專利名稱：一種制造業(yè)記錄儀及其數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)完備性核查方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造業(yè)領(lǐng)域的記錄儀技術(shù)范疇，尤其涉及一種制造業(yè)記錄儀及其數(shù) 據(jù)記錄和數(shù)據(jù)完備性核查方法。
背景技術(shù)：
制造業(yè)現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集、記錄和分析是實(shí)施自動控制的前提。有紙有筆記錄儀 是1996年前制造業(yè)領(lǐng)域的主流產(chǎn)品，采用機(jī)械結(jié)構(gòu)帶動紙軸旋轉(zhuǎn)，用墨水筆在紙上記錄 和保存所采集的數(shù)據(jù)幅值或數(shù)值。有紙有筆記錄儀的內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)械活動部件多， 運(yùn)行中需定期更換記錄紙和墨水，因此運(yùn)維工作量、費(fèi)用及故障率頗高；有紙有筆記錄 儀的輸入信號固定，安裝投運(yùn)后通道的信號類型和量程范圍不能改變，同時記錄數(shù)據(jù)的 后續(xù)處理、分析和保管十分困難。1992年，德國H& B公司率先推出制造業(yè)領(lǐng)域的無紙記錄儀DatavisA; 1996
年，浙江中控迅速跟進(jìn)推出了我國第一臺制造業(yè)無紙記錄儀；截止2010年2月，涉足制 造業(yè)無紙記錄儀的企業(yè)達(dá)60余家，形成從業(yè)人數(shù)1萬、銷售收入9億的產(chǎn)業(yè)。制造業(yè)無 紙記錄儀歷經(jīng)17年的發(fā)展已進(jìn)入成熟定型期，基本技術(shù)特征是以微處理器為中心，具 有程控信號輸入(俗稱萬能輸入)、液晶顯示屏上多種呈現(xiàn)形式的特征；支持通信組網(wǎng)、 USB設(shè)備(U盤)、CF卡、SD卡數(shù)據(jù)備份，如發(fā)明專利“儀表內(nèi)數(shù)據(jù)備份到CF電子盤 的裝置及其方法”(專利號ZL03150548.1)，給出了無紙記錄儀的表內(nèi)數(shù)據(jù)備份到CF卡的 裝置及其方法；目前，制造業(yè)無紙記錄儀的表內(nèi)數(shù)據(jù)存儲均采用電池供電RAM+FLASH 的存儲架構(gòu)，該存儲架構(gòu)能兼顧記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，同時又較好的滿 足了 FLASH獨(dú)特的讀寫要求。無紙記錄儀憑借優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)，牢牢占據(jù)了制造業(yè) 記錄儀市場的主導(dǎo)地位。隨著無紙記錄儀的廣泛深入使用，其缺點(diǎn)亦日漸凸現(xiàn)電子數(shù) 據(jù)易篡改、難追溯，即存在數(shù)據(jù)核查手段缺失的不足；此外，電池供電RAM+FLASH存 儲架構(gòu)還存在數(shù)據(jù)完備性方面的固有缺陷，導(dǎo)致制造業(yè)無紙記錄儀難入數(shù)據(jù)需核查、數(shù) 據(jù)有完備性要求的行業(yè)大門；因此，技術(shù)落后、性價比欠佳的有紙記錄儀在制造業(yè)領(lǐng)域 仍占有一席之地，甚至屢現(xiàn)有紙記錄儀卷土重來、再次取代曾淘汰自己的無紙記錄儀個 案。制造業(yè)記錄儀需存儲大量的工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)，存儲的實(shí)時性和可靠性要求較高， 而且掉電情況下數(shù)據(jù)也不能丟失。確保采集的數(shù)據(jù)能夠及時存儲，僅使用FLASH存儲器 是不行的，因?yàn)樗牟翆懰俣容^慢，且不能按字節(jié)進(jìn)行擦寫操作；因此，需要擴(kuò)展一塊 加電池供電的快速RAM非易失器件作為記錄儀的數(shù)據(jù)緩存，微處理器空閑時才將RAM 中成頁或成塊的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到FLASH。記錄儀中電池供電的快速RAM必配電池充放電電 路、電池電量檢測電路、安裝固定件和電池等，使得系統(tǒng)復(fù)雜度增大、可靠性降低；實(shí) 踐表明電池供電的快速RAM非易失器件是記錄儀的主要故障源之一，對記錄儀的數(shù)據(jù)完 備性造成了嚴(yán)重的負(fù)面影響。因此，有必要改進(jìn)電池供電RAM+FLASH的存儲架構(gòu)，提 升制造業(yè)記錄儀數(shù)據(jù)的完備性。
