起到保护信息的安全的作用。传统的数据板已经满足不了人们对数据传输的安全性的要求，而且传统的数据板中包含不同芯片，则需要不同的电源模块来给不同的芯片供电，从而使数据板的体积大，成本也随之变高。
发明内容
针对以上问题，本发明提供一种用于数据加解密传输的数据板。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于数据加解密传输的数据板，它包括：
电源模块，输出四种电压VCC、VDD、VKK和VDDS_DDR为不同芯片供电；
DC-DC升压转换器，分别与USB芯片和安全存储器相连，用于输出固定直流电压给USB芯片和安全存储器供电；
安全存储器和闪存芯片，均与集成芯片相连，安全存储器通过协议识别认证给闪存芯片解密，集成芯片读取闪存芯片后获得程序开始运行；
第一Micro SD卡座和第二Micro SD卡座，均与集成芯片相连，插入密钥卡，用于存储数据传输过程中的加密解密的密钥；
N型MOS管，分别与集成芯片和指示灯外接接口相连，用于控制数据板工作指示灯常亮或闪烁；
第一晶振和第二晶振，分别与第一PHY千兆网络芯片和第二PHY千兆网络芯片相连，分别产生时钟序列给第一PHY千兆网络芯片以及USB芯片和第二PHY千兆网络芯片以及USB芯片，使这些芯片按照一定周期运作；
带看门狗定时器的微处理器监控器，与集成芯片连成一个回路，同时分别与第一PHY千兆网络芯片和第二PHY千兆网络芯片相连，第一PHY千兆网络芯片和第二PHY千兆网络芯片之间通过一个与门与集成芯片相连，用于定时接收信号监控电路信号，一旦发生错误，则向集成芯片、第一PHY千兆网络芯片和第二PHY千兆网络芯片发出重启信号，第一PHY千兆网络芯片和第二PHY千兆网络芯片输出的系统中断信号经过与门传输给集成芯片，及时中断并重启系统；
第一PHY千兆网络芯片和第二PHY千兆网络芯片，分别与第一网络变压器以及第一网口和第二网络变压器以及第二网口依次相连，第一网口接收一台设备的网板传输的数据包，并传输至第一网络变压器进行除噪后，传输到第一PHY千兆网络芯片进行模数转换得到数字信号，再经译码器译码后从RGMII接口传入集成芯片，集成芯片对数据包进行解密，再从RGMII接口传输给第二PHY千兆网络芯片，经编码器编码后进行数模转换得到模拟信号，再经过第二网络变压器除噪，从第二网口输出，第二网口连接主板，反之的过程亦相同；
自带ESD保护的RS-232转换芯片，与集成芯片相连，用于将信号转换成串行信号；
DDR终端稳压器，分别与集成芯片和DDR3内存条相连，用于产生一个线性稳压给DDR3内存条供电，并提供参考电压给DDR3内存条和集成芯片；
DDR3内存条，与集成芯片相连，作为集成芯片的临时存储，用于暂时存放集成芯片的运算数据，在运行过程中，集成芯片先将数据调入内存中运算，完成后再将结果传输出来。
进一步地，它还包括：
SW1中乌龟按键和SW2中乌龟按键，均与集成芯片相连，用于数据板测试人员进行系统重置。
进一步地，电源模块包括电源、第一降压电路、第一电压比较器、第二降压电路、第二电压比较器、第三降压电路和第四降压电路，电源输入电压VEE至第一降压电路，经第一降压电路后输出电压VKK或输入至第一电压比较器，经第一电压比较器后输入至第二降压电路，经第二降压电路后输出电压VDD或输入至第二电压比较器，经第二电压比较器后分别输入至第三降压电路和第四降压电路，经第三降压电路后输出电压VCC，经第四降压电路后输出电压VDDS_DDR。
进一步地，开机时，N型MOS管的栅极G端电压满足大于1V，漏极D和源极S两端导通，数据板工作指示灯常亮；当有数据传输时，集成芯片输出至N型MOS管的栅极G的电压发生变化，漏极D和源极S两端不停的通断，数据板工作指示灯闪烁。
进一步地，自带ESD保护的RS-232转换芯片有一个2引脚调试口，通过外接一个转换接头与外部计算机串行通信。
进一步地，USB芯片通过USB接口实现外部连接读写。
有益效果：
1.本发明的电源模块可以输出四种电压VCC、VDD、VKK和VDDS_DDR为不同芯片供电，从而大大减小数据板的体积，大大降低成本。
