CN114268486A - 一种串口加密电路及其加密方法、通讯管理机及通讯系统 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种串口加密电路及其加密方法、通讯管理机及通讯系统。其中，串口加密电路包括信号传输电路、保密电路、模式切换电路和MCU；信号传输电路连接于保密电路，保密电路连接于MCU，模式切换电路连接于保密电路；模式切换电路用于对保密电路的工作模式进行切换，且工作模式包括保密模式和常规模式；保密电路用于在保密模式下，对目标信号进行保密传输，以及在常规模式下，对目标信号进行常规传输，且目标信号为MCU通过信号传输电路与外部交互的信号。在本申请中，如果想要对MCU与外部交互的信号进行保密，那么仅需通过模式切换电路将保密电路的工作模式切换为保密模式即可，从而有效地提升了MCU与外部通讯时的安全性。

Description

一种串口加密电路及其加密方法、通讯管理机及通讯系统

【技术领域】

本申请涉及通信技术领域，尤其涉及一种串口加密电路及其加密方法、通讯管理机及通讯系统。

【背景技术】

通讯管理机作为通讯层的核心产品，一般用于工业数据的采集、处理和通讯，其工作过程为：先对下级终端的数据进行采集；再对所采集的数据进行处理，比如汇总、协议转换和逻辑处理等；最后将处理后的数据传输至上级服务器。通讯管理机通常具有多种通讯接口，比如RS485串口、RS422串口、RS232串口、TTL串口、以太网接口和WIFI接口等；其中，RS485串口、RS422串口、RS232串口和TTL串口用于通讯管理机与下级终端之间的通讯，以太网接口和WIFI接口用于通讯管理机与上级服务器之间的通讯。

相关技术中，以TTL串口为例，若想要实现通讯管理机与下级终端之间的通讯，则通讯管理机和下级终端均需要配置TTL串口；然而，不管是通讯管理机中TTL串口相应的串口电路，还是下级终端中TTL串口相应的串口电路，均只具有简单的串口通讯功能，缺乏对所传输的数据的保护，从而导致通讯管理机与下级终端进行通讯时的安全性较低。

因此，有必要对上述串口电路的电路结构进行改进。

【发明内容】

本申请提供了一种串口加密电路及其加密方法、通讯管理机及通讯系统，旨在解决相关技术中通讯管理机与下级终端进行通讯时的安全性较低的问题。

为了解决上述技术问题，本申请实施例第一方面提供了一种串口加密电路，包括信号传输电路、保密电路、模式切换电路和MCU；其中，所述信号传输电路连接于所述保密电路，所述保密电路连接于所述MCU，所述模式切换电路连接于所述保密电路；

所述模式切换电路用于对所述保密电路的工作模式进行切换；其中，所述工作模式包括保密模式和常规模式；

所述保密电路用于在所述保密模式下，对目标信号进行保密传输，以及在所述常规模式下，对所述目标信号进行常规传输；其中，所述目标信号为所述MCU通过所述信号传输电路与外部交互的信号。

本申请实施例第二方面提供了一种加密方法，应用于如本申请实施例第一方面所述的串口加密电路；所述加密方法包括：

所述模式切换电路对所述保密电路的工作模式进行切换；其中，所述工作模式包括保密模式和常规模式；

所述保密电路在所述保密模式下，对目标信号进行保密传输，以及在所述常规模式下，对所述目标信号进行常规传输；其中，所述目标信号为所述MCU通过所述信号传输电路与外部交互的信号。

本申请实施例第三方面提供了一种通讯管理机，包括如本申请实施例第一方面所述的串口加密电路。

本申请实施例第四方面提供了一种通讯系统，包括如本申请实施例第三方面所述的通讯管理机，以及与所述通讯管理机通信连接的至少一个终端；其中，所述终端包括如本申请实施例第一方面所述的串口加密电路。

从上述描述可知，与相关技术相比，本申请的有益效果在于：

设置模式切换电路对保密电路的工作模式(即保密模式和常规模式)进行切换，使得保密电路在保密模式下，对目标信号(即MCU通过信号传输电路与外部交互的信号)进行保密传输(即对目标信号进行保密操作后传输)，以及在常规模式下，对目标信号进行常规传输(即仅传输目标信号，而不对目标信号进行保密操作)。基于此，如果想要对MCU与外部交互的信号进行保密，那么仅需通过模式切换电路将保密电路的工作模式切换为保密模式即可，从而有效地提升了MCU与外部通讯时的安全性。

