CN110989812A - 加密设备、系统及加密设备控制方法 - Google Patents

加密设备、系统及加密设备控制方法 Download PDF

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Abstract

本公开公开了一种加密设备、系统及加密设备控制方法，属于电子设备领域。所述加密设备包括：加密设备主电路；直流电源连接端，用于连接外部直流电源；USB接口，用于连接主机设备；检测电路，被配置为检测所述USB接口的输入电压与阈值电压的大小；电源模块，被配置为当所述USB接口的输入电压大于或等于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端向所述加密设备主电路供电；当所述USB接口的输入电压小于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端不向所述加密设备主电路供电。

Description

加密设备、系统及加密设备控制方法
技术领域
本公开涉及电子设备领域，特别涉及一种加密设备、系统及加密设备控制方法。
背景技术
加密设备是指专门用来进行加密解密的安全终端，加密设备可以将主机提供的明文报文进行加密，或者对主机提供的密文报文进行解密。由于加密设备的独立性，因此，采用加密设备进行加解密安全性更优。
发明内容
本公开实施例提供了一种加密设备、系统及加密设备控制方法。所述技术方案如下：
一方面，本公开实施例提供了一种加密设备，所述加密设备包括：
加密设备主电路；
直流电源连接端，用于连接外部直流电源；
USB接口，用于连接主机设备；
检测电路，被配置为检测所述USB接口的输入电压与阈值电压的大小；
电源模块，被配置为当所述USB接口的输入电压大于或等于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端向所述加密设备主电路供电；当所述USB接口的输入电压小于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端不向所述加密设备主电路供电。
可选地，所述检测电路包括：第一比较器，所述第一比较器的两个输入端分别连接提供阈值电压的第一阈值电压提供端和所述USB接口；
所述加密设备还包括：串联在所述直流电源连接端和地之间的多个电阻；
所述第一阈值电压提供端连接在相邻的两个电阻之间。
可选地，所述检测电路还包括：第二比较器，所述第二比较器的两个输入端分别连接提供阈值电压的第二阈值电压提供端和所述USB接口；
所述第二阈值电压提供端连接在相邻的两个电阻之间，且所述第一阈值电压提供端与所述多个电阻的连接点位于所述第二阈值电压提供端与所述多个电阻的连接点和所述直流电源连接端之间。
可选地，所述检测电路还包括：N型晶体管、第一P型晶体管、第二P型晶体管和非门，所述第一比较器的输出端分别连接所述N型晶体管和所述第一P型晶体管的控制端，所述N型晶体管和所述第一P型晶体管的第一极连接所述非门的输入端，所述N型晶体管的第二极连接所述直流电源连接端，所述第一P型晶体管的第二极连接所述第二P型晶体管的第二极，所述第二P型晶体管的控制极连接所述第二比较器的输出端，所述第二P型晶体管的第一极接地，所述非门的输出端与所述电源模块的控制端电连接。
可选地，所述电阻的数量为3。
可选地，三个所述电阻均为可变电阻，位于中间的电阻的阻值为0Ω，靠近所述直流电源连接端的电阻的阻值为10KΩ，另一个电阻的阻值为115KΩ。
可选地，所述电源模块包括开关电源，所述开关电源被配置为基于所述检测电路输出的信号，控制所述开关电源的开关。
可选地，所述电源模块的输出端上设置有电感，且在所述输出端和接地端之间连接有电容。
另一方面，本公开实施例提供了一种加密系统，所述加密系统包括：
如前所述的加密设备，以及与所述加密设备电连接的主机。
另一方面，本公开实施例提供了一种加密设备控制方法，用于控制如权利要求1所述的加密设备，所述方法包括：
检测所述USB接口的输入电压与阈值电压的大小；
当所述USB接口的输入电压大于或等于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端向所述加密设备主电路供电；当所述USB接口的输入电压小于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端不向所述加密设备主电路供电。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过检测电路检测USB接口的输入电压与阈值电压的大小，可以确定USB接口是否正常连接到主机设备，且主机设备是否正常向USB接口写入电压信号。当USB接口的输入电压大于或等于阈值电压时，说明主机设备正常向USB接口写入电压信号，此时，可以控制直流电源连接端所连的外部直流电源向加密设备主电路供电，否则，控制直流电源连接端外部直流电源不给加密设备主电路供电。