我們知道，研究一套可行實用的單片機系統(tǒng)肯定要花大量的人力和物力。為了使所研制的系統(tǒng)不被別人所剽竊，保護知識產(chǎn)權(quán)，通常在單片機系統(tǒng)設計時，都要進行加密設計。加密設計一般有硬件加密和軟件加密。而硬件加密的方法很多，可以采用PAL、GAL等芯片將CPU與ROM之間的地址線或數(shù)據(jù)線按一定密鑰規(guī)律進行交換，這樣就把原程序頁號打亂，起到加密作用。但這里探討的是幾種簡單的硬件加密技術(shù)。

1.硬件加密設計步驟

1.1 根據(jù)具體項目和任務，設計目標程序并在未加密情況下調(diào)試成功。

1.2 設計硬件加密電路。

1.3 對調(diào)試好的軟件按硬件電路進行加密翻譯，不同的硬件加密電路翻譯出來的軟件不同。

1.4 將加密翻譯后的軟件寫進EPROM。

這樣，剽竊者將得到的EPROM里的程序進行反匯編后，不在是原來的程序，甚至是邏輯關(guān)系混亂毫無價值的代碼。從而保護了原設計者的利益。

2. 硬件加密電路的設計

為方便說明硬件加密原理和軟件加密翻譯方法，先列舉一例題，以下論述均以該例子為研究對象。

例1 比較兩個無符號數(shù)的大小，設兩個無符號數(shù)事先分別存在RAM里的30H和31H單元，若（30H）里的數(shù)大，則累加器的A.0~A.3為高電平;若（31H）里的數(shù)大，則累加器的A.4~A.7為高電平；若兩數(shù)相等，則累加器的A.2~A.5為高電平。試設計匯編程序?qū)崿F(xiàn)。

該例題所設計的原程序、機器代碼和存儲單元如下：

2.1 硬件加密方法一

將數(shù)據(jù)線中某幾根線換位，如圖1所示。將圖中數(shù)據(jù)線D1、D2交叉，這樣單片機系統(tǒng)執(zhí)行的實際代碼就與EPROM中存儲的代碼完全不同了。若將例1的程序存入EPROM ，那么存入的實際代碼就要做相應的加密翻譯，以使單片機從EPROM中所取的代碼正確。

加密翻譯后在EPROM中實際存的代碼和反匯編的結(jié)果如下：

P2.0~P2.4P0.3~P0.7P0.2P0.1P0.0ALEPSENCPU8031

74LS373

A8~A12A3~A7A2A1A0 2764OE CED3~D7D2D1

2.2 硬件加密方法二：

將CPU和EPROM間的地址換位，如圖2所示，將地址線A0、A1換位交叉，這樣單片機系統(tǒng)程序存在EPROM中的代碼不變，但存儲順序完全打亂。若將例1的程序存入EPROM時，為保證單片機的正常工作，要將存儲代碼的順序按硬件電路要求做相應的改變，即進行加密翻譯，加密翻譯后EPROM中存儲的實際代碼和反匯編的結(jié)果如下：

從反匯編的結(jié)果看，既是剽竊者取出EPROM里的程序代碼，反匯編后也得不到原來的程序了。

2.3 硬件加密方法三

將CPU和EPROM間的數(shù)據(jù)線某些位經(jīng)過三態(tài)反相器求反。如圖3所示，將數(shù)據(jù)線D0、D1分別求反后送CPU，這樣存在EPROM里的程序和原來的程序就不同了。若將例1的程序按硬件加密電路進行軟件加密翻譯后，存在EPROM里的實際代碼和反匯編后結(jié)果如下：

P2.0~P2.4P0.2~P0.7P0.1P0.0 ALEPSENCPU8031

74LS373

A8~A12A2~A7A1A0 2764OE CE D2~D7D1D0

可見經(jīng)硬件加密后，存在EPROM里的代碼與原來代碼完全不同。

2.4 硬件加密方法四

將CPU和EPROM間的地址線的某些位求反。如圖4所示，將地址線A0、A1求反，這樣存在EPROM里的代碼內(nèi)容不變，但代碼的存儲順序要按硬件電路相應改變。若仍以例1為例，將該程序代碼加密后，存在EPROM里的代碼和反匯編后的結(jié)果如下：

A8~A12A2~A7A1A0OE CE2764D2~D7D1D0

P2.0~P2.4P0.2~P0.7P0.1P0.0 ALEPSENCPU8031

74LS373

可見將EPROM里的代碼反匯編后，仍得不到原程序。

總結(jié)

堅持不懈的嘗試突破保護機制的破解團體和不斷引入新的安全防范方案的制造商之間的斗爭是沒有盡頭的。 “道高一尺，魔高一丈”，又或是“邪不壓正”，將不停的在兩派之間上演。其實軟件加密原理很簡單，就是利用單片機IC廠商，為每片出廠芯片的某一特殊全球唯一識別參數(shù)，即ID號做為密鑰，對程序進行加密。如果以本ID號的程序燒到另一ID號的芯片中，程序中經(jīng)軟件加密過的部分的功能將完全失效。

要解密上述經(jīng)軟件加密過的程序，唯一的途徑，就是反匯編程序，分析單片機反匯編后的匯編程序，將程序中軟件加密相關(guān)的密鑰去掉，然后編譯得到新的程序。這項工作需要的不只是耐心，更多的是專業(yè)知識與經(jīng)驗。