醫(yī)藥、食品等行業(yè)對關(guān)鍵工位的現(xiàn)場數(shù)據(jù)有可核查、可追溯的迫切需求，甚至 提出了必要時能由第三方進(jìn)行核查、追溯的苛刻要求，即數(shù)據(jù)必須具備不可抵賴性和可 核查性；藥品、食品安全保障有賴于不可抵賴的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，另一方面數(shù)據(jù)可核查也是食 品行業(yè)、GMP法規(guī)明確規(guī)定的。記錄儀的電子數(shù)據(jù)易篡改、難追溯，核查功能缺位是 亟待解決的難題。政府、企業(yè)高度重視食品、藥品的安全問題，食品、藥品的任何安全 紕漏對企業(yè)的打擊是致命的，因此不少企業(yè)的產(chǎn)品安全除生產(chǎn)部門監(jiān)測外、常由獨(dú)立于 生產(chǎn)體系直接對CEO負(fù)責(zé)的產(chǎn)品安全部門復(fù)核審查。發(fā)明專利“數(shù)據(jù)交換裝置”(申 請?zhí)?00680029902.1)提出增設(shè)邏輯單元監(jiān)控數(shù)據(jù)交換，防止法律上非常敏感的記錄 數(shù)據(jù)在數(shù)據(jù)交換期間被篡改以及可靠地識別和記錄篡改嘗試；發(fā)明專利“財政數(shù)據(jù)記錄 儀”(申請?zhí)?00410035318.X)提出在處理單元和存儲器之間作用的保護(hù)電路禁止電子 篡改存儲在存儲器中的數(shù)據(jù)。上述有益探索立足專用電路阻斷電子數(shù)據(jù)被篡改的途徑， 但專用電路使記錄儀的生產(chǎn)成本和復(fù)雜度增大、可靠性降低，而對專用電路的操作又相 當(dāng)煩瑣；從純技術(shù)角度而言，并不能完全杜絕繞過專用電路的作弊手段。數(shù)據(jù)加密(對 稱密鑰、非對稱密鑰)一定程度上也可防止電子數(shù)據(jù)的篡改行為，但加/解密的資源開銷 大、密鑰管理復(fù)雜；更重要的是記錄儀的易用性大打拆扣、運(yùn)維工作量增加，用戶對此 持強(qiáng)列的否定態(tài)度。因此，有必要開發(fā)一種在不增加用戶的運(yùn)維工作量、不影響記錄儀 易用性條件下，又能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)核查的新技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種制造業(yè)記錄儀及其數(shù)據(jù)記錄和 數(shù)據(jù)完備性核查方法。制造業(yè)記錄儀由8個輸入通道、8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊、9個光電隔離模 塊、頻率輸入模塊、頻率檢測模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤操作模塊、熱印記錄模塊、 FRAM存儲模塊、FLASH存儲模塊、實(shí)時時鐘模塊、E2PROM、看門狗模塊、冷端溫 度檢測模塊、RS232通信接口模塊、熱敏打印機(jī)、報警控制模塊組成；8個輸入通道分 別與8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與8個光電隔 離模塊相連；頻率輸入模塊與頻率檢測模塊相連；頻率檢測模塊與第9個光電隔離模塊 相連；9個光電隔離模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤操作模塊、熱印記錄模塊、FRAM存儲 模塊、FLASH存儲模塊、實(shí)時時鐘模塊、E2PROM、看門狗模塊、冷端溫度檢測模塊、 RS232通信接口模塊、熱敏打印機(jī)、報警控制模塊分別與ARM7微處理器LPC2114相 連；FRAM存儲模塊和FLASH存儲模塊共同組成FRAM+FLASH存儲架構(gòu)；FRAM存 儲模塊中FRAM采用的芯片為FM25L256，F(xiàn)LASH存儲模塊FLASH采用的芯片為 AT45DB161D ； FM25L256的串行數(shù)據(jù)輸入端口與LPC2114的主機(jī)輸出和從機(jī)輸入端口 0 相連、FM25L256的串行數(shù)據(jù)輸出端口與LPC2114的主機(jī)輸入和從機(jī)輸出端口 0相連、 FM25L256的串行時鐘輸入端口與LPC2114的串行時鐘輸入端口 0相連，F(xiàn)M25L256的 管腳電源輸入端、狀態(tài)保持端、寫入保護(hù)端與3.3V電源相連，F(xiàn)M25L256的地端和片 選端接地，AT45DB161D的串行數(shù)據(jù)輸入端口與LPC2114的主機(jī)輸出和從機(jī)輸入端口 1 相連、AT45DB161D的串行數(shù)據(jù)輸出端口與LPC2114的主機(jī)輸入和從機(jī)輸出端口 1相 連、AT45DB161D的串行時鐘輸入端口與AT45DB161D的串行時鐘輸入端口 1相連，AT45DB161D芯片復(fù)位端(RESET)與LPC2114的管腳P0.2相連，AT45DB161D的電源 輸入端、寫入保護(hù)端與3.3V電源相連，AT45DB161D的地端和片選端接地。