该方案通过外部直流电源给加密设备供电，可以避免仅采用USB供电造成的供电不足。同时，只有在USB接口与主机连接且信号传输正常时，外部直流电源才给加密设备供电，保证供电时加密设备处于稳定状态，避免加密设备进入不稳定工作状态；只有当主机和加密设备连接且通信正常时，才会给加密设备主电路供电，这样可以在主机与加密设备分布式布置时，只有用户可以操作主机与加密设备通信，才能实现后续供电，保证了加密设备的供电安全。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本公开实施例提供的一种加密设备的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的加密设备的电路图；
图3是本公开实施例提供的检测电路的电路图；
图4是本公开实施例提供的一种加密系统的结构示意图；
图5是本公开实施例提供的一种加密设备控制方法的流程图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
目前，加密设备和主机之间可以采用多种方式连接，例如采用USB接口连接、采用网线连接，采用插卡或其他方式连接等。对于USB接口连接的方式，由于USB接口可以提供电源信号，因此相关技术中主机可以通过USB接口给加密设备供电。但是，由于USB接口提供的存在功率不足、USB连接线路过长，且稳定性差等问题，难以保证加密设备的稳定工作。
另外，在一些场景下，加密设备和主机会并非安装在一起，而是采用的分布式设计。例如加密设备的安装位置与主机所在的办公位置不同，而使用人员通常位于主机所在的办公位置；或者因为办公场所特殊要求，或者加密设备被内置于保密柜中，而保密柜又通常是放置于一个有监控或其他安全告警装置的特定地方，距离办公位置较远。由于加密设备距离用户较远，如果存在其他用户私自给加密设备上电的情况，相关技术难以防范，造成供电安全性差的问题。
图1是本公开实施例提供的一种加密设备的结构示意图。参见图1，该加密设备包括：加密设备主电路101、直流电源连接端102、通用串行总线(Universal Serial Bus，USB)接口103、检测电路104和电源模块105。
其中，直流电源连接端102用于连接外部直流电源，USB接口103用于连接主机设备，检测电路104分别与USB接口103和电源模块105电连接，电源模块105分别与直流电源连接端102和加密设备主电路101电连接。
检测电路104，被配置为检测USB接口103的输入电压与阈值电压的大小；
电源模块105，被配置为当USB接口103的输入电压大于或等于阈值电压时，控制直流电源连接端102向加密设备主电路101供电；当USB接口103的输入电压小于阈值电压时，控制直流电源连接端102不向加密设备主电路101供电。
在本公开实施例中，通过检测电路检测USB接口的输入电压与阈值电压的大小，可以确定USB接口是否正常连接到主机设备，且主机设备是否正常向USB接口写入电压信号。当USB接口103的输入电压大于或等于阈值电压时，说明主机设备正常向USB接口写入电压信号，此时，可以控制直流电源连接端102所连的外部直流电源向加密设备主电路101供电，否则，控制直流电源连接端102外部直流电源不给加密设备主电路101供电。该方案通过外部直流电源给加密设备供电，可以避免仅采用USB供电造成的供电不足。同时，只有在USB接口与主机连接且信号传输正常时，外部直流电源才给加密设备供电，保证供电时加密设备处于稳定状态，避免加密设备进入不稳定工作状态影响设备的正常使用以及使用寿命，降低了维护和使用成本；只有当主机和加密设备连接且通信正常时，才会给加密设备主电路供电，这样可以在主机与加密设备分布式布置时，只有用户可以操作主机与加密设备通信，才能实现后续供电，保证了加密设备的供电安全。
在本公开实施例中，加密设备所连接的主机包括但不限于计算机、通信收发装置等。
在本公开实施例中，加密设备主电路101也即加密设备的核心部分，通常包括处理器、加密芯片、存储器等电路结构，用来进行数据的加密和解密操作。
在本公开实施例中，前述USB接口103可以为USB3.0接口，其可以兼容USB2.0接口，能够与各种具有USB接口的主机实现连接。当然在其他实施例中，该USB接口也可以为其他协议版本的接口，例如USB3.1接口等，本申请对此不做限制。
在本公开实施例中，加密设备和主机之间既可以直接连接，也可以通过USB集线器(HUB)连接。
图2是本公开实施例提供的加密设备的电路图，图3是检测电路的电路图。参见图2和图3，检测电路104包括：第一比较器141，第一比较器141的两个输入端分别连接提供阈值电压的第一阈值电压提供端Vref_on和USB接口103。
再次参见图2，加密设备还包括：串联在直流电源连接端102和地GND之间的多个电阻R；
第一阈值电压提供端Vref_on连接在相邻的两个电阻R之间。
