專利名稱：微控制器及其算法保護(hù)方法、存儲芯片、耗材容器、成像設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明主要涉及一種微控制器及其算法保護(hù)方法，具體地說，涉及一種微控制器及用于對微控制器中算法的保護(hù)方法，本發(fā)明還涉及具有上述微控制器的存儲芯片、耗材容器及成像設(shè)備。
背景技術(shù)：
本發(fā)明所說的成像設(shè)備是指將文字、圖案等電信號轉(zhuǎn)換為在紙張等介質(zhì)上形成可視圖像的設(shè)備，例如噴墨類或激光類的打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)及多功能一體機(jī)。常用的兩種打印機(jī)是噴墨打印機(jī)和激光打印機(jī)，噴墨打印機(jī)使用容納有墨水的墨盒作為耗材容器向打印機(jī)提供打印用的墨水，以在紙張上形成需要打印的文字或圖案；激光打印機(jī)則使用容納有碳粉的碳粉盒作為耗材容器向打印機(jī)提供打印用的碳粉，以在介質(zhì)上形成需要打印的文字或圖案，復(fù)印機(jī)、傳真機(jī)及多功能一體機(jī)的成像原理、使用耗材容器等與打印機(jī)基本相同。本發(fā)明所說的耗材是指墨水或碳粉。微控制器簡稱MCU，是將微型計算機(jī)的主要部分集成在一個芯片上的單芯片微型計算機(jī)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，其成本越來越低，而性能愈來愈強(qiáng)大，因此，MCU廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，如電機(jī)控制、條碼閱讀器或掃描器、消費(fèi)類電子、電話、工業(yè)控制與自動化、樓宇安全與門禁控制等。MCU也常用于上述耗材產(chǎn)品領(lǐng)域，現(xiàn)有耗材容器上的存儲芯片中大多具有MCU，如圖I所示，該存儲芯片都具有一塊PCB板，在PCB板上安裝有電子模塊，電子模塊中包括有互相連接的通訊部分和集成電路部分，通訊部分用于接收成像設(shè)備信號及電能，MCU可以作為集成電路部分，其結(jié)構(gòu)參見圖2，MCU中的存儲單元包括常用數(shù)據(jù)區(qū)及算法區(qū)，數(shù)據(jù)區(qū)用于存儲與耗材容器相關(guān)的數(shù)據(jù)、成像設(shè)備工作過程中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)，包括成像設(shè)備型號、廠家代碼、生產(chǎn)日期、特性參數(shù)、耗材余量、已消耗頁數(shù)、初始打印時間等，算法區(qū)用于存儲校驗(yàn)該存儲芯片是否可用的算法信息，算法信息是由一組或兩組以上運(yùn)算式組成，不同型號的耗材容器，其存儲單元中的算法信息不同；MCU也可以僅僅作為集成電路部分的控制單元，其中的存儲單元和MCU外的存儲單元用于存儲上述的數(shù)據(jù)和算法信息。由于上述算法信息需要花費(fèi)設(shè)計者大量的時間和自身寶貴的經(jīng)驗(yàn)方能得出，是設(shè)計者的智力成果，一旦上述算法信息不適當(dāng)?shù)赝庑?，會給設(shè)計者帶來巨大的損失，由此，需要對MCU中的數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)。為了避免MCU中的算法信息被不適當(dāng)?shù)孬@取，常用的MCU數(shù)據(jù)保護(hù)方法是通過在 MCU中設(shè)置密碼或加密算法以保護(hù)數(shù)據(jù)，如現(xiàn)有的芯片Atmel、Microchip、TI中均采用了加密算法來保護(hù)其中的算法，該方法可以對MCU中的算法信息實(shí)現(xiàn)一定程度上的保護(hù)，然而很容易被破解，一旦將其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行反匯編分析，其密碼或加密算法則被獲取，不能對 MCU算法信息實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，為了加大破解的難度，設(shè)計者往往需要不斷設(shè)計各種復(fù)雜的算法，造成生產(chǎn)成本升高，同時使得MCU結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供一種有效避免微控制器中算法信息被非法獲取的方法， 以彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種微控制器算法保護(hù)方法，該微控制器包括控制單元及與控制單元連接的存儲單元，存儲單元中包括算法區(qū)及加密區(qū)，算法區(qū)用于存儲N 組運(yùn)算式，其中N為正整數(shù)，加密區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，算法區(qū)中的M組運(yùn)算式被替換為運(yùn)算結(jié)果，控制單元執(zhí)行算法區(qū)中的N組運(yùn)算式時，從加密區(qū)中讀取該運(yùn)算結(jié)果以繼續(xù)執(zhí)行。