所述的熱敏打印機(jī)由RS232通信模塊、80S52單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、熱敏 頭缺紙檢測模塊、熱敏打印頭組成；80S52單片機(jī)分別與RS232通信模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū) 動模塊、熱敏頭缺紙檢測模塊、熱敏打印頭相連。制造業(yè)數(shù)據(jù)記錄方法是FRAM存儲模塊中的FRAM細(xì)分成上下兩個存儲區(qū)； FRAM上區(qū)用于存儲記錄儀采集的實(shí)時數(shù)據(jù)，並將FRAM中成頁的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到FLASH 存儲模塊，以及記錄儀工作日結(jié)束時，存儲用戶MD5算法的散列值；FRAM下區(qū)單獨(dú)設(shè) 列，記錄儀工作日結(jié)束時同步存儲儀器生產(chǎn)商保密的MD5算法散列值；記錄儀配置數(shù)碼 管、熱敏打印機(jī)，同步提供紙質(zhì)、電子兩種存儲介質(zhì)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄，數(shù)碼管進(jìn)行定點(diǎn) 或巡回數(shù)字顯示、熱敏打印機(jī)進(jìn)行趨勢顯示/記錄和數(shù)字顯示/記錄。制造業(yè)數(shù)據(jù)完備性的核查方法是其特征在于用戶在記錄儀工作日結(jié)束時將存 儲于FRAM存儲模塊和FLASH存儲模塊中的當(dāng)日采集的實(shí)時數(shù)據(jù)通過MD5算法計算 出一個128位的散列值由并由記錄儀附加打印輸出，同時用戶的生產(chǎn)質(zhì)管或產(chǎn)品安全部 門調(diào)用該MD5算法產(chǎn)生一個128位的散列值，并和記錄儀數(shù)據(jù)附加的散列值進(jìn)行比較； 如果相同，則認(rèn)為記錄儀電子數(shù)據(jù)未被篡改、是可信的，反之則不可信；記錄儀生產(chǎn)商 MD5算法采用與用戶的“32位鏈接變量“不同的“鏈接變量”，再次計算存儲于FRAM 存儲模塊和FLASH存儲模塊中當(dāng)日采集的實(shí)時數(shù)據(jù)的散列值，單獨(dú)存儲在FRAM下區(qū)， 并生產(chǎn)商的散列值對用戶是透明的；記錄儀生產(chǎn)商作為第三方核查電子數(shù)據(jù)真實(shí)性的步 驟是對記錄數(shù)據(jù)調(diào)用MD5算法，產(chǎn)生一個記錄儀生產(chǎn)商獨(dú)有的128位散列值，并和記錄 儀FRAM下區(qū)相應(yīng)的散列值進(jìn)行比較；如果相同，則認(rèn)為記錄儀電子數(shù)據(jù)未被篡改、是 可信的，反之則不可信。本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果是1)記錄儀采用FRAM+FLASH存儲架構(gòu)取代制造業(yè)傳統(tǒng)的電池供電 RAM+FLASH存儲架構(gòu)，既滿足了記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，又提升了數(shù)據(jù) 的完備性。2)記錄儀配置熱敏打印機(jī)，紙質(zhì)的趨勢顯示/記錄和數(shù)字顯示/記錄是核查電子 數(shù)據(jù)真實(shí)性的有效手段。3)記錄儀工作日結(jié)束時的記錄數(shù)據(jù)，通過用戶“32位鏈接變量” MD5生成128 位散列值，128位散列值是核查電子數(shù)據(jù)真實(shí)性的第二條途徑。4)記錄儀工作日結(jié)束時的記錄數(shù)據(jù)，通過儀器生產(chǎn)商保密的“32位鏈接變 量” MD5同步生成另一個128位散列值，該散列值是第三方核查電子數(shù)據(jù)真實(shí)性的又一 方法。MD5不改變記錄儀本身存儲的任何數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的調(diào)用、展示和分析也無任何變 化；因此，記錄儀提供電子數(shù)據(jù)核查功能時，不會增加用戶的日常運(yùn)維工作量、且能確 保記錄儀的易用性。


圖1是制造業(yè)記錄儀結(jié)構(gòu)示意圖2是本發(fā)明的FRAM+FLASH存儲架構(gòu)與微處理器LPC2114電路圖；圖3是本發(fā)明的熱敏打印機(jī)電路框圖；圖4是本發(fā)明的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊電路圖；圖5是本發(fā)明的熱敏頭缺紙檢測模塊電路圖；圖6是本發(fā)明的記錄儀FRAM+FLASH存儲架構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明的MD5算法的主循環(huán)圖；圖8是本發(fā)明的MD5算法主循環(huán)的操作過程圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，制造業(yè)記錄儀由8個輸入通道、8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊、9個 