تشن يي 1، تشن إلى 1،2، وتشانغ هونغ بين 1، وو تشى قوه 1

(شنغهاي مركز جامعة الحاسبات، شنغهاي 200444، الصين؛ 2. معهد جامعة العلوم والتكنولوجيا للتنمية شنغهاي، شنغهاي 200444، الصين)

وبالنسبة للشركات حاليا استخدام الإيداع المركزي الرئيسي التقليدي حفاظ على إدارة وزارية رئيسية، والمشاكل الأمنية السيئة، تصميم جديد قائم على مفتاح خدمة البلوتوث تكنولوجيا الطاقة المنخفضة الحالية. محطة متنقلة كنظام وسيط، يمكن للشركات تنتشر في موقف للسيارات كل مفتاح الخدمة مفتاح مجلس الوزراء من خلال الاختلافات منصة إدارة السحابية. عندما يفشل مجلس الوزراء المفتاح، فإن امتيازات وقوف السيارات تكون قادرة على التقدم للحصول على مفتاح الطوارئ لفتح مجلس الوزراء من خلال منصة، واستخدام خصائص رقاقة الاستشعار لبدء تشغيل النظام، ومفتاح لفتح مجلس الوزراء من خلال APP مخصص. النظام لديه الاستقرار جيدة، والأمن، ويمكن تحسين فعالية الاستجابة الخدمة، وبالتالي زيادة رضا العملاء.

بلوتوث الطاقة منخفضة؛ مواقف الحكمة، الإنترنت عبر الهاتف النقال

دخلت الوطني أبحاث التكنولوجيا الفائقة وبرنامج التنمية (863 برنامج) (2008AA000000) مع التنمية الاجتماعية والاقتصادية السريعة وشنغهاي ومدن أخرى مرحلة من التطور السريع في المناطق الحضرية بمحركات السفر والملكية واستخدام السيارات نمت أكثر بكثير من مواقف السيارات مرافق للنمو [1]. المناطق ذات الكثافة السكانية العالية مشكلة صعبة من وسط المدينة وقوف السيارات، دوائر الأعمال وتأثير خطير آخرين على السفر العام. في هذه البيئة، كان هناك خدمة صف السيارات شركات الإنترنت إلى منصة بناء موقف سيارات على الانترنت، مستخدمين في منطقة الخدمة سيتم تسليمهم إلى مواقف بدوام كامل السيارة وعضو رئيسي في اتصال مع موظفي مواقف السيارات التقاط السيارة.

وقوف السيارات وقد بنيت خزانة مفتاح مخصص لتتوافق مع مفاتيح السيارة متوقفة المستخدم، جنبا إلى جنب مع النمو الكبير من المستخدمين، واستخدام طريقة الوصول الاصطناعية لتحقيق التكلفة عالية، عالية المخاطر، وارتفاع تعقيد تقييد تطوير السوق. جاء مجلس الوزراء مفتاح الذكية القائمة على السحابة المنخفضة للطاقة بلوتوث (بلوتوث منخفضة الطاقة، بليه) إلى حيز الوجود، وموظفي مواقف مخصصة APP الانتهاء أوامر، إيداع مجلس الوزراء الرئيسيين، وأكد على الساحة والعمليات التجارية الأخرى. مجلس الوزراء الرئيسيين مع الخدمات الرئيسية ردا على خطأ، من أجل التغلب على المشاكل نفسها إدارة يدويا الحفاظ على المفتاح، ويعرض هذه الورقة، وموثوقية عالية حلول مفتاح الخدمة اجراءات امنية مشددة.

1.1 نظام العمارة

يتكون سحابة النظام الأساسي للمحطة جهاز APP وتكوين السيطرة المحمول، وبنية النظام هو مبين في الشكل (1).

تم تصميم هذه المقالة سوف تركز على جهاز التحكم، يتم تقسيم طريقة عملها في وضع الصيانة والوضع العادي.

(1) وضع الصيانة: يمكن تقديم APP المفتاح الخاص وحدة التشفير في جهاز التحكم في هذا الوضع، ويتم تخزينها في سحابة الإنترنت مشفرة، تعديل صيدلانيا المعلمات وحدة APP بليه. ويشمل وضع الصيانة كل ملامح الوضع العادي.

(2) الوضع العادي: الاستقبال، وتحديد، والتوثيق، وردا على إعدام APP مجلس الوزراء الرئيسيين تعليمات إصلاح الافتتاح. طلب إعادة تعيين لا يقبل مفتاح التشفير APP في الوضع العادي لتعزيز أمن النظام.