由上方案可見，由于本方法將算法區(qū)中的M組運(yùn)算式被替換為該組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，控制單元順序執(zhí)行其中的算法指令時，從加密區(qū)中讀取該組運(yùn)算式對應(yīng)的運(yùn)算結(jié)果以繼續(xù)執(zhí)行指令，算法區(qū)中與該組運(yùn)算式相關(guān)的步驟表示為其運(yùn)算結(jié)果，因此，即使采用反匯編等破解方法，也不能獲得微控制器中的完整算法信息，大大加大了破解的難度，避免微控制器中的算法信息被不恰當(dāng)?shù)孬@取，從而有效地保護(hù)其中的算法信息。其進(jìn)一步技術(shù)方案是，N組運(yùn)算式是循環(huán)運(yùn)算式，該循環(huán)運(yùn)算式中的初始步驟及其后續(xù)連續(xù)步驟為運(yùn)算結(jié)果。由于算法信息中的運(yùn)算式可以是循環(huán)出現(xiàn)的，該運(yùn)算式在每一次循環(huán)中的運(yùn)算變量是相同的，但運(yùn)算式不同，因此，每次循環(huán)的運(yùn)算結(jié)果有可能不同，利用上述特點(diǎn)，將循環(huán)運(yùn)算式的初始步驟及后續(xù)的連續(xù)步驟省略，以其運(yùn)算結(jié)果來替換，如此，即使他人不恰當(dāng)?shù)孬@取了存儲單元中的運(yùn)算式，卻無法獲取完整的算法信息，也不能通過反匯編的方式獲得所有的運(yùn)算式，有效保護(hù)了算法信息。其更進(jìn)一步技術(shù)方案是，N組運(yùn)算式是非循環(huán)運(yùn)算式，該非循環(huán)運(yùn)算式中的任意步驟為運(yùn)算結(jié)果。由上方案可見，針對不是循環(huán)出現(xiàn)的運(yùn)算式，由于其前后續(xù)的運(yùn)算式之間不存在連續(xù)性，采用分別將其中任意步驟替換為其運(yùn)算結(jié)果的方式，使得算法區(qū)中表示為部分運(yùn)算式和部分運(yùn)算結(jié)果，他人無法獲得完整的運(yùn)算信息，即使采用反匯編的方法，也無法推導(dǎo)出省略的運(yùn)算式，因此，有效實(shí)現(xiàn)了算法信息的保護(hù)作用。本發(fā)明的另一目的是提供一種微控制器，該微控制器包括控制單元及與控制單元連接的存儲單元，該存儲單元中包括算法區(qū)及加密區(qū)，算法區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式，其中N 為正整數(shù),加密區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，其中M為小于N的正整數(shù)，算法區(qū)中的M組運(yùn)算信息為該運(yùn)算結(jié)果。由上方案可見，通過將算法區(qū)中的M組運(yùn)算式替換為其運(yùn)算結(jié)果來表示，加大了破解的難度，即使采用反匯編的方式來破解微控制器中的算法，也無法獲取算法區(qū)中的完整運(yùn)算式信息，從而避免了微控制器中的算法被非正當(dāng)獲取，有效保護(hù)微控制器的算法信
肩、O本發(fā)明的又一目的是提供一種存儲芯片，該存儲芯片包括如上所述的微控制器。由于該存儲芯片中的微控制器中，M組運(yùn)算式被其運(yùn)算結(jié)果所替換，他人很難通過反匯編等破解方式來獲取其內(nèi)容，從而有效保護(hù)微控制器的算法。本發(fā)明的又一目的是提供一種耗材容器，包括殼體，殼體圍成容納耗材的腔體，殼體的外壁上安裝有存儲芯片，該存儲芯片上包括如上所述的微控制器。
本方案所提供耗材容器上安裝了包括上述微控制器的存儲芯片，因此，即使采用反匯編的方式來破解其內(nèi)容，也很難獲取該微控制器中的完整內(nèi)容，從而有效保護(hù)的微控制器的算法。本發(fā)明的又一目的是提供一種成像設(shè)備，包括成像單元和耗材容器，耗材容器上安裝有存儲芯片，該存儲芯片上包括如上所述的微控制器。成像設(shè)備上耗材容器所設(shè)置的存儲芯片具有如上微控制器的結(jié)構(gòu)，加大了破解微控制器中內(nèi)容的難度，即使采用反匯編的方式，也無法獲取微控制器中的所有運(yùn)算式內(nèi)容， 因此，能夠有效保護(hù)微控制器中的算法。