【附图说明】

为了更清楚地说明相关技术或本申请实施例中的技术方案，下面将对相关技术或本申请实施例的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申请的一些实施例，而并非是全部实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，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为本申请实施例提供的串口加密电路的第一种模块框图；

图2为本申请实施例提供的串口加密电路的第二种模块框图；

图3为本申请实施例提供的信号传输电路的电路结构示意图；

图4为本申请实施例提供的模式切换电路的电路结构示意图；

图5为本申请实施例提供的串口加密电路的第三种模块框图；

图6为本申请实施例提供的模拟开关支路的电路结构示意图；

图7为本申请实施例提供的串口加密电路的第四种模块框图；

图8为本申请实施例提供的反相子支路的电路结构示意图；

图9为本申请实施例提供的加密方法的流程示意图。

【具体实施方式】

为了使本申请的目的、技术方案以及优点更加的明显和易懂，下面将结合本申请实施例以及相应的附图，对本申请进行清楚、完整地描述，其中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。应当理解的是，下面所描述的本申请的各个实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请，也即基于本申请的各个实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，下面所描述的本申请的各个实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

相关技术中，以TTL串口为例，若想要实现通讯管理机与下级终端之间的通讯，则通讯管理机和下级终端均需要配置TTL串口；然而，不管是通讯管理机中TTL串口相应的串口电路，还是下级终端中TTL串口相应的串口电路，均只具有简单的串口通讯功能，缺乏对所传输的数据的保护，从而导致通讯管理机与下级终端进行通讯时的安全性较低。为此，本申请实施例提供了一种串口加密电路。

请参阅图1，图1为本申请实施例提供的串口加密电路的第一种模块框图。从图1中可以看出，本申请实施例提供的串口加密电路包括信号传输电路100、保密电路200、模式切换电路300和MCU；其中，信号传输电路100连接于保密电路200，保密电路200连接于MCU，模式切换电路300连接于保密电路200。

具体地，模式切换电路300用于对保密电路200的工作模式进行切换；其中，工作模式包括保密模式和常规模式。保密电路200用于在保密模式下，对目标信号进行保密传输，以及在常规模式下，对目标信号进行常规传输；其中，目标信号为MCU通过信号传输电路100与外部交互的信号。可以理解，在本申请实施例中，信号传输电路100作为MCU与外部进行信号交互的“桥梁”，此时，所交互的信号即为目标信号。基于此，目标信号便存在两种传输方向，其一为从MCU传输至外部，路径为MCU→保密电路200→信号传输电路100→外部，我们称这种目标信号为第一信号；其二为从外部传输至MCU，路径为外部→信号传输电路100→保密电路200→MCU，我们称这种目标信号为第二信号。

在实际应用中，可以通过模式切换电路300对保密电路200的工作模式进行切换，使得保密电路在保密模式下，对目标信号进行保密传输(即对目标信号进行保密操作后传输)，以及在常规模式下，对目标信号进行常规传输(即仅传输目标信号，而不对目标信号进行保密操作)。作为一种示例，在保密模式下，当目标信号为第一信号时，保密电路200会先对第一信号进行保密操作，再将经保密操作后的第一信号传输至信号传输电路100；当目标信号为第二信号时，保密电路200会先对第二信号进行保密操作，再将经保密操作后的第二信号传输至MCU。作为另一种示例，在常规模式下，当目标信号为第一信号时，保密电路200不会对第一信号进行保密操作，而是将第一信号直接传输至信号传输电路100；当目标信号为第二信号时，保密电路200不会对第二信号进行保密操作，而是将第二信号直接传输至MCU。

由此可见，如果想要对MCU与外部交互的信号进行保密，那么仅需通过模式切换电路300将保密电路200的工作模式切换为保密模式即可，从而有效地提升了MCU与外部通讯时的安全性。

