CN115453932A - 一种基于gd32单片机的自毁控制模块 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，包括GD32单片机、开关输入电路、升压电路、销毁输出电路、声光警告电路、数据装载模块，数据装载模块包括多路电子盘；开关输入电路获取物理销毁信号或数据删除信号后，将信号传输至GD32单片机；GD32单片机通过GPIO或销毁输出电路向数据装载模块上的电子盘发送数据删除或物理销毁指令。本发明以单片机作为处理器响应快，功耗低、性价比高；电路设计过程充分考虑了模块安全，且软件设计考虑了误删等问题，实现了模块的安全可靠、模块电路设计实现了功能的可升级、可替换、可扩展；整体模块轻量化、标准化，集成度高；整体模块采用全国产化元器件。

Description

一种基于GD32单片机的自毁控制模块

技术领域

本发明属于硬盘设备自毁控制模块技术领域，特别是涉及一种基于GD32单片机的自毁控制模块。

背景技术

随着现代科技技术的高速发展，无论是航天、雷达、船舶等军工领域或是民用领域都对硬盘的数据安全提出了更高的要求。为了在某种特定情况下，设备的硬盘数据不被泄露、盗取，提出了对硬盘数据进行自动销毁的办法。

目前，针对硬盘数据自动销毁通常采取以下几种方式：采用分立电子元件自毁；采用专用的IC电路自毁。采用分力电子元件自毁方式存在体积大，设计复杂等问题；而采用IC电路的方式存在成本较高，且目前对进口依赖性较大等问题。针对以上问题，发明了一种基于GD32单片机的自毁控制模块，在实现轻量化、标准化、小型化的同时，采用低功耗、国产GD32单片机，实现了功能的可升级、可替换、可扩展。

发明内容

本发明目的在于解决现有硬盘数据自动销毁方式成本较高，且目前对进口依赖性较大等问题。

为了实现本发明目的，本发明提供了一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，包括GD32单片机、开关输入电路、升压电路、销毁输出电路、声光警告电路、数据装载模块，数据装载模块包括多路电子盘；开关输入电路获取物理销毁信号或数据删除信号后，将信号传输至GD32单片机；当GD32单片机接收到数据删除信号时，GD32单片机对数据删除信号进行处理后通过GPIO接口向数据装载模块上的电子盘发送数据删除指令；当GD32单片机接收到物理销毁信号时，GD32单片机对物理销毁信号进行处理后通过GPIO接口向销毁输出电路发出物理销毁指令，升压电路同时对销毁输出电路进行升压，销毁输出电路接收到物理销毁指令后对数据装载模块上的电子盘输出物理销毁电流。

进一步地，开关输入电路包括按键和光耦器件；按键分别为物理销毁按键和数据删除按键，两种按键和GD32单片机之间通过光耦进行隔离；在GD32单片机获取物理销毁按键、数据删除按键信号状态时，不取电压，保证了外部输入电压异常时，不会对GD32单片机造成损坏。

进一步地，升压电路使用将12V升压至28V的DC-DC模块，能够将销毁输出电路供电12V转化为物理销毁所需要使用的28V/6A功率信号。

进一步地，GD32单片机通过GPIO接口控制销毁输出电路，销毁输出电路包括由总线缓冲门电路构成的驱动电路和功率PMOS管；GD32单片机的GPIO接口连接于销毁输出电路的驱动电路，驱动电路连接于功率PMOS管的基极；在导通的情况下，GD32单片机通过销毁输出电路逐路向数据装载模块上的电子盘提供28V/6A的物理销毁功率信号；销毁输出电路的功率PMOS管的ID额定电流最大为11A，能够安全输出销毁电流。

进一步地，当GD32单片机发出的物理销毁或数据删除信号连续有效10S以上，就会进入等待确认的状态，等待确认的状态持续时间为8秒，若在8秒内用户未撤销物理销毁或数据删除信号，则功率PMOS管或GPIO输出物理销毁功率信号或数据删除功率信号，开始销毁或删除数据。