参见图2和图3，检测电路104还包括第二比较器142，第二比较器142的两个输入端分别连接提供阈值电压的第二阈值电压提供端Vref_off和USB接口103。
再次参见图2，第二阈值电压提供端Vref_off连接在相邻的两个电阻R之间，且第一阈值电压提供端Vref_on与多个电阻R的连接点位于第二阈值电压提供端Vref_off与多个电阻R的连接点和直流电源连接端102之间。
在本公开实施例中，电阻R的数量为3。假设这三个电阻从上到下的阻值依次为R1、R2和R3，则该电路提供给第一阈值电压提供端Vref_on的电压为VIN*(R2+R3)/(R1+R2+R3)，提供给第二阈值电压提供端Vref_off的电压为VIN*R3/(R1+R2+R3)。
示例性地，这里三个电阻均为可变电阻。调节R1＝10KΩ，R2＝0Ω，R3＝115KΩ，Vin＝5V，此时阈值电压提供端Vref_on的电压和第二阈值电压提供端Vref_off的电压均为4.6V。当USB接口103的电压VBUS电压大于或等于4.6V时，两个比较器输出高电位，使Q1导通，EN输出高电平；当VBUS电压小于4.6V时，两个比较器输出低电位，使Q2、Q3导通，EN输出低电平。
参见图3，该检测电路104还包括：N型晶体管Q1、第一P型晶体管Q2、第二P型晶体管Q3和非门U4，第一比较器141的输出端分别连接N型晶体管Q1和第一P型晶体管Q2的控制端，N型晶体管Q1和第一P型晶体管Q2的第一极连接非门U4的输入端，N型晶体管Q1的第二极连接直流电源连接端102，第一P型晶体管Q2的第二极连接第二P型晶体管Q3的第二极，第二P型晶体管Q3的控制极连接第二比较器142的输出端，第二P型晶体管Q3的第一极接地，非门U4的输出端与电源模块105的控制端EN电连接。
这里的控制极为栅极(基极)，第一极为漏极(集电极)，第二极为源极(发射极)。
这里，第一比较器141和第二比较器的型号可以为BU7230。
其中，VIN为外部直流电源100提供的直流电源信号的电压，该电压通常为5V。
在其他实施例中，电阻R的数量可以大于3。
在本公开实施例中，电源模块105包括开关电源，开关电源被配置为基于检测电路输出的信号，控制开关电源的开关。电源模块105中，En是使能信号，控制电源模块105的开启。
如图2所示，USB接口103与主机的USB接口连接，能够获取主机提供的VBUS和GND两路信号，其中，VBUS信号用于进行后续电压比较，也即提供给检测电路的比较信号端(Comp)。GND信号用于为检测电路104提供接地信号AGND，为电源模块105提供接地信号PGND。
如图2所示，检测电路104的电源输入端VIN通过直流电源连接端102连接外部直流电源100。检测电路104的输出端连接电源模块105的使能控制端EN。电源模块105的输出端OUT上设置有电感L1，且在输出端OUT和接地端之间连接有电容C1。电感L1和电容C1的作用时稳流滤波、消除浪涌。
图4是本公开实施例提供的一种加密系统的结构示意图。参见图4，加密系统包括：
如图1或图2所示的加密设备10，以及与加密设备10电连接的主机20。
在本公开实施例中，通过检测电路检测USB接口的输入电压与阈值电压的大小，可以确定USB接口是否正常连接到主机设备，且主机设备是否正常向USB接口写入电压信号。当USB接口的输入电压大于或等于阈值电压时，说明主机设备正常向USB接口写入电压信号，此时，可以控制直流电源连接端所连的外部直流电源向加密设备主电路供电，否则，控制直流电源连接端外部直流电源不给加密设备主电路供电。该方案通过外部直流电源给加密设备供电，可以避免仅采用USB供电造成的供电不足。同时，只有在USB接口与主机连接且信号传输正常时，外部直流电源才给加密设备供电，保证供电时加密设备处于稳定状态，避免加密设备进入不稳定工作状态影响设备的正常使用以及使用寿命，降低了维护和使用成本；只有当主机和加密设备连接且通信正常时，才会给加密设备主电路供电，这样可以在主机与加密设备分布式布置时，只有用户可以操作主机与加密设备通信，才能实现后续供电，保证了加密设备的供电安全。
图5是本公开实施例提供的一种加密设备控制方法的流程图。该方法用于控制如图1或图2所示的加密设备，参见图5，该方法包括：
步骤41：检测USB接口的输入电压与阈值电压的大小。
该步骤由检测电路执行。
步骤42：当USB接口的输入电压大于或等于阈值电压时，控制直流电源连接端向加密设备主电路供电；当USB接口的输入电压小于阈值电压时，控制直流电源连接端不向加密设备主电路供电。
该步骤由电源模块执行。