2.本发明采用密钥进行数据传输过程中的加密解密，使得数据加解密方便快捷，同时保证信息的安全性。
3.本发明的微处理器监控器带有看门狗功能，可以在电路信号发生错误时及时中断并重启系统，避免系统损坏。
4.本发明采用N型MOS管控制数据板工作指示灯常亮或闪烁，方便人员判断是开机还是有数据传输的情况。
附图说明
图1是本发明数据板的原理框图；
图2是本发明电源模块的原理框图；
图3是本发明电压比较器的电路图；
图4是本发明第一降压电路的电路图；
图5是本发明第二降压电路的电路图；
图6是本发明第三降压电路的电路图；
图7是本发明第四降压电路的电路图；
图中：1-电源模块，101-电源，102-第一降压电路，103-第一电压比较器，104-第二降压电路，105-第二电压比较器，106-第三降压电路，107-第四降压电路，2-DC-DC升压转换器，3-USB芯片，4-安全存储器，5-闪存芯片，6-集成芯片，7-第一Micro SD卡座，8-第二Micro SD卡座，9-N型MOS管，10-指示灯外接接口，11-第一晶振，12-第二晶振，13-第一PHY千兆网络芯片，14-第二PHY千兆网络芯片，15-带看门狗定时器的微处理器监控器，16-与门，17-第一网络变压器，18-第一网口，19-第二网络变压器，20-第二网口，21-自带ESD保护的RS-232转换芯片，22-DDR终端稳压器，23-DDR3内存条，24-SW1中乌龟按键，25-SW2中乌龟按键，26-USB接口。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
本发明提出一种用于数据加解密传输的数据板，如图1所示，它包括：
电源模块1，输出四种电压VCC、VDD、VKK和VDDS_DDR为不同芯片供电；
DC-DC升压转换器2，分别与USB芯片3和安全存储器4相连，用于输出固定直流电压给USB芯片3和安全存储器4供电；
安全存储器4和闪存芯片5，均与集成芯片6相连，安全存储器4通过Xilinx公司的芯片协议识别认证给闪存芯片5解密，集成芯片6读取闪存芯片5后获得程序开始运行；
第一Micro SD卡座7和第二Micro SD卡座8，均与集成芯片6相连，插入密钥卡，用于存储数据传输过程中的加密解密的密钥；
SW1中乌龟按键24和SW2中乌龟按键25，均与集成芯片6相连，用于数据板测试人员进行系统重置。
N型MOS管9，分别与集成芯片6和指示灯外接接口10相连，开机时，栅极G端电压满足大于1V，漏极D和源极S两端导通，工作指示灯常亮；当有数据传输时，集成芯片6输出至栅极G的电压发生变化，漏极D和源极S两端不停的通断，工作指示灯就会闪烁；
第一晶振11，与第一PHY千兆网络芯片13相连，产生时钟序列给第一PHY千兆网络芯片13以及USB芯片3，使这些芯片按照一定周期运作；
第二晶振12，与第二PHY千兆网络芯片14相连，产生时钟序列给第二PHY千兆网络芯片14以及USB芯片3，使这些芯片按照一定周期运作；
带看门狗定时器的微处理器监控器15，与集成芯片6连成一个回路，同时分别与第一PHY千兆网络芯片13和第二PHY千兆网络芯片14相连，第一PHY千兆网络芯片13和第二PHY千兆网络芯片14之间通过一个与门16与集成芯片6相连，用于定时接收信号监控电路信号，一旦发生错误，则向集成芯片6、第一PHY千兆网络芯片13和第二PHY千兆网络芯片14发出重启信号，第一PHY千兆网络芯片13和第二PHY千兆网络芯片14输出的系统中断信号经过与门16传输给集成芯片6，及时中断并重启系统；
第一PHY千兆网络芯片13，与第一网络变压器17以及第一网口18依次相连，第二PHY千兆网络芯片14，与第二网络变压器19以及第二网口20依次相连，一台设备的网板接收到数据包传输到第一网口18，经第一网口18传输至第一网络变压器17进行除噪后，传输到第一PHY千兆网络芯片13进行模数转换得到数字信号，再经译码器译码后从RGMII接口传入集成芯片6，集成芯片6对数据包进行解密，再从RGMII接口传输给第二PHY千兆网络芯片14，经编码器编码后进行数模转换得到模拟信号，再经过第二网络变压器19除噪，从第二网口20输出，第二网口20连接主板，反过来也是同样的过程；