在一些实施例中，请进一步参阅图2，图2为本申请实施例提供的串口加密电路的第二种模块框图；从图2中可以看出，模式切换电路300还可以连接于信号传输电路100。在此基础上，信号传输电路100还可以用于向模式切换电路300发送切换信号，此时，模式切换电路300具体可以用于根据信号传输电路100发送的切换信号，对保密电路200的工作模式进行切换。可以理解，本实施例通过信号传输电路100向模式切换电路300发送切换信号的方式，促使模式切换电路300对保密电路200的工作模式进行切换。

作为一种实施方式，模式切换电路300具体可以用于根据所接收的切换信号，输出相应的控制信号至保密电路200，以通过该控制信号对保密电路200的工作模式进行切换。比如，当所接收的切换信号为低电平时，模式切换电路300输出的控制信号可以为高电平，以将保密电路200的工作模式切换为保密模式；当所接收的切换信号为空或高电平时，模式切换电路300输出的控制信号可以为低电平，以将保密电路200的工作模式切换为常规模式。

作为本实施方式的一种具体实现，请进一步参阅图3，图3为本申请实施例提供的信号传输电路的电路结构示意图；从图3中可以看出，信号传输电路100可以包括TTL串口(JP1)、TVS二极管(TVS4和TVS5)、限流电阻(R120、R125、R121和R126)、上拉电阻(R118、R119、R112和R114)、滤波电容(C58和C59)和光电隔离器件(U16)。可以理解，图3仅作为一种示例，其中的JP1作为目标信号的输入口和/或输出口(即作为第二信号的输入口，和/或作为第一信号的输出口)，并非仅限于TTL串口的形式，在其它实施例中，也可以为本领域内常用的其它串口，比如RS485串口、RS422串口和RS232串口等。

具体地，TTL_TXD为第一信号；TTL_RXD为第二信号；TTL_EN为切换信号；E_5V和3V3均作为U16的电压；TVS4和TVS5均起防止外部静电干扰的作用；R120、R125、R121和R126均起防止过流而烧毁U16的作用；R118、R119、R112和R114均起稳定第一信号、第二信号电平的作用，以为第一信号、第二信号提供带负载的能力；C58起稳定E_5V电平的作用，以保证U16的电压处于稳定状态；U16起电气隔离的作用，以防止静电、雷击等干扰进入MCU的主电路，从而造成MCU的损坏；C59起稳定3V3电平的作用，以保证U16的电压处于稳定状态。

在实际应用中，TTL_TXD先通过R121到达U16的第7引脚，经过U16的光电隔离后，由U16的第2引脚输出，再通过R120到达JP1的第3引脚，最后通过JP1输出至外部；TTL_RXD先通过JP1的第2引脚输入，再通过R125到达U16的第3引脚，经过U16的光电隔离后，由U16的第6引脚输出，最后通过R126向MCU传输。在此过程中，JP1的第1引脚可以向模式切换电路300发送TTL_EN，促使模式切换电路300根据TTL_EN对保密电路200的工作模式进行切换；其中，JP1可以依据用户对保密电路200的工作模式的选择，通过自身的第1引脚向模式切换电路300发送TTL_EN。

作为本实施方式的一种具体实现，请进一步参阅图4，图4为本申请实施例提供的模式切换电路的电路结构示意图；从图4中可以看出，模式切换电路300可以包括TVS二极管TVS6、第一限流电阻R133、第二限流电阻R134、下拉电阻R132、滤波电容C63和光电隔离器件U17；光电隔离器件U17的第一输入端(即引脚3和4)连接于第一限流电阻R133的一端，第一限流电阻R133的另一端连接于TVS二极管TVS6的一端，TVS二极管TVS6的另一端接地，光电隔离器件U17的第二输入端(即引脚1和2)用于连接第一供电电源E_5V，光电隔离器件U17的第一输出端(即引脚7和8)用于连接第二供电电源3V3，滤波电容C63的一端连接于第一输出端，第二限流电阻R134的一端和下拉电阻R132的一端分别连接于光电隔离器件U17的第二输出端(即引脚6)，下拉电阻R132的另一端、滤波电容C63的另一端和光电隔离器件U17的第三输出端(即引脚5)分别接地；其中，切换信号TTL_EN经由第一限流电阻R133和第一输入端输入光电隔离器件U17，光电隔离器件U17根据切换信号TTL_EN从第二输出端输出相应的控制信号EN，控制信号EN经由第二限流电阻R134至保密电路200，以通过控制信号EN对保密电路200的工作模式进行切换。