进一步地，为了避免误删，并让用户了解删除的进度，GD32单片机连接有声光警告电路；声光警告电路包括两部分，一是蜂鸣器告警电路，二是LED灯光提示电路；蜂鸣器告警电路在接到销毁或删除信号后，立即使能蜂鸣器报警，并维持8秒等待操作者确认；在等待确认的8秒钟时间内，蜂鸣器鸣叫频率加快；在正式开始销毁或删除后，蜂鸣器一直发声，直到电子盘所有通道的物理销毁或数据删除过程结束；LED灯光提示电路共设置有16只LED灯，与数据装载模块上电子盘的16个通道一一对应；在接到销毁或删除信号后，所有的LED灯开始闪烁；在等待确认的8秒钟时间内，LED灯闪烁频率加快；在正式开始销毁或删除后，当前正在被销毁或删除的通道指示灯闪烁；已完成的通道指示灯常亮、未完成的通道指示灯灭灯，直到所有通道的物理销毁或数据删除过程结束。

进一步地，GD32单片机设置有多个扩展接口，扩展接口用于连接JTAG连接器、FLASH芯片、通过IIC接口的温度检测芯片、CAN收发器、RS232串口收发器、GPIO驱动电路；JTAG连接器用于下载程序和进行在线调试；FLASH芯片用于存储模块状态日志；通过IIC接口的温度检测芯片用于检测整个自毁控制模块的温度；CAN收发器用于实现CAN通信的作用；RS232串口收发器用于调试阶段的调试信息打印串口；GPIO驱动电路用于实现按键的输入信号检测、物理销毁和数据删除功率信号的输出，同时通过拉高或拉低GPIO实现LED灯的控制。

与现有技术相比，本发明的显著进步在于：1)以单片机作为处理器响应快，功耗低、性价比高；2)电路设计过程充分考虑了模块安全，且软件设计考虑了误删等问题，实现了模块的安全可靠、模块电路设计实现了功能的可升级、可替换、可扩展；3)整体模块轻量化、标准化，集成度高；4)整体模块采用全国产化元器件。

为更清楚说明本发明的功能特性以及结构参数，下面结合附图及具体实施方式进一步说明。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为自毁控制模块硬件接口设计图；

图2为自毁控制模块功能示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例中GD32单片机型号为CS32F103(MCU)，设置有两路IIC接口、一路调试RS232串口、预留两路CAN接口、一路JTAG程序下载接口、32路GPIO功率输出、2路GPIO按键检测、32路LED灯。其中两路IIC接口分别连接温度传感器和EEPROM，温度传感器用于获取自毁控制模块自身温度和环境温度，EEPROM用于读写状态日志，存储模块信息等功能；LED灯(1+32)分别是1路心跳指示灯，以0.25秒为周期闪烁，表示模块正常工作、16路电子盘物理销毁状态指示灯和16路电子盘数据删除状态指示灯。为了满足大部分的应用需求，充分发挥MCU端口数量上的优势，自毁模块采用了32路继电器输出，分别对应16路物理销毁和数据删除。采用了32路的电流检测，由于GD32F103(MCU)没有那么多的ADC，所以采用复用方式，复用器的基本原理是4路2选1，即每2个模拟电压量的输入(来自电流监测)，对应1个模拟电压量输出(送到MCU的ADC端口)，由MCU控制这两路轮流输出。

驱动电路即继电器的驱动电路，因为MCU端口的驱动能力有限，需要通过驱动电路才能驱动继电器闭合或断开。另外，驱动电路可以在继电路断开瞬间产生反向高压时，通过续流二极管将其释放，避免MCU端口被损坏。电流检测原理是采用差分放大电路，通过大功率采样电阻，将输出的电流信号转换为MCU端口可接受的电压信号，由于电压与电流信号是线性的对应关系，可以从电压信号反推出电流值的大小。

具体地，在本实施例中，GD32单片机结构形式要求为单板形式，印制板外形为标准6U CPEX板卡尺寸。印制板正面元器件高度不大于12.7mm，印制板厚度为1.6±0.16mm，印制板背面元器件高度不大于2mm。

如图2所示，本实施例中GD32单片机型号为CS32F103(MCU)，开关输入电路获取物理销毁信号或数据删除信号后，将信号传输至CS32F103(MCU)；当GD32单片机接收到数据删除信号时，GD32单片机对数据删除信号进行处理后通过GPIO接口向数据装载模块上的16路电子盘发送数据删除指令；当GD32单片机接收到物理销毁信号时，GD32单片机对物理销毁信号进行处理后通过GPIO接口向销毁输出电路发出物理销毁指令，升压电路同时对销毁输出电路进行升压，销毁输出电路接收到物理销毁指令后对数据装载模块上的16路电子盘输出物理销毁电流。