圖I是現(xiàn)有存儲芯片的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是現(xiàn)有微控制器的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明之微控制器的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明之存儲芯片的邏輯結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明碳粉盒實(shí)施例的示意圖。圖6是本發(fā)明打印機(jī)實(shí)施例的示意圖。下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步進(jìn)行說明。
具體實(shí)施例方式微控制器算法保護(hù)方法實(shí)施例
參見圖3，微控制器包括控制單元及與該控制單元連接的存儲單元，存儲單元中包括算法區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)及加密區(qū)，其中算法區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式，N為正整數(shù)，數(shù)據(jù)區(qū)用于存儲與成像設(shè)備型號及成像工作相關(guān)的數(shù)據(jù)，加密區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，M為小于N的正整數(shù)，本例中，運(yùn)算式是循環(huán)運(yùn)算式，方法是將該循環(huán)運(yùn)算式中的初始步驟被替換為運(yùn)算結(jié)果，控制單元執(zhí)行算法區(qū)中的指令時，從加密區(qū)中讀取運(yùn)算結(jié)果以繼續(xù)執(zhí)行。例如，現(xiàn)有微控制器中的算法信息如下
//變量初始化
A=0x67562301; B=0xEFCDAB89; C=0x98BADCFE;
D=0xl0325476; E=0xC3D2ElF0; for (t =0; t<80, t++)
TMP =S5(A) + ft E=D;
D=C;
C=S2 (B);
B=A;
A=TMP;
(B, C, D, t) + Wt (t) + Kt (t) + E;ft (B, C，D,t)
{
If t=0 thenB+C+D+t;
If t>0 then(B+C+D)*t;
上述信息中包括有N組運(yùn)算式，如S5(A)、ft(B，C, D, t)等，本實(shí)施例所采用的方法是預(yù)先將上述N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式S5 (A)、ft (B，C，D, t)等計算出來，然后將其運(yùn)算結(jié)果存放在加密區(qū)，如A0、B0、C0、D0、E0是上述算法信息中t=0時的值，即
A=AO; B=BO; C=CO; D=DO; E=EO;
本例中的運(yùn)算式是循環(huán)運(yùn)算式,每一次循環(huán)時,變量都相同,如ft (B, C，D, t)，變量均是B、C、D、t，然而，由于每次循環(huán)中的運(yùn)算式不同，因此其在每次循環(huán)時，運(yùn)算結(jié)果不同， 即t=0時與t=l時的運(yùn)算結(jié)果是不同的。將t=0時的運(yùn)算式計算出來,將算法中與t=0相關(guān)的運(yùn)算式替換為其運(yùn)算結(jié)果，算法區(qū)中的M組運(yùn)算式被替換后的運(yùn)算式如下 for (t =1; t<80, t++)
{
TMP =S5 (A) + ft (B, C, D, t) + Wt (t) + Kt (t) + E;
E=D;
D=C;
C=S2 (B);
B=A;
A=TMP;
}
ft (B, C, D, t)
{
If t>0 then (B+C+D)*t;
控制單元執(zhí)行算法區(qū)中的上述N組運(yùn)算式指令時，從加密區(qū)中讀取上述運(yùn)算結(jié)果，即 A0、B0、C0、D0及EO的值，也是t=0時的計算結(jié)果，然后繼續(xù)按步驟執(zhí)行以t=l到t=79時的指令，因此，上述算法信息中省略了 t=0時的運(yùn)算式，加大了破解上述算法信息的難度，即使采用反編譯的方法，也很難獲取完整的運(yùn)算式內(nèi)容。作為本發(fā)明微控制器算法保護(hù)方法實(shí)施例的一種變換，可以將上述M組運(yùn)算式進(jìn)行部分替換，如將上述算法步驟中的t=0及t=l的相關(guān)運(yùn)算式替換為其運(yùn)算結(jié)果表示，只要從循環(huán)運(yùn)算式的初始步驟開始的后續(xù)連續(xù)步驟均分別被替換，以確保循環(huán)運(yùn)算式的連續(xù)性，均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。