具体地，第一供电电源E_5V和第二供电电源3V3均作为光电隔离器件U17的电压；TVS二极管TVS6起防止外部静电干扰的作用，以保证切换信号TTL_EN的稳定性；第一限流电阻R133和第二限流电阻R134均起防止过流而烧毁光电隔离器件U17的作用；滤波电容C63起稳定第二供电电源3V3电平的作用；下拉电阻R132起稳定控制信号EN电平的作用；光电隔离器件U17起电气隔离的作用，以防止静电、雷击等干扰进入MCU的主电路，从而造成MCU的损坏。

在实际应用中，模式切换电路300接收到JP1的第1引脚输出的切换信号TTL_EN后，所接收的切换信号TTL_EN先通过第一限流电阻R133到达光电隔离器件U17的第3引脚和第4引脚(即第一输入端)，经过光电隔离器件U17的光电隔离后，由光电隔离器件U17的第6引脚(即第二输出端)输出(此时输出的便是控制信号EN)，再通过第二限流电阻R134向保密电路200传输。基于此，当所接收的切换信号TTL_EN为低电平时，光电隔离器件U17输出的控制信号EN便为高电平，以将保密电路200的工作模式切换为保密模式；当所接收的切换信号TTL_EN为空或高电平时，光电隔离器件U17输出的控制信号EN便为低电平，以将保密电路200的工作模式切换为常规模式。

应当理解的是，上述实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，并非是本申请实施例对信号传输电路100和模式切换电路300的具体电路结构，以及模式切换电路300对保密电路200的工作模式进行切换时的具体切换形式的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。

在一些实施例中，保密电路200具体可以用于在保密模式下，对第一信号进行加密传输，以及在常规模式下，对第一信号进行常规传输；和/或，在保密模式下，对第二信号进行解密传输，以及在常规模式下，对第二信号进行常规传输。信号传输电路100具体可以用于接收第一信号，并将所接收的第一信号传输至外部；和/或，接收第二信号，并将所接收的第二信号向MCU传输。

具体地，在保密模式下，从MCU输出的第一信号会先通过保密电路200进行加密操作，之后再由保密电路200传输至信号传输电路100，此时信号传输电路100所接收的第一信号已经进行了加密操作；从外部输入的第二信号会先通过保密电路200进行解密操作，之后再由保密电路200传输至MCU，此时MCU所接收的第二信号已经进行了解密操作。在常规模式下，从MCU输出的第一信号会直接通过保密电路200和信号传输电路100传输至外部，而不会进行加密操作；从外部输入的第二信号会直接通过信号传输电路100和保密电路200传输至MCU，而不会进行解密操作。

作为一种实施方式，请进一步参阅图5，图5为本申请实施例提供的串口加密电路的第三种模块框图。从图5中可以看出，保密电路200可以包括保密支路210和模拟开关支路220；其中，模拟开关支路220连接于模式切换电路300和MCU，模拟开关支路220还连接于保密支路210和信号传输电路100，保密支路210连接于信号传输电路100。

具体地，模拟开关支路220可以用于在常规模式下，将来自MCU的第一信号传输至信号传输电路100，以及在保密模式下，将来自MCU的第一信号传输至保密支路210；和/或，在常规模式下，将来自信号传输电路100的第二信号传输至MCU，以及在保密模式下，将来自保密支路210的第二信号传输至MCU。保密支路210可以用于在保密模式下，将来自模拟开关支路220的第一信号加密传输至信号传输电路100；和/或，将来自信号传输电路100的第二信号解密传输至模拟开关支路220。

可以理解，在常规模式下，第一信号的传输路径为MCU→模拟开关支路220→信号传输电路100→外部，第二信号的传输路径为外部→信号传输电路100→模拟开关支路220→MCU；在保密模式下，第一信号的传输路径为MCU→模拟开关支路220→保密支路210→信号输出电路100→外部，第二信号的传输路径为外部→信号传输电路100→保密支路210→模拟开关支路220→MCU。由此可见，在常规模式下，第一信号、第二信号均在MCU、模拟开关支路220、信号传输电路100和外部之间传输，而不经过保密支路210；在保密模式下，第一信号、第二信号均需要经过保密支路210，即均在MCU、模拟开关支路220、保密支路210、信号传输电路100和外部之间传输。