具体地，在本实施例中，开关输入电路包括按键和光耦器件；按键分别为物理销毁按键和数据删除按键，两种按键和GD32单片机之间通过光耦进行隔离；在GD32单片机获取物理销毁按键、数据删除按键信号状态时，不取电压，保证了外部输入电压异常时，不会对GD32单片机造成损坏。

具体地，在本实施例中，升压电路使用将12V升压至28V的DC-DC模块，能够将销毁输出电路供电12V转化为物理销毁所需要使用的28V/6A功率信号。

具体地，在本实施例中，GD32单片机通过GPIO接口控制销毁输出电路，销毁输出电路包括由总线缓冲门电路构成的驱动电路和功率PMOS管；GD32单片机的GPIO接口连接于销毁输出电路的驱动电路，驱动电路连接于功率PMOS管的基极；在导通的情况下，GD32单片机通过销毁输出电路逐路向数据装载模块上的电子盘提供28V/6A的物理销毁功率信号；销毁输出电路的功率PMOS管的ID额定电流最大为11A，能够安全输出销毁电流。

具体地，在本实施例中，当GD32单片机发出的物理销毁或数据删除信号连续有效10S以上，就会进入等待确认的状态，等待确认的状态持续时间为8秒，若在8秒内用户未撤销物理销毁或数据删除信号，则功率PMOS管或GPIO输出物理销毁功率信号或数据删除功率信号，开始销毁或删除数据。

具体地，在本实施例中，为了避免误删，并让用户了解删除的进度，GD32单片机连接有声光警告电路；声光警告电路包括两部分，一是蜂鸣器告警电路，二是LED灯光提示电路；蜂鸣器告警电路在接到销毁或删除信号后，立即使能蜂鸣器报警，并维持8秒等待操作者确认；在等待确认的8秒钟时间内，蜂鸣器鸣叫频率加快；在正式开始销毁或删除后，蜂鸣器一直发声，直到电子盘所有通道的物理销毁或数据删除过程结束；LED灯光提示电路共设置有16只LED灯，与数据装载模块上电子盘的16个通道一一对应；在接到销毁或删除信号后，所有的LED灯开始闪烁；在等待确认的8秒钟时间内，LED灯闪烁频率加快；在正式开始销毁或删除后，当前正在被销毁或删除的通道指示灯闪烁；已完成的通道指示灯常亮、未完成的通道指示灯灭灯，直到所有通道的物理销毁或数据删除过程结束。

本发明具体工作流程为：GD32单片机、开关输入电路、升压电路、销毁输出电路、声光警告电路、数据装载模块

GD32单片机接收来自外部按键的物理销毁或数据删除信号，两种输入的开关信号持续输入不少于10S，则认为收到有效的物理销毁或数据删除信号。

在接收到数据删除信号，并保持8秒未变化后，GD32单片机GPIO对应16路数据删除通道同时输出删除信号，并保持高电平，持续时间30秒，完成后电平拉低。若在此8秒内，物理销毁或删除数据输入信号撤销，则认为删除信号无效。

在接收到物理销毁信号，并保持8秒未变化后，通过升压电路将单片机底板提供的+12V转换为+28V，分时输给GD32单片机对应的16路销毁GPIO，开始依次拉高输出28V/6A销毁信号，每路输出时间为10秒，完成后拉低电平，顺沿的下一路输出开始拉高，保持10秒后拉低，再输出再下一路，依此类推，直至所有的16路操作完成。完成后，16路全部拉低电平。若在此8秒内，物理销毁或删除数据输入信号撤销，则停止输出+28V或GPIO。

当数据删除按键被按下时，蜂鸣器开始以0.5秒响，0.5静音循环发声，提示用户即将开始删除数据，直至响满8秒，转入删除操作后，不再鸣响，等删除动作计满30秒后，长响一秒后保持静音；当物理销毁按键被按下后，蜂鸣器开始以0.25秒响，0.25静音循环发声，提示用户即将开始物理销毁，直至响满8秒，转入销毁操作后，不再鸣响，等16路销毁全部完成后，长响一秒后保持静音。若在此8秒内，物理销毁或删除数据输入信号撤销，蜂鸣器停止发声。