光電隔離模塊、頻率輸入模塊、頻率檢測模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤操作模塊、熱印記 錄模塊、FRAM存儲模塊、FLASH存儲模塊、實(shí)時時鐘模塊、E2PROM、看門狗模塊、 冷端溫度檢測模塊、RS232通信接口模塊、熱敏打印機(jī)、報警控制模塊組成；8個輸入通 道分別與8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與8個光電 隔離模塊相連；頻率輸入模塊與頻率檢測模塊相連；頻率檢測模塊與第9個光電隔離模 塊相連；9個光電隔離模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤操作模塊、熱印記錄模塊、FRAM存儲 模塊、FLASH存儲模塊、實(shí)時時鐘模塊、E2PROM、看門狗模塊、冷端溫度檢測模塊、 RS232通信接口模塊、熱敏打印機(jī)、報警控制模塊分別與ARM7微處理器LPC2114相 連。如圖2所示，F(xiàn)RAM存儲模塊中FRAM采用的芯片為FM25L256，F(xiàn)LASH存
儲模塊FLASH采用的芯片為AT45DB161D; FM25L256的串行數(shù)據(jù)輸入端口(Si)與 LPC2114的主機(jī)輸出和從機(jī)輸入端口 O(MOSIO)相連、FM25L256的串行數(shù)據(jù)輸出端口 (SO)與LPC2114的主機(jī)輸入和從機(jī)輸出端口 O(MISOO)相連、FM25L256的串行時鐘輸 入端口(SCK)與LPC2114的串行時鐘輸入端口 O(SCKO)相連，F(xiàn)M25L256的管腳電源 輸入端(VDD)、狀態(tài)保持端(HOLD)、寫入保護(hù)端(WP)與3.3V電源相連，F(xiàn)M25L256 的地端(VSS)和片選端(CS)接地，AT45DB161D的串行數(shù)據(jù)輸入端口(Si)與LPC2114 的主機(jī)輸出和從機(jī)輸入端口 I(MOSIl)相連、AT45DB161D的串行數(shù)據(jù)輸出端口(SO)與 LPC2114的主機(jī)輸入和從機(jī)輸出端口 I(MISOl)相連、AT45DB161D的串行時鐘輸入端 口(SCK)與AT45DB161D的串行時鐘輸入端口 I(SCKl)相連，AT45DB161D芯片復(fù)位 端(RESET)與LPC2114的管腳P0.2相連，AT45DB161D的電源輸入端(VCC)、寫入保 護(hù)端(WP)與3.3V電源相連，AT45DB161D的地端(VSS)和片選端(CS)接地。如圖3所示，所述的熱敏打印機(jī)由RS232通信模塊、80S52單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī) 驅(qū)動模塊、熱敏頭缺紙檢測模塊、熱敏打印頭組成；80S52單片機(jī)分別與RS232通信模 塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、熱敏頭缺紙檢測模塊、熱敏打印頭相連。如圖4所示，主控芯片通過芯片ULN2003的達(dá)林頓管控制步進(jìn)電機(jī)，從而帶動 熱敏打印頭進(jìn)行無筆位打印。如圖5所示，熱敏打印機(jī)缺紙檢測模塊檢測到打印紙僅剩1米時，通過80S52單 片機(jī)向操作人員發(fā)出報警信息，提醒操作人員進(jìn)行換紙操作。當(dāng)檢測到打印紙用盡時， 熱敏打印機(jī)缺紙檢測模塊通過80S52單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)停止轉(zhuǎn)動，并發(fā)出報警，直到記錄儀重新上紙后停止報警并恢復(fù)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動。如圖6 所示，支持單字節(jié)寫操作的 FRAM (Ferroelectric Random AccessMemory)
具有存儲速度快、掉電不丟數(shù)據(jù)等優(yōu)異特點(diǎn)，用來存儲記錄儀采集的實(shí)時數(shù)據(jù)；而 FLASH具有容量大、價格低廉的特點(diǎn)，用來存儲記錄儀保存的歷史數(shù)據(jù)；兩種存儲器發(fā) 揮各自的優(yōu)點(diǎn)，共同完成記錄儀的數(shù)據(jù)存儲。FRAM選用FM25L256，32K字節(jié)存儲容 量分成16K上下兩個存儲區(qū)；Flash選用AT45DB161D。FRAM上區(qū)用于存儲記錄儀采 集的實(shí)時數(shù)據(jù)，並將FRAM中成頁的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到FLASH;以及記錄儀工作日結(jié)束時，存 儲用戶“32位鏈接變量” MD5生成的128位散列值，作為電子數(shù)據(jù)真實(shí)性的核查依據(jù)。 