在实际应用中，当保密电路200的工作模式为保密模式时，从MCU输出的第一信号会先通过模拟开关支路220到达保密支路210以进行加密操作，之后再由保密支路210传输至信号传输电路100，此时信号传输电路100所接收的第一信号已经进行了加密操作；从外部输入的第二信号会先通过信号传输电路100到达保密支路210以进行解密操作，之后再由保密支路210传输至模拟开关支路220，此时模拟开关支路220所接收的第二信号已经进行了解密操作。当保密电路200的工作模式为常规模式时，从MCU输出的第一信号会直接通过模拟开关支路220和信号传输电路100传输至外部，而不会经过保密支路210；从外部输入的第二信号会直接通过信号传输电路100和模拟开关支路220传输至MCU，而不会经过保密支路210。

作为本实施方式的一种具体实现，模拟开关支路220具体可以用于在模式切换电路300的控制下，对自身所具有的相应通道进行导通；其中，通道可以包括对应于常规模式的第一通道和第二通道，以及对应于保密模式的第三通道和第四通道。

具体地，第一通道可以用于将来自MCU的第一信号传输至信号传输电路100，第二通道可以用于将来自信号传输电路100的第二信号传输至MCU，第三通道可以用于将来自MCU的第一信号传输至保密支路210，第四通道可以用于将来自保密支路210的第二信号传输至MCU。可以理解，如果保密电路200的工作模式为常规模式，那么模拟开关支路220仅对第一通道和第二通道进行导通，而不对第三通道和第四通道进行导通，此时，第一信号、第二信号均在MCU、模拟开关支路220、信号传输电路100和外部之间传输，而不经过保密支路210；如果保密电路200的工作模式为保密模式，那么模拟开关支路220仅对第三通道和第四通道进行导通，而不对第一通道和第二通道进行导通，此时，第一信号、第二信号均在MCU、模拟开关支路220、保密支路210、信号传输电路100和外部之间传输。由此可见，该具体实现通过在保密模式和常规模式下，分别导通不同的通道的方式，对第一信号、第二信号是否经过保密支路210进行控制。

对于该具体实现，请进一步参阅图6，图6为本申请实施例提供的模拟开关支路的电路结构示意图；从图6中可以看出，模拟开关支路220可以包括双路四选一模拟开关芯片(U21)、滤波电容(C101)和下拉电阻(R176)。

具体地，R176的一端连接于U21的第10引脚、另一端接地，使得U21的第10引脚的电平为低电平；U21的第9引脚用于接收模式切换电路300输出的控制信号(即U17输出的EN)；3V3作为U21的电压；C101起稳定3V3电平的作用；U21用于提供第一通道(即U21的第3引脚与第1引脚相通)、第二通道(即U21的第12引脚与第13引脚相通)、第三通道(即U21的第3引脚与第5引脚相通)和第四通道(即U21的第14引脚与第13引脚相通)。此处，有必要进行说明，为了清晰地表达在保密模式和常规模式下，第一信号和第二信号的不同传输路径，本实施方式将在下文中，采用多个标识对第一信号进行表示，以及采用多个标识对第二信号进行表示。

在实际应用中，当U21的第9引脚所接收的从U17输出的EN的电平为高电平时，保密电路200的工作模式为保密模式，U21的第三通道和第四通道导通，MCU输出的第一信号(MCU_TXD)会先通过U21的第3引脚输入U21，再从U21的第5引脚输出U21，且输出的第一信号(TTL_TXD_CD)会到达保密支路210以进行加密操作；经保密支路210进行解密操作后的第二信号(TTL_RXD_CD)会先通过U21的第14引脚输入U21，再从U21的第13引脚输出U21，且输出的第二信号(MCU_RXD)会到达MCU。当U21的第9引脚所接收的从U17输出的EN的电平为低电平时，保密电路200的工作模式为常规模式，U21的第一通道和第二通道导通，MCU输出的第一信号(MCU_TXD)会先通过U21的第3引脚输入U21，再从U21的第1引脚输出U21，且输出的第一信号(TTL_TXD)会到达信号传输电路100以传输至外部；经信号传输电路100输入的第二信号(TTL_RXD)会先通过U21的第12引脚输入U21，再从U21的第13引脚输出U21，且输出的第二信号(MCU_RXD)会到达MCU。

