TWI652598B - 具有竄改偵測輸入且具有即時時脈及行事曆記錄之積體電路裝置 - Google Patents

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TWI652598B
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Abstract

若一計量裝置之一外殼被打開或破壞，則應用軟體必須判定計量歷史資訊何時變得不可靠，且可期望進一步通知公用設施。同樣地，在短期裝運期間被打開或處理不當之一裝運貨櫃或手提箱可在得知處理不當發生之時間及日期時，歸咎於一特定位置及/或處理人員。來自一竄改或處理不當感測器之一特殊裝置輸入上之一轉換擷取將所偵測到之竄改或處理不當事件的時間及日期提供至一軟體應用程式的即時時脈/行事曆(RTCC)資訊。此轉換亦可引起與該事件有關之RTCC資訊的記憶體儲存。因此，一積體電路裝置，例如一微控制器或任何其他積體電路裝置可包括此一RTCC及外部輸入，且視情況包括RTCC事件發生之記憶體儲存。

Description

具有竄改偵測輸入且具有即時時脈及行事曆記錄之積體電路裝置 相關專利申請案
本申請案主張2013年11月14日申請之共同擁有之美國臨時專利申請案61/903,979號之優先權，該美國臨時專利申請案出於所有目的以引用之方式併入本文中。
本發明係關於積體電路裝置，特定言之，係關於具有一竄改偵測輸入及在偵測到一竄改事件時之即時時脈及行事曆(RTCC)時間戳之一周邊器件。
出於客戶計費目的，天然氣、電及水之計量必須保證所收集之使用資料係有效的。若一計量裝置已被竄改，例如，打開或破壞，則此後之計費資訊可係不正確的。計量竄改可使電流量測裝置在一電表中分流，使流量量測裝置在天然氣及水表中旁通或變更，等等。
在短期裝運期間可發生裝運貨櫃(例如，箱子、手提箱及類似者)之竄改及/或處理不當，但發生了什麼且何時發生通常係個謎。因此當涉及多個承運人時，可很難判定係誰的責任且同樣很難收集損失。
因此有必要判定何時一計量裝置已被竄改，或一裝運貨櫃已被 竄改或處理不當的。
根據一實施例，一積體電路裝置可包括：一即時時脈及行事曆(RTCC)電路，其經組態以與一外部電源耦合；一時間戳擷取暫存器，其與該RTCC耦合；及一外部輸入，其與該時間戳擷取暫存器耦合以用於接收可起始由該RTCC提供至時間戳擷取暫存器中之時間及日期資訊之擷取之一事件信號。
根據又一實施例，該時間戳擷取暫存器可為非揮發性。根據又一實施例，該時間戳擷取暫存器具有至其之安全存取。根據又一實施例，一錯誤觸發濾波器可耦合在外部輸入與該時間戳擷取暫存器之間。根據又一實施例，該錯誤觸發濾波器可包括一低通濾波器。根據又一實施例，該錯誤觸發濾波器可包括一數位取樣及平均濾波器。根據又一實施例，該時間戳擷取暫存器可為複數個時間戳擷取暫存器。根據又一實施例，可提供複數個錯誤觸發濾波器，其中該等錯誤觸發濾波器中之每一者可耦合至複數個時間戳擷取暫存器中之一各別者。根據又一實施例，該RTCC，該時間戳擷取暫存器、該外部輸入及該錯誤觸發濾波器可由一持續電源供電。
根據又一實施例，該持續電源可為一電池。根據又一實施例，一應用電路及一通信介面可與該RTCC及該時間戳擷取暫存器耦合。根據又一實施例，該RTCC，該時間戳擷取暫存器及該應用電路可由一微控制器提供。根據又一實施例，該事件信號可係來自一竄改感測器之一竄改信號。根據又一實施例，該竄改感測器係選自由一壓力啟動開關、一磁啟動開關、一機械啟動開關、一霍爾效應磁感測器、一壓力換能器及一電容式近接感測器組成之群組。根據又一實施例，該事件信號可為來自一處理不當感測器之一處理不當信號。根據又一實施例，該處理不當感測器可選自由一加速度感測器、一振動感測器、一傾斜感測器、一溫度感測器、一水分感測器、一壓力感測器、一濕 度感測器、一紫外線感測器、一紅外線感測器、一輻射感測器及一高度感測器組成之群組。