作為本發(fā)明微控制器算法保護(hù)方法實(shí)施例的另一種變換，可以對M組非循環(huán)運(yùn)算式進(jìn)行替換，此時可以替換任意連續(xù)步驟或非連續(xù)步驟，上述變換均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。作為本發(fā)明微控制器算法保護(hù)方法實(shí)施例的又一種變換，可以將上述運(yùn)算結(jié)果設(shè)置在數(shù)據(jù)區(qū)或其它信息區(qū)，只要是在存儲單元中且不同于算法區(qū)的區(qū)域，上述變換均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。作為本發(fā)明微控制器算法保護(hù)方法實(shí)施例的又一種變換，微控制器的算法區(qū)中可以只包括一組運(yùn)算式，即N=l，采用本方法時，將一組運(yùn)算式中的一部分替換為其運(yùn)算結(jié)果， 還可以包括兩組或多組運(yùn)算式，采用本方法保護(hù)其算法信息時，將一組運(yùn)算式替換為其運(yùn)算結(jié)果，只要保證N是正整數(shù)，M是小于N的正整數(shù)，即算法區(qū)中的N組運(yùn)算式被部分替換， 上述變換均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。微控制器實(shí)施例
微控制器結(jié)構(gòu)如上方法實(shí)施例中所述，包括控制單元及與該控制單元連接的存儲單元，存儲單元中包括算法區(qū)、數(shù)據(jù)區(qū)及加密區(qū)，其中算法區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式，其中N為正整數(shù)，數(shù)據(jù)區(qū)用于存儲與型號及工作相關(guān)的數(shù)據(jù)信息，加密區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式中的M 組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，其中M為小于N的正整數(shù)，算法區(qū)中的M組運(yùn)算式為該運(yùn)算結(jié)果。其工作原理與上實(shí)施例類似，此處不再贅述。作為本發(fā)明微控制器實(shí)施例的另一種變換，可以將上述運(yùn)算結(jié)果設(shè)置在數(shù)據(jù)區(qū)或其它信息區(qū)，只要是在存儲單元中且不同于算法區(qū)的區(qū)域，上述變換均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。作為本發(fā)明微控制器實(shí)施例的又一種變換，微控制器的算法區(qū)中可以包括一組運(yùn)算式，將該運(yùn)算式中的一部分替換為其運(yùn)算結(jié)果，微控制器的算法區(qū)中還可以包括兩組或兩組以上運(yùn)算式，將一組運(yùn)算式替換為其運(yùn)算結(jié)果，只要保證N是正整數(shù)，M是小于N的正整數(shù)，即算法區(qū)中的N組運(yùn)算式被部分替換，上述變換均可實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。存儲芯片實(shí)施例
本發(fā)明提供的存儲芯片用于碳粉盒，參見圖4，該存儲芯片包括PCB板及安裝于PCB板上的電子模塊，電子模塊包括通訊部分及與通訊部分連接的集成電路部分，采用微控制器作為集成電路部分。
作為本發(fā)明存儲芯片實(shí)施例的一種變換，控制單元中可以包括有為數(shù)據(jù)通訊提供協(xié)議或接口的接口單元，或者將接口單元設(shè)置在控制單元之外、電子模塊之內(nèi)，接口單元與控制單元連接，上述變換同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。作為本發(fā)明存儲芯片實(shí)施例的另一種變換，該微控制器還可以用于墨盒存儲芯片上，此時，存儲單元存放的是與墨盒相關(guān)的數(shù)據(jù)，其結(jié)構(gòu)和工作原理與本實(shí)施例相似，該變換同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。碳粉盒實(shí)施例
參見圖5，碳粉盒包括殼體，該殼體圍成容納碳粉的腔體，殼體的外壁上安裝有存儲芯片，該存儲芯片中包括如上所述的微控制器。作為本發(fā)明碳粉盒實(shí)施例的一種變換，可以是具有上述存儲芯片的墨盒，該存儲芯片包括上述微控制器。打印機(jī)實(shí)施例