作为本实施方式的一种具体实现，请进一步参阅图7，图7为本申请实施例提供的串口加密电路的第四种模块框图；从图7中可以看出，保密支路210可以包括反相子支路211。具体地，反相子支路211可以用于在保密模式下，将来自模拟开关支路220的第一信号反相后传输至信号传输电路100；和/或，将来自信号传输电路100的第二信号反相后传输至模拟开关支路220。可以理解，该具体实现通过对第一信号和第二信号进行反相的方式(即将输入的第一信号和第二信号的相位反转180°)，实现对第一信号和第二信号的加密、解密。

对于该具体实现，请进一步参阅图8，图8为本申请实施例提供的反相子支路的电路结构示意图；从图8中可以看出，反相子支路可以包括反相器芯片(U20)和滤波电容(C100)。具体地，3V3作为U20的电压；C100起稳定3V3电平的作用。

在实际应用中，当保密电路200的工作模式为保密模式时，从U21的第5引脚输出的第一信号(TTL_TXD_CD)会先从U20的第6引脚输入U20，再从U20的第5引脚输出，且输出的第一信号(TTL_TXD)会经由信号传输电路100传输至外部，此时，从U20的第6引脚输入的第一信号(TTL_TXD_CD)的相位被反转180°后，得到从U20的第5引脚输出的第一信号(TTL_TXD)，以此来实现对从U20的第6引脚输入的第一信号(TTL_TXD_CD)的加密；从信号传输电路100输入的第二信号(TTL_RXD)会先从U20的第2引脚输入U20，再从U20的第1引脚输出，且输出的第二信号(TTL_RXD_CD)会经由模拟开关支路220传输至MCU(即从U21的第14引脚输入，从U21的第13引脚输出至MCU)，此时，从U20的第2引脚输入的第二信号(TTL_RXD)的相位被反转180°后，得到从U20的第1引脚输出的第二信号(TTL_RXD_CD)，以此来实现对从U20的第2引脚输入的第二信号(TTL_RXD)的解密。

应当理解的是，上述实施方式仅作为本申请实施例的优选实现，并非是本申请实施例对保密电路200的具体构成，以及模拟开关支路220和反相子支路211的具体电路结构的唯一限定；对此，本领域技术人员可以在本申请实施例的基础上，根据实际应用场景进行灵活设定。

请参阅图9，图9为本申请实施例提供的加密方法的流程示意图。

如图9所示，本申请实施例还提供了一种加密方法，应用于本申请实施例提供的串口加密电路，且该加密方法包括如下步骤901至902。

步骤901、模式切换电路对保密电路的工作模式进行切换。

在本申请实施例中，当通过本申请实施例提供的串口加密电路对所传输的数据进行加密时，需要先通过模式切换电路300对保密电路200的工作模式进行切换，即根据用户的需求，将保密电路200的工作模式切换为保密模式，或者是常规模式。

步骤902、保密电路在保密模式下，对目标信号进行保密传输，以及在常规模式下，对目标信号进行常规传输。

在本申请实施例中，通过模式切换电路300对保密电路200的工作模式进行切换后，如果保密电路200的工作模式被切换为保密模式，那么保密电路200将会对目标信号进行保密操作，并对经保密操作后的目标信号进行传输；如果保密电路200的工作模式被切换为常规模式，那么保密电路200将不会对目标信号进行保密操作，而是直接对目标信号进行传输。