根據另一實施例，具有竄改偵測之一計量裝置可包括：一計量殼體；該計量殼體中之一處理計量感測器；用於偵測該計量殼體之竄改之一竄改感測器；及該計量殼體中之一積體電路裝置，且其可包括一即時時脈及行事曆(RTCC)電路，其可經組態以與一外部電源耦合；與該RTCC耦合之一時間戳擷取暫存器；一外部輸入，其與該時間戳擷取暫存器耦合以用於自竄改感測器接收一信號，該信號起始由該RTCC提供至該時間戳擷取暫存器中之時間及日期資訊的擷取；及耦合至該處理計量感測器及該時間戳擷取暫存器之一應用電路。
根據又一實施例，該計量裝置可為一公用設施表。根據又一實施例，該公用設施表可係選自由一電力計、一天然氣表、一丙烷表及一水表組成之群組。
根據另一實施例，具有處理不當偵測之一裝運貨櫃可包括：一儲存殼體；用於偵測該儲存殼體之處理不當之一處理不當感測器；及該儲存殼體中之一積體電路裝置且其可包括經組態以與一外部電源耦合之一即時時脈及行事曆(RTCC)電路；與該RTCC耦合之一時間戳擷取暫存器；及一外部輸入，其與該時間戳擷取暫存器耦合，用於自該處理不當感測器接收一信號，該信號起始由該RTCC提供至該時間戳擷取暫存器中之時間及日期資訊的擷取。
根據又一實施例，該處理不當感測器可係選自由一加速度感測器、一振動感測器、一傾斜感測器、一溫度感測器、一水分感測器、一壓力感測器、一濕度感測器、一紫外線感測器、一紅外線感測器及一高度感測器組成之群組。根據又一實施例，該儲存殼體可為一聯運鋼鐵貨櫃。根據又一實施例，該儲存殼體可為一裝運箱。根據又一實施例，該儲存殼體可為一手提箱。
根據又一實施例，具有當可偵測到對電子裝置之未授權存取時可被抹除之非揮發性記憶體之一電子裝置可包括：一數位處理器；與該數位處理器耦合之一非揮發性記憶體；一竄改感測器；經組態以與一外部電源耦合之一即時時脈及行事曆(RTCC)電路；一時間戳擷取暫存器，其與該RTCC耦合且具有耦合至該竄改感測器之一輸入，其中當可自該竄改感測器接收一竄改信號時，該時間戳擷取暫存器儲存由該RTCC提供之時間及日期資訊；且該竄改信號亦起始該數位處理器以將資料自該非揮發性記憶體抹除。
根據又一實施例，該非揮發性記憶體可係一硬碟。根據又一實施例，該電子裝置可選係自由一個人電腦、一平板電腦、一智慧型電話及一銀行ATM組成之群組。
102‧‧‧計量裝置
104‧‧‧微控制器單元
106‧‧‧通信介面
108‧‧‧應用電子器件
110‧‧‧即時時脈及行事曆周邊器件
112‧‧‧即時時脈及行事曆
114‧‧‧時間/日期時脈
116‧‧‧時間戳擷取暫存器
118‧‧‧錯誤觸發濾波器
120‧‧‧竄改感測器
122‧‧‧電池
124‧‧‧處理計量感測器
126‧‧‧天線
128‧‧‧竄改偵測輸入
208‧‧‧應用電子器件
214‧‧‧時間/日期時脈
216a-216n‧‧‧時間/日期戳暫存器
218a-218n‧‧‧錯誤觸發濾波器
220a-220n‧‧‧竄改感測器
308‧‧‧無線介面
320、326‧‧‧感測器
402‧‧‧電子裝置
420‧‧‧竄改感測器
422‧‧‧備份電源
428‧‧‧記憶體清除電路
430‧‧‧非揮發性記憶體
432‧‧‧數位處理器
藉由參考結合隨附圖式之以下描述可獲取本發明之一完整理解，其中：圖1繪示根據本發明之一特定實例實施例之具有一竄改感測器及即時時脈及行事曆(RTCC)時間戳之一計量裝置之一示意性方塊圖；圖2繪示根據本發明之另一特定實例實施例之具有複數個竄改感測器及RTCC時間戳之一計量裝置之一部分示意性方塊圖；圖3繪示根據本發明之另一特定實例性實施例之具有複數個竄改及/或處理不當感測器及RTCC時間戳之一封裝、裝運貨櫃或手提箱之一示意性方塊圖；及圖4繪示仍根據本發明之另一特定實例性實施例之具有在一竄改事件後旋即抹除之記憶體之一電腦系統之一示意性方塊圖。
儘管本發明可具有各種修改及替換形式，但本發明之特定實例性實施例已在圖式中展示且在本文中詳細描述。然而，應理解，本文中對特定實例性實施例之描述不意欲將本發明限制於本文所揭示之特 定形式中，但與此相反，本發明意欲涵蓋由隨附技術方案界定之所有修改及等效物。