FRAM下區(qū)單獨(dú)設(shè)列，記錄儀隨機(jī)提供的技術(shù)資料中不予披露，僅供儀器生產(chǎn)商使用； 記錄儀工作日結(jié)束時，存儲儀器生產(chǎn)商保密的“32位鏈接變量” MD5生成的另一個128 位散列值，該散列值對用戶是透明的，作為第三方核查電子數(shù)據(jù)真實(shí)性的手段。如圖7、8所示，鑒于醫(yī)藥、食品等行業(yè)對關(guān)鍵工位的現(xiàn)場數(shù)據(jù)有可核查、可追 溯的迫切需求，甚至希望必要時能由第三方進(jìn)行核查、追溯的苛刻要求，即數(shù)據(jù)必須具 備不可抵賴性和可核查性；同時提供數(shù)據(jù)核查功能時，又希望不增加用戶的日常運(yùn)維工 作量、保持記錄儀的易用性；本發(fā)明提出采用MD5算法來滿足上述要求。MD5的全稱 是Message-Digest Algorithm 5 (信息-摘要算法)，是由Ron Rivest設(shè)計的一種單向散列函 數(shù)。MD5將整個文件當(dāng)作一個大文本信息，以512位分組為單位處理該信息，每個512 位分組又分為16個32位子分組，算法的輸出為4個級聯(lián)的32位分組，組成128位的散 列值，通過其不可逆的字符串變換算法，產(chǎn)生了唯一的MD5信息摘要。如果在以后傳播 這個文件的過程中，無論文件的內(nèi)容發(fā)生了任何形式的改變，包括人為修改或者發(fā)送過 程中線路不穩(wěn)定引起的傳輸錯誤等，只要對這個文件重新計算MD5時就會發(fā)現(xiàn)信息摘要 不相同，由此可以確定得到的只是一個被篡改的記錄儀工作日數(shù)據(jù)。一旦記錄儀上傳數(shù) 據(jù)出錯，監(jiān)控中心會要求記錄儀重發(fā)。簡單來說，MD5的作用是讓記錄儀每個工作日采 集的數(shù)據(jù)被“壓縮”成一種保密的格式，也就是把一個任意長度的字節(jié)串變換成一定長 的大整數(shù)。必須指出，MD5不改變記錄儀的采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)的調(diào)用、展示和分析也不會 有任何變化；因此，MD5不會增加用戶的運(yùn)維工作量、能確保記錄儀易用性。記錄儀每個工作日采集數(shù)據(jù)的MD5加密算法如下電子數(shù)據(jù)M被分為M1， M2，......Mk,共K個子分組。單向散列函數(shù)的輸入是消息分組Mi和前一消息分組Mi-I
的散列值的散列值hi-Ι，輸出散列值hi，輸出散列值hi = f(Mi，hi-1)。該散列值hi和下 一輪的消息分組Mi+Ι—起，作為單向散列函數(shù)的下一輪輸入，如此反復(fù)，最后一組的輸 出就是整個待加密消息的散列值。MD5算法分為初始化、主循環(huán)和尾部處理三個部分， 步驟如下①初始化。算法初始化分為原始明文初始化和鏈接變量初始化兩個部分。明文 初始化首先將長度為L的待加密明文P后面級聯(lián)一個字節(jié)0x80，再級聯(lián)若干個0X00作 為填充，使其長度為(512*Κ_64)位(K為正整數(shù))。接著再級聯(lián)64位二進(jìn)制數(shù)L，表 示加密前的明文長度，此時明文長度被填充為512位的整數(shù)K倍，同時確保不同明文填 充后不會相同。讀取記錄儀內(nèi)固化的四個32位鏈接變量(Chaining Variable)，分別賦值 給A、B、C、D四個變量作為其初始值。這里假設(shè)A、B、C、D初始值分別為A = 0x01234567，B = 0x89ABCDEF, C = 0xFEDCBA98, D = 0x76543210。
②算法主循環(huán)。算法主循環(huán)如圖7所示。主循環(huán)次數(shù)為K。將鏈接變量A、 B、C、D分別賦給a、b、c、d四個變量。每次主循環(huán)都有四輪，每輪進(jìn)行16次操作， 每次操作過程如圖8所示，，先對a、b、c、d中的三個進(jìn)行一次非線性函數(shù)運(yùn)算，四輪 的非線性函數(shù)依次為F (X，Y，Ζ) = (X&Y)|(( Χ) &Z)、G(X，Y，Z) = (X& Z)|(Y& ( Ζ))、H (Χ, Y，Ζ)=ΧΛΥΛΖ、I (Χ, Y，Ζ) = ΥΛ(Χ|( Ζ))，然后將所 得結(jié)果依次加上第四個變量、Mj (文本中的第j個子分組，0< = j<=15)和一個C1 (常 數(shù))，將所得結(jié)果循環(huán)左移一個不定的常數(shù)s，然后再加上a、b、c或者d中之一，最后 用該結(jié)果取代a、b、c或者d中之一。這四輪操作分別用函數(shù)FF (a，b，c, d，Mj, s, C1)、GG(a, b, c, d, Mj, s, C1)、HH(a, b, c, d, Mj, s, C1)、II(a, b, c, d，Mj, s，C1),其中 FF(a，b，c，d，Mj, s，C1)表示 a = b+((a+F(b，c，d)+Mj+Q) <<s)、GG(a, b, c, d, Mj, s, C1)表示 a = b+((a+G(b，c, d)+MfC1) << s)、 HH(a, b, c, d, Mj, s, C1)表示 a = b+((a+H(b，c, d)+MfC1) << s)、II(a, b, c，d，Mj, s，C1)表示 a = b+((a+I(b，c，d)+MfC1) < < s)。經(jīng)過運(yùn)算這四輪(64 步)是第一輪