بروتوكول بليه [2] العالمي مواصفات وصول (عام وصول الملف، GAP) جهاز تعريف الأدوار. جهاز التحكم هو الجهاز الطرفي (جهاز المحيطي)، APP بالمقارنة مع أجهزة المركز (جهاز المركزي). جهاز التحكم بعد السلطة، ينقل إشارة البث الانتظار للبحث عن من APP، واتصال ونقل البيانات. عن طريق التحول على جهاز التحكم قادرة على تبديل طريقة عملها.

1.2 سير العمل

في مراحل التركيب والصيانة، وAPP من قبل الشبكة الخلوية المتنقلة البيانات، وسحابة الإنترنت 32 الموافق الطلب والرقم القياسي لعدد الهدف موقف للسيارات والمعايير الأساسية وحدة مجلس الوزراء بليه، وبعد جهاز السلطة التي تخضع للرقابة، وبحث الاتصال باستخدام محددة بروتوكول الاتصال ينقل المحتوى إلى جهاز التحكم، وسائل السيطرة على تلقي اتصال البيانات، بعد تحديد النوع من التعليم، وردا على التنفيذ. بعد تعيين وحدة تشفير 128 يغذي الاحتفاظ بنسخة المفتاح الحالي. APP بعد الحصول على المفتاح، بعد التشفير وصلة البيانات معين ومشفرة، إرسالها مرة أخرى إلى منصة سحابة، منصة السحابية هي المسؤولة عن فك شفرة والمثابرة.

في مرحلة التشغيل العادي، وذلك لإبطاء الشيخوخة جهاز التحكم في معدل وتحسين الأمن، وجهاز التحكم المركزي في حالة سكون. عند التبديل قاعة استجابة لتغير في الحقل المغناطيسي في جهاز التحكم الكهربائي، إذا لم يتم استلام الأمر ضمن APP وقت لاحق محددة سلفا صالحا، ثم إعادة إدخال حالة سكون. في الوضع العادي، وتعديل المعايير الأساسية مثل التعليم بليه لا يزال يعتبر تعليمة غير قانونية. بعد تلقي الأمر فتح، حزم البيانات فك التشفير من وحدة فك التشفير، لتحديد ما إذا كان يتم تنفيذ قاعدة معينة وفقا لنتيجة فتح تقرير أو تجاهل.

2 الأجهزة تصميم وتنفيذ

وسائل السيطرة المركزية 8051 STC15W404S العمارة ميكروكنترولر (MCU) باعتبارها جوهر، المدمج في ساعة عالية الدقة، ومجموعة من UART، 3 أجهزة توقيت للأغراض العامة 16-بت. في انخفاض استهلاك الطاقة وعالية الأداء، والحصانة الضوضاء العالية والمزايا الأخرى من لقاء الحالية متطلبات التصميم.

وتضم دائرة التحكم سائل الدائرة BLE الاتصالات، قاعة دائرة تأثير التبديل، قوة تقسيم الدوائر، والتشفير وفك التشفير دائرة رقاقة محرك فتح كتلة مخطط الرسم البياني للدائرة الأجهزة الشاملة هو مبين في الشكل 2.

و2.1BLE دائرة الاتصالات

دائرة الاتصالات BLE أساسا CC2541 والدائرة المحيطية. قد يكون تشمل المعلمات الجهاز نقل الطاقة، وهي فترة البث، والفاصل الزمني الصدد، مثل مرونة اسم وحدة التكوين كما هو مطلوب، للحفاظ على الشبكة لإنشاء مجلس الوزراء الرئيسيين. وحدة كحد أقصى انتقال انخفاض استهلاك الطاقة مكدس البروتوكول قدمت TI (بليه كومة) بدعم اتفاق كامل بليه، وحيث يتم تكييف الدائرة منطق السيطرة مواصفات (تحكم ارتباط منطقي والتكيف الشخصي، L2CAP) الدعم (وحدة الإرسال المشدد، MTU) من 23 B. رقاقة CC2541 بنيت في اثنين USART، تكوين لتحديد وضع UART أو SPI. من أجل تحسين نمطية لجهاز الرقابة، والحد من نظام اقتران، من أجل تعزيز استقرار النظام، وتصميم وحدة تستخدم F9088 بليه هنا. وتدعم وحدة Android و iOS نظام تشغيل الهواتف المحمولة، في اتجاهين بيانات 20 B من المار. استخدام امدادات الطاقة 3.3 V، وتبادل البيانات عبر واجهة UART MCU. المبدأ هو مبين في الشكل (3).