當一計量裝置提供計費資訊或一裝運貨櫃或手提箱被處理不當時需要竄改偵測，使得可採取合適校正行動來驗證該計費資訊之完整性，或判定誰將對裝運貨櫃或手提箱之處理不當負責。例如，在用於電、天然氣及水之計量應用中，出於客戶計費之目的，此等裝置必須保證所收集之資料係有效的。若該計量裝置之外殼被打開或破壞，則應用軟體必須判定計量歷史資訊係何時變得不可靠，且可期望進一步通知公用設施。同樣地，在短期裝運期間被打開或處理不當之一裝運貨櫃或手提箱可在得知發生時間及日期時歸咎於一特定位置及/或處理人員。
例如，能量表及其他「錢財追蹤」裝置必須保證資料係有效的。竄改之實例係使電流分流器在一電表中旁通或阻擋一水表中之一明輪式感測器。其他需求係此等應用必須基本實質上永遠以最小電池電量運行。例如，一計量單元可在安裝/調試之前長時間擱置一旁。
根據各種實施例，一特定裝置輸入(接腳)上之一轉換擷取可將所偵測到之竄改或處理不當事件之時間及日期提供至一軟體應用程式之即時時脈/行事曆(RTCC)資訊。此轉換亦可引起與該事件有關之RTCC資訊之記憶體儲存。因此，一積體電路裝置，例如一微控制器或任何其他積體電路裝置可包括此一RTCC及外部輸入(接腳)，且視情況包括RTCC事件發生之記憶體儲存。
微控制器，諸如由Applicant生產之PIC微控制器可具有一單獨電池備援電壓域。例如，該裝置電路之一小部分可保持主動，而積體電路裝置之剩餘部分可關閉(深度睡眠)，但。即時時脈/行事曆(RTCC)可包含於此電池備援電壓域且隨時保持其功能。
根據各種實施例，RTCC可經修改以包含用於RTCC時間及日期之擷取暫存器。此外，至少一個外部輸入接腳可經設置以啟動RTCC時間/日期擷取。該至少一個外部輸入接腳可自交變電壓域(若可用)供電。該至少一個外部輸入接腳可連接至指示機械或電竄改之外部開關、感測器等等。若發生一竄改事件之時間/日期擷取，則計費應用程式可判定資料可認為有效之最後時間。得知一竄改或處理不當事件之時間/日期可有利於得知誰在何處處理一封裝或手提箱，且該封裝或手提箱誤處理之嚴重程度。複數個竄改/處理不當輸入可經設置以用於耦合至竄改感測器在各種位置處，或具有對封裝或手提箱有各種程度之損傷及濫用量測之誤處理感測器，例如，不同g力跳脫值之g力感測器等等。本文所用之術語「竄改」亦應包含任何未授權動用、誤處理、濫用、粗魯處理、或遭受損傷受熱、振動、水侵、輻射、光照及類似者。
現參考圖1，其描繪根據本發明之一特定實例實施例之具有一竄改感測器及即時時脈及行事曆(RTCC)時間戳之一計量裝置之一示意性方塊圖。一計量裝置102可包括耦合至應用電子器件108之一處理計量感測器124，視情況耦合至一錯誤觸發濾波器118之一竄改感測器120，以及包括一時間/日期時脈114及用於儲存RTCC 114之一時間/日期之至少一個時間/日期擷取(或以下稱之為「時間戳擷取」)暫存器116之一即時時脈及行事曆(RTCC)112。當出現一竄改事件時，竄改感測器120觸發在至少一個時間戳擷取暫存器116中之竄改事件發生之時間及日期之儲存。至少一個時間戳擷取暫存器116可為複數個時間戳擷取暫存器116，例如一記憶體下推堆疊。時間戳擷取暫存器116可係非揮發性的且可為具有安全或加密存取之一暫存器。
一微控制器單元(MCU)104可含有一即時時脈及行事曆(RTCC)周邊器件110(視情況具有一錯誤觸發濾波器118)之至少一個執行個體。 RTCC周邊器件110可在相同或不同於剩餘MCU 104之一功率域中操作，使其隨時可操作。竄改偵測輸入128可在與RTCC周邊器件110之相同功率域上操作。因此，該兩者可一起起作用，用於極低功率竄改偵測。