FF (a,b，C,d，MO,7， 0xd76aa478)
FF (d,a,b，C,Ml,12， 0xe8c7b756)
FF (c，d，a,b，M2,17， 0x242070db)
FF (b,C,d，a,M3,22, Oxclbdceee)
FF (a,b，C,d，M4,7，0xf57c0faf)
FF (d,a,b，C,M5,12， 0x4787c62a)
FF (c，d，a,b，M6,17， 0xa8304613)
FF (b,C,d，a,M7,22， 0xfd469501)
FF (a,b，C,d，M8,7， 0x698098d8)
FF (d,a,b，C,M9,12，0x8b44f7af)
FF (c，d，a,b，M10,17，OxfffKbbl)
FF (b,C,d，a,Mil,22， 0x895cd7be)
FF (a,b，C,d，M12,7， 0x6b901122)
FF (d,a,b，C,M13,12， 0xfd987193)
FF (c，d，a,b，M14,17， 0xa679438e)
FF (b,C,d，a,M15,22， 0x49b40821)
第二輪
GG (a,b，C,d，Ml,5， 0xf61e2562)
GG (d，a，b，C，M6,9， 0xc040b340)
GG (c，d，a,b，Mil, 14，0x265e5a51)
GG (b，C，d，a，MO,20， 0xe9b6c7aa)
GG (a,b，C,d，M5,5， 0xd62fl05d)
GG (d，a，b，C，M10, 9，0x02441453)
GG (c，d，a,b，M15, 14，0xd8ale681)CN 102013120 A說明書
GG (b，C,d，a, M4，20，0xe7d3fbc8)
GG (a,b,c,d, M9, 5，0x21elcde6)
GG (d，a,b，c, M14, 9，0xc33707d6)
GG (c，d，a,b, M3, 14，0xf4d50d87)
GG (b，c,d，a, M8, 20，0x455al4ed)
GG (a,b，c,d, M13, 5，0xa9e3e905)
GG (d，a,b，c, M2, 9，0xfcefa3fB)
GG (c，d，a,b, M7, 14，0x676f02d9)
GG (b，c,d，a, M12， 20， 0x8d2a4c8a)
第三輪
HH (a,b，c,d, M5, 4，0xfffa3942)
HH (d,a,b，c, M8, 11，0x877lf681)
HH (c,d，a,b, Mil, 16，0x6d9d6122)
HH (b,c,d，a, M14, 23，0xfde5380c)
HH (a,b，c,d, Ml, 4, 0xa4beea44)
HH (d,a,b，c, M4, 11，0x4bdecfa9)
HH (c,d，a,b, M7, 16，0xf6bb4b60)
HH (b，c,d，a, MlO，23，0xbebfbc70)
HH (a,b，c,d, M13, 4，0x289b7ec6)
HH (d,a,b，c, MO, 11，0xeaal27fa)
HH (c,d，a,b, M3, 16，0xd4ef3085)
HH (b,c,d，a, M6, 23，0x04881d05)
HH (a,b，c,d, M9, 4，0xd9d4d039)
HH (d,a,b，c, M12, 11，0xe6db99e5)
HH (c,d，a,b, M15, 16，0xlfa27cfB)
HH (b,c,d，a, M2, 23，0xc4ac5665)
第四輪
II (a, b，c:，d, MO, 6，0xf4292244)
II (d, a，b, c,,M7, 10，0χ432α 97)
II (c，d， i, b, M14, 15，0xab9423a7)
II(b, c，d, al, M5, 21，0xfc93a039)
II (a, b，c；,d, M12, 6，0x655b59c3)
II (d，a，b, c,，M3, 10，0x8f0ccc92)
II (c，d， i, b, MlO, 15，0xffeff47d)
II(b, c，d, al, Ml, 21，0x85845ddl)
II (a, b，c,，d, M8, 6，0x6fa87e4f)
II (d，a，b, c,M15, 10，0xfe2ce6e0)
II (c, d,l, b, M6, 15，0xa3014314)
II(b, c，d, aι, M13, 21，0x4e0811al)