综合前文所述，本申请实施例提供了一种串口加密电路及其加密方法，通过该串口加密电路及其加密方法，可以实现对所传输的数据的保密，从而能够有效地提升通讯的安全性。作为一种实例，该串口加密电路及其加密方法可以应用于通讯管理机，此时，需要在通讯管理机内设置该串口加密电路，从而提升通讯管理机通讯时的安全性。作为另一种实例，该串口加密电路及其加密方法可以应用于包括通讯管理机和至少一个与通讯管理机通信连接的终端的通讯系统，此时，可以同时在通讯管理机和各终端中设置该串口加密电路，从而提升通讯管理机与各终端进行通讯时的安全性。对于第二种实例，当通讯管理机向终端传输目标信号时，通讯管理机内的串口加密电路会对目标信号进行加密操作，之后将经加密操作后的目标信号传输至终端，终端在接收到经加密操作后的目标信号后，会对所接收的经加密操作后的目标信号进行解密操作；当终端向通讯管理机传输目标信号时，终端内的串口加密电路会对目标信号进行加密操作，之后将经加密操作后的目标信号传输至通讯管理机，通讯管理机在接收到经加密操作后的目标信号后，会对所接收的经加密操作后的目标信号进行解密操作。

进一步地，现有通讯系统中，公司A设计的终端既可以与公司A设计的通讯管理机通讯，也可以与其它公司设计的通讯管理机通讯，这就导致其它公司容易对公司A设计的终端进行盗用，使得公司A无法在招标和市场上占有较大的份额。针对这个问题，本申请实施例提供的上述通讯系统便是一种很好的解决方案，其能够实现公司A设计的通讯管理机既可以与公司A设计的终端通讯，也可以与其它公司设计的终端通讯，以及公司A设计的终端只能与公司A设计的通讯管理机通讯，而无法与其它公司设计的通讯管理机通讯。具体地，当公司A采用本申请实施例提供的上述通讯系统时，公司A设计的通讯管理机和终端内均设有串口加密电路，且公司A设计的终端内的串口加密电路中的保密电路200始终处于保密模式(即信号传输电路100向模式切换电路300输出的切换信号为低电平)，即从公司A设计的终端输出的数据将会被加密，此时，由于其它公司设计的通讯管理机内并不具有串口加密电路，只有公司A设计的通讯管理机内才具有串口加密电路，所以公司A设计的终端与其它公司设计的通讯管理机进行通讯时，会出现收发数据异常的问题，使得公司A设计的终端无法与其它公司设计的通讯管理机通讯，而只能与公司A设计的通讯管理机进行通讯，从而使得其它公司不易对公司A设计的终端进行盗用，进而使得公司A能够在招标和市场上占有较大的份额。此外，当公司A设计的通讯管理机与公司A设计的终端通讯时，公司A设计的通讯管理机和终端内的串口加密电路中的保密电路200均需要处于保密模式；当公司A设计的通讯管理机与其它公司设计的终端通讯时，将公司A设计的通讯管理机内的串口加密电路中的保密电路200切换为常规模式(即信号传输电路100向模式切换电路200输出的切换信号为空或高电平)即可，这样就不会导致收发数据异常的问题。

需要说明的是，本申请内容中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。对于方法类实施例而言，由于其与产品类实施例相似，所以描述的比较简单，相关之处参见产品类实施例的部分说明即可。

还需要说明的是，在本申请内容中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请内容。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本申请内容中所定义的一般原理可以在不脱离本申请内容的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请内容将不会被限制于本申请内容所示的这些实施例，而是要符合与本申请内容所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种串口加密电路，其特征在于，包括信号传输电路、保密电路、模式切换电路和MCU；其中，所述信号传输电路连接于所述保密电路，所述保密电路连接于所述MCU，所述模式切换电路连接于所述保密电路；

所述模式切换电路用于对所述保密电路的工作模式进行切换；其中，所述工作模式包括保密模式和常规模式；

所述保密电路用于在所述保密模式下，对目标信号进行保密传输，以及在所述常规模式下，对所述目标信号进行常规传输；其中，所述目标信号为所述MCU通过所述信号传输电路与外部交互的信号。