在後者之情況中，RTCC 112及一限量裝置電路(例如錯誤觸發濾波器118)通常自計量裝置102中之一小電池122操作。此允許當剩餘MCU 104斷電(例如低功率睡眠模式)時仍可記時。RTCC 112自竄改感測器120接收起始資料擷取(竄改事件發生之時間及日期)之一時間戳輸入。當RTCC周邊器件110自電池122供電時，可從仍然通電之一輸入接腳128供應該時間戳輸入。時間戳暫存器116可係一非揮發性暫存器，例如具有安全存取以避免用所擷取之資料進一步竄改之一非揮發性暫存器。例如，可實施一密碼存取方案。可採用其他安全存取手段。預期且在本發明之範疇內，無線通信可自耦合至至少一個時間戳暫存器116及時間/日期時脈114之應用電子器件108具備一通信介面106及天線126。因此，一遠端服務程式可讀取至少一個時間戳暫存器116之內容，接著在讀取其內容後重設其內容，且亦可用於將RTCC 114設定至一正確時間及日期。通信可係諸多無線協定中之任何一者，例如，Bluetooth®、Zigbee®、Wi-Fi、BodyCom®及類似者。一RFID裝置(圖中未展示)可經耦合至該(等)時間/日期戳暫存器116，用於其內容讀出。Bluetooth®係華盛頓州(郵遞區號98033)柯克蘭華盛頓湖大道3505209號的Bluetooth Sig,Inc.之一註冊商標。Zigbee®係加利福尼亞(郵遞區號94583)聖拉蒙375號2400 Camino Ramon的ZigBee Alliance之一註冊商標。BodyCom®係亞利桑那州(郵遞區號85224-6199)錢德勒西錢德勒大道2355號的Microchip Technology Incorporated 之一註冊商標。
竄改輸入128可視情況具有一錯誤觸發輸入濾波器118，以實質上 消除錯誤觸發。竄改輸入128可經連接至一些類型的開關接點，壓力降低開關等，或可為計量應用硬體之一部分之其他類型的感測器。自竄改感測器120至竄改輸入128之一信號可指示對計量應用外殼之機械竄改。當在竄改輸入128上偵測到一轉換時，可在至少一個時間/日期戳暫存器116上擷取當前時間及日期。該所擷取之時間/日期戳資料提供可被認為資料有效之最後已知時間及日期。
錯誤觸發濾波器118可如經組態為一低通濾波器以實質上減少雜訊尖峰作為一錯誤竄改事件出現之一(若干)電阻器及一(若干)電容器的組合一樣簡單。錯誤觸發濾波器118亦可包括一數位濾波器，其採取竄改感測器120輸出之複數個樣本，且接著隨時間對此等樣本求平均以指示是否已發生一竄改事件。
參考圖2，所繪示者係根據本發明之另一特定實例性實施例之具有複數個竄改感測器及RTCC時間/日期戳之一計量裝置之一部分示意性方塊圖。如本文所描述之一計量裝置可包括複數個竄改感測器220、錯誤觸發濾波器218、時間/日期戳暫存器216、一時間/日期時脈214及應用電子器件208。一通信介面(圖1中之106)及殼體102雖未顯示但在本文中已預期。時間/日期戳暫存器216中之每一者可包括複數個記憶體暫存器(例如下推堆疊記憶體)，用於儲存複數個竄改事件。因此，可使用一個以上竄改感測器220用於臨界計量應用中之備份及冗餘。
參考圖3，其描繪根據本發明之另一特定實例性實施例之具有複數個竄改及/或處理不當感測器及RTCC時間/日期戳之一封裝、裝運貨櫃或手提箱之一示意性方塊圖。複數個不同感測器320至326中之任何一或多者可用於一封裝、裝運貨櫃或手提箱(圖中未展示)以判定何時已發生一非所要事件，例如，墜落、傾翻、過多振動(顛簸路)、極端溫度及/或濕度、高度、紫外線及紅外線感測器、水侵等等。一錯誤 觸發濾波器218及時間/日期戳暫存器216可與感測器320至326中之各別者耦合，且當發生一非所要事件時將記錄其之時間及日期。一無線介面308亦可經設置且耦合至時間/日期戳暫存器216以用於自其之時間/日期讀出。可使用以上提及之通信協定。一RFID裝置(未展示)可耦合至該(等)時間/日期戳暫存器216以用於自其之內容讀出且具有一天線326。