II(a, b, c, d, M4, 6，0xf7537e82)II(d, a, b, c, Mil, 10，0xbd3af235)II(c, d, a, b, M2, 15，0x2ad7d2bb)II(b, c, d, a, M9, 21，0xeb86d391)③尾部處理。每一次主循環(huán)全部完成之后，將A、B、C和D分別加上a、b、 c和d。接著用下一個分組繼續(xù)運(yùn)行算法，最后的輸出散列值是A、B、C和D的級聯(lián)。制造業(yè)數(shù)據(jù)記錄方法是FRAM存儲模塊中的FRAM細(xì)分成上下兩個存儲區(qū)； FRAM上區(qū)用于存儲記錄儀采集的實(shí)時數(shù)據(jù)，並將FRAM中成頁的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到FLASH 存儲模塊，以及記錄儀工作日結(jié)束時，存儲用戶MD5算法的散列值；FRAM下區(qū)單獨(dú)設(shè) 列，記錄儀工作日結(jié)束時同步存儲儀器生產(chǎn)商保密的MD5算法散列值；記錄儀配置數(shù)碼 管、熱敏打印機(jī)，同步提供紙質(zhì)、電子兩種存儲介質(zhì)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄，數(shù)碼管進(jìn)行定點(diǎn) 或巡回數(shù)字顯示、熱敏打印機(jī)進(jìn)行趨勢顯示/記錄和數(shù)字顯示/記錄。制造業(yè)數(shù)據(jù)完備性的核查方法是用戶在記錄儀工作日結(jié)束時將存儲于FRAM 存儲模塊和FLASH存儲模塊中的當(dāng)日采集的實(shí)時數(shù)據(jù)通過MD5算法計算出一個128位 的散列值由并由記錄儀附加打印輸出，同時用戶的生產(chǎn)質(zhì)管或產(chǎn)品安全部門調(diào)用該MD5 算法產(chǎn)生一個128位的散列值，并和記錄儀數(shù)據(jù)附加的散列值進(jìn)行比較；如果相同，則 認(rèn)為記錄儀電子數(shù)據(jù)未被篡改、是可信的，反之則不可信；記錄儀生產(chǎn)商MD5算法采用 與用戶的“32位鏈接變量”不同的“鏈接變量”，再次計算存儲于FRAM存儲模塊和 FLASH存儲模塊中當(dāng)日采集的實(shí)時數(shù)據(jù)的散列值，單獨(dú)存儲在FRAM下區(qū)，并生產(chǎn)商的 散列值對用戶是透明的；記錄儀生產(chǎn)商作為第三方核查電子數(shù)據(jù)真實(shí)性的步驟是對記錄 數(shù)據(jù)調(diào)用MD5算法，產(chǎn)生一個記錄儀生產(chǎn)商獨(dú)有的128位散列值，并和記錄儀FRAM下 區(qū)相應(yīng)的散列值進(jìn)行比較；如果相同，則認(rèn)為記錄儀電子數(shù)據(jù)未被篡改、是可信的，反 之則不可信。
權(quán)利要求
1.一種制造業(yè)記錄儀，其特征在于由8個輸入通道、8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊、 9個光電隔離模塊、頻率輸入模塊、頻率檢測模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤操作模塊、熱 印記錄模塊、FRAM存儲模塊、FLASH存儲模塊、實(shí)時時鐘模塊、E2PROM、看門狗模 塊、冷端溫度檢測模塊、RS232通信接口模塊、熱敏打印機(jī)、報警控制模塊組成；8個輸 入通道分別與8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊相連，8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊分別與8個 光電隔離模塊相連；頻率輸入模塊與頻率檢測模塊相連；頻率檢測模塊與第9個光電隔 離模塊相連；9個光電隔離模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤操作模塊、熱印記錄模塊、FRAM 存儲模塊、FLASH存儲模塊、實(shí)時時鐘模塊、E2PROM、看門狗模塊、冷端溫度檢測模 塊、RS232通信接口模塊、熱敏打印機(jī)、報警控制模塊分別與ARM7微處理器LPC2114 相連；FRAM存儲模塊中FRAM采用的芯片為FM25L256，F(xiàn)LASH存儲模塊FLASH 采用的芯片為AT45DB161D; FM25L256的串行數(shù)據(jù)輸入端口(Si)與LPC2114的主機(jī) 輸出和從機(jī)輸入端口 O(MOSIO)相連、FM25L256的串行數(shù)據(jù)輸出端口(SO)與LPC2114 的主機(jī)輸入和從機(jī)輸出端口 O(MISOO)相連、FM25L256的串行時鐘輸入端口(SCK)與 LPC2114的串行時鐘輸入端口 O(SCKO)相連，F(xiàn)M25L256的管腳電源輸入端(VDD)、 狀態(tài)保持端(HOLD)、寫入保護(hù)端(WP)與3.3V電源相連，F(xiàn)M25L256的地端(VSS)和 片選端(CS)接地，AT45DB161D的串行數(shù)據(jù)輸入端口(Si)與LPC2114的主機(jī)輸出和 從機(jī)輸入端口 I(MOSIl)相連、AT45DB161D的串行數(shù)據(jù)輸出端口(SO)與LPC2114的 主機(jī)輸入和從機(jī)輸出端口 I(MISOl)相連、AT45DB161D的串行時鐘輸入端口(SCK)與 AT45DB161D的串行時鐘輸入端口 I(SCKl)相連，AT45DB161D芯片復(fù)位端(RESET) 與LPC2114的管腳P0.2相連，AT45DB161D的電源輸入端(VCC)、寫入保護(hù)端(WP)與 3.3V電源相連，AT45DB161D的地端(VSS)和片選端(CS)接地。