自带ESD保护的RS-232转换芯片21，与集成芯片6相连，用于将信号转换成串行信号，有一个2引脚调试口，外接一个转换接头可与外部计算机串行通信；
DDR终端稳压器22，分别与集成芯片6和DDR3内存条23相连，用于产生一个线性稳压给DDR3内存条23供电，并提供参考电压给DDR3内存条23和集成芯片6；
DDR3内存条23，与集成芯片6相连，作为集成芯片6的临时存储，用于暂时存放集成芯片6的运算数据，在运行过程中，集成芯片6先将数据调入内存中运算，完成后再将结果传输出来。
USB芯片3，分别与集成芯片6和USB接口26相连，通过USB接口26实现外部连接读写。
如图2所示，电源模块1包括电源101、第一降压电路102、第一电压比较器103、第二降压电路104、第二电压比较器105、第三降压电路106和第四降压电路107，其工作原理：电源101输入电压VEE固定(初始)，若VEE符合第一降压电路102中的第一降压型DC-DC转换器的使能要求(降压型DC-DC转换器的使能端EN输入要求为电压值不小于1.25V，否则降压型DC-DC转换器不工作)，则输出VKK，VKK经过第一电压比较器103判别是否正常，若正常输出VEE作为使能电压确保第二降压电路104中的第二降压型DC-DC转换器工作，经过第二降压电路104输出VDD，VDD经过第二电压比较器105判别是否正常，若正常输出VEE作为使能电压确保第三降压电路106中的第三降压型DC-DC转换器和第四降压电路107中的第四降压型DC-DC转换器工作，分别输出电压VCC和VDDS_DDR。
如图3、4、5所示，VEE(12V)经过第一降压电路102后输出VKK(图4)，连接第一电压比较器103的+输入端，与分压后的VEE(图3中电压约为0.44v，连在第一电压比较器103的-输入端)比较，根据电压比较器工作原理(+输入端电压>-输入端电压，输出端输出高电平，+输入端电压<-输入端电压，输出端输出低电平)，若输出VKK正常且大，则第一电压比较器103的输出端输出高电平(图3中电路输出VEE)，连接第二降压电路104中第二降压型DC-DC转换器的使能端EN(图5)，满足使能要求大于1.25V；若输出VKK异常，则第一电压比较器103的输出端输出低电平，流入使能端的电压不满足使能要求，则第二降压电路104中第二降压型DC-DC转换器从开始就不工作。
如图3、5、6、7所示，第二降压电路104工作输出VDD(图5)，连在第二电压比较器105的+输入端，同样与分压后的VEE(图3中电压依然是约为0.44V，连在第二电压比较器105的-输入端)比较，若输出VDD正常且大，则第二电压比较器105的输出端输出高电平(图3中电路输出VEE)，分别作为第三降压电路106中的第三降压型DC-DC转换器和第四降压电路107中的第四降压型DC-DC转换器的使能电压，输出VCC和VDDS_DDR(图6、7)。如此输出四种满足不同要求的电压VKK，VDD，VCC，VDDS_DDR。
对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。

Claims (6)

1.一种用于数据加解密传输的数据板，其特征在于，它包括：
电源模块(1)，输出四种电压VCC、VDD、VKK和VDDS_DDR为不同芯片供电；
DC-DC升压转换器(2)，分别与USB芯片(3)和安全存储器(4)相连，用于输出固定直流电压给USB芯片(3)和安全存储器(4)供电；
安全存储器(4)和闪存芯片(5)，均与集成芯片(6)相连，安全存储器(4)通过协议识别认证给闪存芯片(5)解密，集成芯片(6)读取闪存芯片(5)后获得程序开始运行；
第一Micro SD卡座(7)和第二Micro SD卡座(8)，均与集成芯片(6)相连，插入密钥卡，用于存储数据传输过程中的加密解密的密钥；
N型MOS管(9)，分别与集成芯片(6)和指示灯外接接口(10)相连，用于控制数据板工作指示灯常亮或闪烁；