參考圖4，其描繪根據本發明之另一特定實例性實施例之具有在一竄改事件後旋即抹除之記憶體之一電腦系統之一示意性方塊圖。一電子裝置402具有非揮發性記憶體430(例如個人電腦、平板電腦、智慧型電話、銀行ATM及類似者)，其儲存機密資料且可防止此機密資料藉由將機密資料自該(等)記憶體430自動抹除而被洩漏。電子裝置402可包括一數位處理器432、一非揮發性記憶體(硬碟)430、一記憶體抹除電路428、包括一時間/日期時脈114及至少一時間戳暫存器116之一RTCC 112、一錯誤觸發濾波器118、一備用電池422及一竄改感測器420。在發生由竄改感測器420偵測且儲存於一時間戳暫存器116中之竄改事件之後，記憶體抹除電路428可旋即通知且喚醒數位處理器432(若需要)，使得處理器432可抹除非揮發性記憶體430中之所有機密資料，例如硬碟、非揮發性RAM及電池備援RAM。
竄改感測器120可係，例如但不限制於，下列感測器中之任何一或多者：一壓力啟動開關、一磁啟動開關、一機械啟動開關、一霍爾效應磁感測器、一壓力換能器、及/或一電容式近接感測器。處理不當感測器320可係，例如但不限制於下列感測器中之任何一或多者：一加速度感測器、一振動感測器、一傾斜感測器、一溫度感測器、一水分感測器、一壓力感測器、一濕度感測器、一紫外線感測器、一紅外線感測器、一輻射感測器、及/或一高度感測器。
儘管已描繪，描述且藉由參考本發明之實例性實施例來界定本 發明之實施例，但此等參考不暗示對本發明之一限制，且不應推斷出任何此限制。所揭示之標的物在形式及功能上可具有大量修改、替換及等效物，如熟習此項技術且受益於本發明者將想到。本發明之所描繪及描述之實施例僅係實例且並非窮盡本發明之範疇。

Claims (14)

  1. 一種具有非揮發性記憶體之電子裝置，當偵測到對該電子裝置未經授權存取時該非揮發性記憶體被抹除(erased)，該電子裝置包括：與該非揮發性記憶體耦合之一數位處理器；一竄改(tamper)感測器；一即時時脈(clock)及行事曆電路，該即時時脈及行事曆電路與一電源耦合且包含一時間戳擷取暫存器(time stamp capture register)，該時間戳擷取暫存器與該即時時脈及行事曆電路耦合且具有耦合至該竄改感測器之一輸入，其中當自該竄改感測器接收到一竄改信號時，該時間戳擷取暫存器儲存由該即時時脈及行事曆電路提供之時間及日期資訊，其中該竄改信號亦起始(initiate)該數位處理器以將來自該非揮發性記憶體的資料抹除。
  2. 如請求項1之電子裝置，其中該時間戳擷取暫存器係非揮發性的。
  3. 如請求項1之電子裝置，其中該時間戳擷取暫存器具有至其之安全存取。
  4. 如請求項1之電子裝置，進一步包括經耦合於該外部輸入與該時間戳擷取暫存器之間之一錯誤觸發濾波器。
  5. 如請求項4之電子裝置，其中該錯誤觸發濾波器包括一低通濾波器。
  6. 如請求項4之電子裝置，其中該錯誤觸發濾波器包括一數位取樣及平均濾波器。
  7. 如請求項1之電子裝置，其中該時間戳擷取暫存器係複數個時間戳擷取暫存器。
  8. 如請求項7之電子裝置，其中該RTCC、該時間戳擷取暫存器、該外部輸入及該錯誤觸發濾波器係由一持續電源供電。
  9. 如請求項8之電子裝置，其中該持續電源係一電池。
  10. 如請求項1之電子裝置，進一步包含一記憶體抹除電路，該記憶體抹除電路耦合於該處理器及該時間戳擷取暫存器之間。
  11. 如請求項10之電子裝置，其中該記憶體抹除電路經組態以喚醒該數位處理器。
  12. 如請求項1之積體電路裝置，其中該竄改感測器係選自由一壓力啟動開關、一磁啟動開關、一機械啟動開關、一霍爾效應磁感測器、一壓力換能器及一電容式近接感測器組成之群組。
  13. 如請求項1之電子裝置，其中該非揮發性記憶體係一硬碟。
  14. 如請求項1之電子裝置，其中該電子裝置係選自由一個人電腦、一平板電腦、一智慧型電話及一銀行ATM組成之群組。
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