每路LED灯对应电子盘一路待删除或销毁的数据，若是在接收到数据删除输入，并保持8秒未变化后，对所有16路LED，全部以循环亮0.5秒、灭0.5秒提示，完成后所有LED灯保持闪烁，直至下电；若是在接收到物理销毁输入，并保持8秒未变化后，对当前正在删除的数据，以循环亮0.25秒、灭0.25秒提示，完成后所有LED灯保持闪烁，直至下电。

需要说明的是，在本文中，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。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，包括GD32单片机、开关输入电路、升压电路、销毁输出电路、声光警告电路、数据装载模块，数据装载模块包括多路电子盘；所述开关输入电路获取物理销毁信号或数据删除信号后，将信号传输至GD32单片机；当GD32单片机接收到数据删除信号时，GD32单片机对数据删除信号进行处理后通过GPIO接口向数据装载模块上的电子盘发送数据删除指令；当GD32单片机接收到物理销毁信号时，GD32单片机对物理销毁信号进行处理后通过GPIO接口向销毁输出电路发出物理销毁指令，升压电路同时对销毁输出电路进行升压，销毁输出电路接收到物理销毁指令后对数据装载模块上的电子盘输出物理销毁电流。

2.根据权利要求1所述的一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，所述开关输入电路包括按键和光耦器件；所述按键分别为物理销毁按键和数据删除按键，两种按键和GD32单片机之间通过光耦进行隔离；在GD32单片机获取物理销毁按键、数据删除按键信号状态时，不取电压，保证了外部输入电压异常时，不会对GD32单片机造成损坏。

3.根据权利要求1所述的一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，所述升压电路使用将12V升压至28V的DC-DC模块，能够将销毁输出电路供电12V转化为物理销毁所需要使用的28V/6A功率信号。

4.根据权利要求1所述的一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，所述GD32单片机通过GPIO接口控制销毁输出电路，所述销毁输出电路包括由总线缓冲门电路构成的驱动电路和功率PMOS管；GD32单片机的GPIO接口连接于销毁输出电路的驱动电路，驱动电路连接于功率PMOS管的基极；在导通的情况下，GD32单片机通过销毁输出电路逐路向数据装载模块上的电子盘提供28V/6A的物理销毁功率信号；销毁输出电路的功率PMOS管的ID额定电流最大为11A，能够安全输出销毁电流。

5.根据权利要求4所述的一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，当GD32单片机发出的物理销毁或数据删除信号连续有效10秒以上，就会进入等待确认的状态，等待确认的状态持续时间为8秒，若在8秒内用户未撤销物理销毁或数据删除信号，则功率PMOS管或GPIO输出物理销毁功率信号或数据删除功率信号，开始销毁或删除数据。

6.根据权利要求1或5所述的一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，为了避免误删，并让用户了解删除的进度，GD32单片机连接有声光警告电路；所述声光警告电路包括两部分，一是蜂鸣器告警电路，二是LED灯光提示电路；所述蜂鸣器告警电路在接到销毁或删除信号后，立即使能蜂鸣器报警，并维持8秒等待操作者确认；在等待确认的8秒钟时间内，蜂鸣器鸣叫频率加快；在正式开始销毁或删除后，蜂鸣器一直发声，直到电子盘所有通道的物理销毁或数据删除过程结束；所述LED灯光提示电路共设置有16只LED灯，与数据装载模块上电子盘的16个通道一一对应；在接到销毁或删除信号后，所有的LED灯开始闪烁；在等待确认的8秒钟时间内，LED灯闪烁频率加快；在正式开始销毁或删除后，当前正在被销毁或删除的通道指示灯闪烁；已完成的通道指示灯常亮、未完成的通道指示灯灭灯，直到所有通道的物理销毁或数据删除过程结束。

7.根据权利要求1所述的一种基于GD32单片机的自毁控制模块，其特征在于，所述GD32单片机设置有多个扩展接口，所述扩展接口用于连接JTAG连接器、FLASH芯片、通过IIC接口的温度检测芯片、CAN收发器、RS232串口收发器、GPIO驱动电路；所述JTAG连接器用于下载程序和进行在线调试；所述FLASH芯片用于存储模块状态日志；所述通过IIC接口的温度检测芯片用于检测整个自毁控制模块的温度；所述CAN收发器用于实现CAN通信的作用；所述RS232串口收发器用于调试阶段的调试信息打印串口；所述GPIO驱动电路用于实现按键的输入信号检测、物理销毁和数据删除功率信号的输出，同时通过拉高或拉低GPIO实现LED灯的控制。

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