2.如权利要求1所述的串口加密电路，其特征在于，所述模式切换电路还连接于所述信号传输电路；

所述信号传输电路还用于向所述模式切换电路发送切换信号；

所述模式切换电路具体用于根据所述切换信号，对所述保密电路的工作模式进行切换。

3.如权利要求2所述的串口加密电路，其特征在于，所述模式切换电路包括TVS二极管、第一限流电阻、第二限流电阻、光电隔离器件、下拉电阻和滤波电容；所述光电隔离器件的第一输入端连接于所述第一限流电阻的一端，所述第一限流电阻的另一端连接于所述TVS二极管的一端，所述TVS二极管的另一端接地，所述光电隔离器件的第二输入端用于连接第一供电电源，所述光电隔离器件的第一输出端用于连接第二供电电源，所述滤波电容的一端连接于所述第一输出端，所述第二限流电阻的一端和所述下拉电阻的一端分别连接于所述光电隔离器件的第二输出端，所述下拉电阻的另一端、所述滤波电容的另一端和所述光电隔离器件的第三输出端分别接地；其中，所述切换信号经由所述第一限流电阻和所述第一输入端输入所述光电隔离器件，所述光电隔离器件根据所述切换信号从所述第二输出端输出相应的控制信号，所述控制信号经由所述第二限流电阻至所述保密电路，以对所述保密电路的工作模式进行切换。

4.如权利要求1所述的串口加密电路，其特征在于，所述目标信号包括第一信号和第二信号；其中，所述第一信号为从所述MCU传输至外部的信号，所述第二信号为从外部传输至所述MCU的信号；

所述保密电路具体用于在所述保密模式下，对所述第一信号进行加密传输，以及在所述常规模式下，对所述第一信号进行常规传输；

和/或，在所述保密模式下，对所述第二信号进行解密传输，以及在所述常规模式下，对所述第二信号进行常规传输；

所述信号传输电路具体用于将接收的所述第一信号传输至外部；

和/或，将接收的所述第二信号向所述MCU传输。

5.如权利要求4所述的串口加密电路，其特征在于，所述保密电路包括保密支路和模拟开关支路；其中，所述模拟开关支路连接于所述模式切换电路和所述MCU，所述模拟开关支路还连接于所述保密支路和所述信号传输电路，所述保密支路连接于所述信号传输电路；

所述模拟开关支路用于在所述常规模式下，将来自所述MCU的所述第一信号传输至所述信号传输电路，以及在所述保密模式下，将来自所述MCU的所述第一信号传输至所述保密支路；

和/或，在所述常规模式下，将来自所述信号传输电路的所述第二信号传输至所述MCU，以及在所述保密模式下，将来自所述保密支路的所述第二信号传输至所述MCU；

所述保密支路用于在所述保密模式下，将来自所述模拟开关支路的所述第一信号加密传输至所述信号传输电路；

和/或，将来自所述信号传输电路的所述第二信号解密传输至所述模拟开关支路。

6.如权利要求5所述的串口加密电路，其特征在于，所述模拟开关支路具体用于在所述模式切换电路的控制下，对相应的通道进行导通；所述通道包括对应于所述常规模式的第一通道和第二通道，以及对应于所述保密模式的第三通道和第四通道；其中，所述第一通道用于将来自所述MCU的所述第一信号传输至所述信号传输电路，所述第二通道用于将来自所述信号传输电路的所述第二信号传输至所述MCU，所述第三通道用于将来自所述MCU的所述第一信号传输至所述保密支路，所述第四通道用于将来自所述保密支路的所述第二信号传输至所述MCU。

7.如权利要求5所述的串口加密电路，其特征在于，所述保密支路包括反相子支路；所述反相子支路用于在所述保密模式下，将来自所述模拟开关支路的所述第一信号反相后传输至所述信号传输电路；

和/或，将来自所述信号传输电路的所述第二信号反相后传输至所述模拟开关支路。

8.一种加密方法，应用于串口加密电路，其特征在于，所述串口加密电路包括信号传输电路、保密电路、模式切换电路和MCU；其中，所述信号传输电路连接于所述保密电路，所述保密电路连接于所述MCU，所述模式切换电路连接于所述保密电路；

所述加密方法包括：

所述模式切换电路对所述保密电路的工作模式进行切换；其中，所述工作模式包括保密模式和常规模式；

所述保密电路在所述保密模式下，对目标信号进行保密传输，以及在所述常规模式下，对所述目标信号进行常规传输；其中，所述目标信号为所述MCU通过所述信号传输电路与外部交互的信号。

9.一种通讯管理机，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的串口加密电路。

10.一种通讯系统，其特征在于，包括如权利要求9所述的通讯管理机，以及与所述通讯管理机通信连接的至少一个终端；其中，所述终端包括如权利要求1-7任一项所述的串口加密电路。

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