在本公开实施例中，通过检测电路检测USB接口的输入电压与阈值电压的大小，可以确定USB接口是否正常连接到主机设备，且主机设备是否正常向USB接口写入电压信号。当USB接口的输入电压大于或等于阈值电压时，说明主机设备正常向USB接口写入电压信号，此时，可以控制直流电源连接端所连的外部直流电源向加密设备主电路供电，否则，控制直流电源连接端外部直流电源不给加密设备主电路供电。该方案通过外部直流电源给加密设备供电，可以避免仅采用USB供电造成的供电不足。同时，只有在USB接口与主机连接且信号传输正常时，外部直流电源才给加密设备供电，保证供电时加密设备处于稳定状态，避免加密设备进入不稳定工作状态影响设备的正常使用以及使用寿命，降低了维护和使用成本；只有当主机和加密设备连接且通信正常时，才会给加密设备主电路供电，这样可以在主机与加密设备分布式布置时，只有用户可以操作主机与加密设备通信，才能实现后续供电，保证了加密设备的供电安全。
上述实施例提供的加密设备控制方法与加密设备实施例属于同一构思，其具体实现详见装置实施例，这里不再赘述。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
以上所述仅为本公开的较佳实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种加密设备，其特征在于，所述加密设备包括：
加密设备主电路(101)；
直流电源连接端(102)，用于连接外部直流电源(100)；
USB接口(103)，用于连接主机设备；
检测电路(104)，被配置为检测所述USB接口(103)的输入电压与阈值电压的大小；
电源模块(105)，被配置为当所述USB接口(103)的输入电压大于或等于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端(102)向所述加密设备主电路(101)供电；当所述USB接口(103)的输入电压小于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端(102)不向所述加密设备主电路(101)供电。
2.根据权利要求1所述的加密设备，其特征在于，所述检测电路(104)包括：第一比较器(141)，所述第一比较器(141)的两个输入端分别连接提供阈值电压的第一阈值电压提供端(Vref_on)和所述USB接口(103)；
所述加密设备还包括：串联在所述直流电源连接端(102)和地之间的多个电阻(R)；
所述第一阈值电压提供端(Vref_on)连接在相邻的两个电阻(R)之间。
3.根据权利要求2所述的加密设备，其特征在于，所述检测电路(104)还包括：第二比较器(142)，所述第二比较器(142)的两个输入端分别连接提供阈值电压的第二阈值电压提供端(Vref_off)和所述USB接口(103)；
所述第二阈值电压提供端(Vref_off)连接在相邻的两个电阻(R)之间，且所述第一阈值电压提供端(Vref_on)与所述多个电阻(R)的连接点位于所述第二阈值电压提供端(Vref_off)与所述多个电阻(R)的连接点和所述直流电源连接端(102)之间。
4.根据权利要求3所述的加密设备，其特征在于，所述检测电路(104)还包括：N型晶体管(Q1)、第一P型晶体管(Q2)、第二P型晶体管(Q3)和非门(U4)，所述第一比较器(141)的输出端分别连接所述N型晶体管(Q1)和所述第一P型晶体管(Q2)的控制端，所述N型晶体管(Q1)和所述第一P型晶体管(Q2)的第一极连接所述非门(U4)的输入端，所述N型晶体管(Q1)的第二极连接所述直流电源连接端(102)，所述第一P型晶体管(Q2)的第二极连接所述第二P型晶体管(Q3)的第二极，所述第二P型晶体管(Q3)的控制极连接所述第二比较器(142)的输出端，所述第二P型晶体管(Q3)的第一极接地，所述非门(U4)的输出端与所述电源模块(105)的控制端(EN)电连接。
5.根据权利要求2至4任一项所述的加密设备，其特征在于，所述电阻(R)的数量为3。
6.根据权利要求2至4任一项所述的加密设备，其特征在于，三个所述电阻(R)均为可变电阻，位于中间的电阻的阻值为0Ω，靠近所述直流电源连接端(102)的电阻的阻值为10KΩ，另一个电阻的阻值为115KΩ。
7.根据权利要求1至4任一项所述的加密设备，其特征在于，所述电源模块(105)包括开关电源，所述开关电源被配置为基于所述检测电路(104)输出的信号，控制所述开关电源的开关。
8.根据权利要求1至4任一项所述的加密设备，其特征在于，所述电源模块(105)的输出端(OUT)上设置有电感(L1)，且在所述输出端(OUT)和接地端之间连接有电容(C1)。
9.一种加密系统，其特征在于，所述加密系统包括：
如权利要求1至8任一项所述的加密设备，以及与所述加密设备电连接的主机。
10.一种加密设备控制方法，其特征在于，用于控制如权利要求1所述的加密设备，所述方法包括：
检测所述USB接口的输入电压与阈值电压的大小；
当所述USB接口的输入电压大于或等于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端向所述加密设备主电路供电；当所述USB接口的输入电压小于所述阈值电压时，控制所述直流电源连接端不向所述加密设备主电路供电。
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