第一晶振(11)和第二晶振(12)，分别与第一PHY千兆网络芯片(13)和第二PHY千兆网络芯片(14)相连，分别产生时钟序列给第一PHY千兆网络芯片(13)以及USB芯片(3)和第二PHY千兆网络芯片(14)以及USB芯片(3)，使这些芯片按照一定周期运作；
带看门狗定时器的微处理器监控器(15)，与集成芯片(6)连成一个回路，同时分别与第一PHY千兆网络芯片(13)和第二PHY千兆网络芯片(14)相连，第一PHY千兆网络芯片(13)和第二PHY千兆网络芯片(14)之间通过一个与门(16)与集成芯片(6)相连，用于定时接收信号监控电路信号，一旦发生错误，则向集成芯片(6)、第一PHY千兆网络芯片(13)和第二PHY千兆网络芯片(14)发出重启信号，第一PHY千兆网络芯片(13)和第二PHY千兆网络芯片(14)输出的系统中断信号经过与门(16)传输给集成芯片(6)，及时中断并重启系统；
第一PHY千兆网络芯片(13)和第二PHY千兆网络芯片(14)，分别与第一网络变压器(17)以及第一网口(18)和第二网络变压器(19)以及第二网口(20)依次相连，第一网口(18)接收一台设备的网板传输的数据包，并传输至第一网络变压器(17)进行除噪后，传输到第一PHY千兆网络芯片(13)进行模数转换得到数字信号，再经译码器译码后从RGMII接口传入集成芯片(6)，集成芯片(6)对数据包进行解密，再从RGMII接口传输给第二PHY千兆网络芯片(14)，经编码器编码后进行数模转换得到模拟信号，再经过第二网络变压器(19)除噪，从第二网口(20)输出，第二网口(20)连接主板，反之的过程亦相同；
自带ESD保护的RS-232转换芯片(21)，与集成芯片(6)相连，用于将信号转换成串行信号；
DDR终端稳压器(22)，分别与集成芯片(6)和DDR3内存条(23)相连，用于产生一个线性稳压给DDR3内存条(23)供电，并提供参考电压给DDR3内存条(23)和集成芯片(6)；
DDR3内存条(23)，与集成芯片(6)相连，作为集成芯片(6)的临时存储，用于暂时存放集成芯片(6)的运算数据，在运行过程中，集成芯片(6)先将数据调入内存中运算，完成后再将结果传输出来。
2.根据权利要求1所述的用于数据加解密传输的数据板，其特征在于，它还包括：
SW1中乌龟按键(24)和SW2中乌龟按键(25)，均与集成芯片(6)相连，用于数据板测试人员进行系统重置。
3.根据权利要求1所述的用于数据加解密传输的数据板，其特征在于，所述电源模块(1)包括电源(101)、第一降压电路(102)、第一电压比较器(103)、第二降压电路(104)、第二电压比较器(105)、第三降压电路(106)和第四降压电路(107)，电源(101)输入电压VEE至第一降压电路(102)，经第一降压电路(102)后输出电压VKK或输入至第一电压比较器(103)，经第一电压比较器(103)后输入至第二降压电路(104)，经第二降压电路(104)后输出电压VDD或输入至第二电压比较器(105)，经第二电压比较器(105)后分别输入至第三降压电路(106)和第四降压电路(107)，经第三降压电路(106)后输出电压VCC，经第四降压电路(107)后输出电压VDDS_DDR。
4.根据权利要求1所述的用于数据加解密传输的数据板，其特征在于，开机时，所述N型MOS管(9)的栅极G端电压满足大于1V，漏极D和源极S两端导通，数据板工作指示灯常亮；当有数据传输时，集成芯片(6)输出至所述N型MOS管(9)的栅极G的电压发生变化，漏极D和源极S两端不停的通断，数据板工作指示灯闪烁。
5.根据权利要求1所述的用于数据加解密传输的数据板，其特征在于，所述自带ESD保护的RS-232转换芯片(21)有一个2引脚调试口，通过外接一个转换接头与外部计算机串行通信。
6.根据权利要求1所述的用于数据加解密传输的数据板，其特征在于，所述USB芯片(3)通过USB接口(26)实现外部连接读写。
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