激光打印機(jī)包括成像單元和碳粉盒，該碳粉盒上安裝有存儲芯片，存儲芯片中包括如上所述的微控制器，其結(jié)構(gòu)參見圖6，圖6中存儲芯片及微控制器未示出。作為本發(fā)明打印機(jī)實(shí)施例的一種變換，還可以是復(fù)印機(jī)或傳真機(jī)或多功能一體機(jī)等其他成像設(shè)備，上述變換同樣可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的。本發(fā)明不限于上述各實(shí)施例及變換，其他基于本發(fā)明技術(shù)方案且不違背本發(fā)明目的的方法及其組合變化也應(yīng)該包括在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.微控制器算法保護(hù)方法，所述微控制器包括控制單元；與所述控制單元連接的存儲單元；所述存儲單元中包括算法區(qū)，用于存儲N組運(yùn)算式，其中N為正整數(shù)；其特征在于所述存儲單元還包括加密區(qū)，所述加密區(qū)用于存儲所述N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，其中M為小于N的正整數(shù)；所述算法區(qū)中的所述M組運(yùn)算式被替換為所述運(yùn)算結(jié)果；所述控制單元執(zhí)行所述N組運(yùn)算式時，從所述加密區(qū)中讀取所述運(yùn)算結(jié)果以繼續(xù)執(zhí)行。
2.如權(quán)利要求I所述的微控制器算法保護(hù)方法，其特征在于所述N組運(yùn)算式是循環(huán)運(yùn)算式；所述循環(huán)運(yùn)算式中的初始步驟及其后續(xù)連續(xù)步驟為所述運(yùn)算結(jié)果。
3.如權(quán)利要求I所述的微控制器算法保護(hù)方法，其特征在于所述N組運(yùn)算式是非循環(huán)運(yùn)算式，所述非循環(huán)運(yùn)算式中的任意步驟為所述運(yùn)算結(jié)果。
4.微控制器，包括控制單元；與所述控制單元連接的存儲單元；所述存儲單元中包括算法區(qū)，用于存儲N組運(yùn)算式，其中N為正整數(shù)；其特征在于所述存儲單元還包括加密區(qū)；所述加密區(qū)用于存儲所述N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，其中M為小于N的正整數(shù)；所述算法區(qū)中的所述M組運(yùn)算式為所述運(yùn)算結(jié)果。
5.存儲芯片，包括微控制器；所述微控制器包括控制單元；與所述控制單元連接的存儲單元；所述存儲單元中包括算法區(qū)，用于存儲N組運(yùn)算式，其中N為正整數(shù)；其特征在于所述存儲單元還包括加密區(qū)；所述加密區(qū)中用于存儲所述N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，其中M為小于N的正整數(shù)；所述算法區(qū)中的所述M組運(yùn)算式為所述運(yùn)算結(jié)果。
6.耗材容器,包括殼體,所述殼體圍成容納耗材的腔體，所述殼體的外壁上安裝有存儲芯片；其特征在于所述存儲芯片包括如權(quán)利要求5所述的微控制器。
7.成像設(shè)備，包括成像單元和耗材容器，所述耗材容器上安裝有存儲芯片；其特征在于所述存儲芯片包括如權(quán)利要求5所述的微控制器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種微控制器算法保護(hù)方法，該微控制器包括控制單元及與控制單元連接的存儲單元，存儲單元中包括算法區(qū)及加密區(qū)，算法區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式，其中N為正整數(shù)，加密區(qū)用于存儲N組運(yùn)算式中的M組運(yùn)算式的運(yùn)算結(jié)果，算法區(qū)中的M組運(yùn)算式被替換為運(yùn)算結(jié)果，其中M為小于N的正整數(shù)；該微控制器執(zhí)行N組運(yùn)算式時，從加密區(qū)中讀取運(yùn)算結(jié)果以繼續(xù)執(zhí)行，本發(fā)明還提供了一種微控制器、包括上述微控制器的存儲芯片、耗材容器及成像設(shè)備；采用本發(fā)明，能有效避免微控制器中的算法信息被不恰當(dāng)?shù)孬@取。
文檔編號G11C7/00GK102582268SQ20121001865
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者張曉徽 申請人:珠海天威技術(shù)開發(fā)有限公司