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種制造業(yè)記錄儀，其特征在于所述的熱敏打印機(jī)由RS232 通信模塊、80S52單片機(jī)、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、熱敏頭缺紙檢測模塊、熱敏打印頭組成； 80S52單片機(jī)分別與RS232通信模塊、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、熱敏頭缺紙檢測模塊、熱敏打 印頭相連。
3.—種使用如權(quán)利要求1所述記錄儀的制造業(yè)數(shù)據(jù)記錄方法，其特征在于FRAM存儲 模塊中的FRAM細(xì)分成上下兩個存儲區(qū)；FRAM上區(qū)用于存儲記錄儀采集的實(shí)時數(shù)據(jù)， 並將FRAM中成頁的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)存到FLASH存儲模塊，以及記錄儀工作日結(jié)束時，存儲用戶 MD5算法的散列值；FRAM下區(qū)單獨(dú)設(shè)列，記錄儀工作日結(jié)束時同步存儲儀器生產(chǎn)商保 密的MD5算法散列值；記錄儀配置數(shù)碼管、熱敏打印機(jī)，同步提供紙質(zhì)、電子兩種存儲 介質(zhì)的現(xiàn)場數(shù)據(jù)記錄，數(shù)碼管進(jìn)行定點(diǎn)或巡回數(shù)字顯示、熱敏打印機(jī)進(jìn)行趨勢顯示/記 錄和數(shù)字顯示/記錄。
4.一種使用如權(quán)利要求1所述記錄儀的制造業(yè)數(shù)據(jù)完備性的核查方法，其特征在于 用戶在記錄儀工作日結(jié)束時將存儲于FRAM存儲模塊和FLASH存儲模塊中的當(dāng)日采集的 實(shí)時數(shù)據(jù)通過MD5算法計算出一個128位的散列值由并由記錄儀附加打印輸出，同時用 戶的生產(chǎn)質(zhì)管或產(chǎn)品安全部門調(diào)用該MD5算法產(chǎn)生一個128位的散列值，并和記錄儀數(shù) 據(jù)附加的散列值進(jìn)行比較；如果相同，則認(rèn)為記錄儀電子數(shù)據(jù)未被篡改、是可信的，反 之則不可信；記錄儀生產(chǎn)商MD5算法采用與用戶的“32位鏈接變量”不同的“鏈接變 量”，再次計算存儲于FRAM存儲模塊和FLASH存儲模塊中當(dāng)日采集的實(shí)時數(shù)據(jù)的散列值，單獨(dú)存儲在FRAM下區(qū)，并生產(chǎn)商的散列值對用戶是透明的；記錄儀 生產(chǎn)商作為第 三方核查電子數(shù)據(jù)真實(shí)性的步驟是對記錄數(shù)據(jù)調(diào)用MD5算法，產(chǎn)生一個記錄儀生產(chǎn)商獨(dú) 有的128位散列值，并和記錄儀FRAM下區(qū)相應(yīng)的散列值進(jìn)行比較；如果相同，則認(rèn)為 記錄儀電子數(shù)據(jù)未被篡改、是可信的，反之則不可信。
全文摘要
本發(fā)明公開一種制造業(yè)記錄儀及其數(shù)據(jù)記錄和數(shù)據(jù)完備性核查方法。記錄儀由8個輸入通道、8個程控放大A/D轉(zhuǎn)換模塊、9個光電隔離模塊、頻率輸入模塊、頻率檢測模塊、數(shù)碼顯示模塊、鍵盤操作模塊、熱印記錄模塊、FRAM存儲模塊、FLASH存儲模塊、實(shí)時時鐘模塊、E2PROM、看門狗模塊、冷端溫度檢測模塊、RS232通信接口模塊、熱敏打印機(jī)、報警控制模塊組成；通過FRAM+FLASH存儲架構(gòu)既滿足了記錄儀對存取速度和存儲空間的要求，又提升了數(shù)據(jù)的完備性；借助熱敏打印機(jī)、MD5算法使記錄儀電子數(shù)據(jù)具有三重核查功能；在不增加用戶的日常運(yùn)維工作量、且能確保記錄儀的易用性的基礎(chǔ)上克服了現(xiàn)有記錄儀數(shù)據(jù)完備性和完全性的問題。
文檔編號G07C3/00GK102013120SQ20101052401
公開日2011年4月13日 申請日期2010年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月29日
發(fā)明者丁程, 仲玉芳, 吳明光, 徐曉忻, 楊江, 黃忠 申請人:丁程, 浙江大學(xué)