2.2 قاعة دائرة تأثير التبديل

باعتبارها واحدة من المفتاح إصلاح مفتاح مجلس الوزراء ومعظم جزء مهم، تتطلب أعلى الإخفاء، والموثوقية والأمن. جهاز خارجي واجهة التحكم كما ادعى في الإخفاء هو ليس من السهل اكتشافها، والمفاتيح الميكانيكية التقليدية لا تلبي الشروط المذكورة أعلاه، قاعة التبديل تأثير المقترحة سابقا المغناطيسي في جهاز التحكم، وظهور يمكن استخدامها في أي شكل من أشكال الحديد والكوبالت التي تحتوي على مادة النيكل التبديل المادة الزناد. جهاز التحكم كما ادعى في موثوقية يمكن أن يكون على مدى فترة زمنية أطول الشيخوخة، وأجهزة التحكم إعادة تشغيل وفقا لحجم الطلب الحقيقي. يشير الأمن إلى جهاز التحكم المركزي ينبغي أن يكون بعض القدرة المضادة للصدع الهجوم. في مرحلة التشغيل العادي للعمل، وعندما لا يتم تشغيل التبديل قاعة التأثير، APP لا يمكن بحث مجلس الوزراء الرئيسيين. في فترة واحدة نافذة الصدد، عندما لا يمكن إرسال طلب صالح، سيقوم النظام إعادة إدخال حالة الطاقة أسفل، عندما يطلب من التبديل الزناد مرة أخرى، وهذا تجسيد يمكن منع الهجمات الأرباح إلى حد ما.

قاعة الاستشعار عن الدائرة [3] اختيار HW-300B AKEMD لتوفير الخطية قاعة IC، تضخيم وضعت إشارة من قبل اثنين من LM358 المرجع. المبدأ هو مبين في الشكل.

بعد يتم تشغيل التغيير عن طريق المجال المغناطيسي رقاقة الاستشعار، HALL تنتج الراقية، مثل أن تتابع، ثم بقسمة كل من وحدة الدائرة لنقاط الضغط 12 V، يتم الانتهاء من نظام الطاقة.

2.3 التيار الكهربائي دائرة الجهد الفاصل

العمل الجهد من كل وحدة في السيطرة يختلف الجهاز، وفتح دائرة الجهد محرك 12 V، MCU الجهد التشغيل من 5 V، وحدة التشفير الجهد التشغيل رقاقة بليه 3.3 V. تتابع MCU في حين أن الحاجة إلى وجود السيطرة على وظيفة خارج السلطة نفسها. إدخال التيار الكهربائي 12 V، مع المنظم 78L05 بقسمة الجهد من 5 V، ثم بعد الضغط الجزئي منظم PJ6206-332MR 3.3 V الجهد. المبدأ هو مبين في الشكل.

التشفير رقاقة الدوائر 2.4

باستخدام ENTANGA رقاقة التشفير Neowine، وaes128ecb دعم التشفير وفك التشفير خوارزمية [4]. توفير مجموعة شرائح 400 كيلو بايت / ثانية واجهة I2C، وMCU من خلال منفذ I العالمي / O متصلا رقاقة التشفير، I2C وضع الاتصال التناظرية. دورة على مدار الساعة رقاقة تشفير 250 م، التشفير وفك التشفير العمليات اللازمة ل1113 دورات على مدار الساعة، والأداء يلبي متطلبات التصميم. MCU هو مبين في التفاعل FIG مع رقاقة التشفير 6.

من أجل منع خبيثة العبث مفتاح رقاقة تشفير، تغيير طريقة العمل التي اقترحها DIP التبديل إلى القبول أو الرفض موجه الأوامر مفتاح MCU. المبدأ هو مبين في الشكل (7).

3 تصميم البرمجيات

منصة السحابية هي المسؤولة عن تخزين مفاتيح، فضلا عن توفير وقوف، عدد، وما إلى ذلك الخدمات مفتاح الاستعلام. APP من خلال التفاعل مع البيانات الخلوية سحابة الإنترنت. وحدة BLE تضع بين MCU والبيانات APP تنتقل عن طريق UART شفافة.

3.1 متحكم تصميم البرمجيات

الانتهاء تعليمات MCU تحديد المقدمة مفتاح، وظيفة فتح و. بعد MCU على السلطة من منافذ I / O، توقيت، يتم تهيئة UART ومكونات رقاقة أخرى. وHOLD تتطلب الوقف الفوري (على P3.4) مرتفع مجموعة للحفاظ على السلطة. بدء العد التنازلي، نافذة الوقت الذي إذا لم يتم تلقي أي أمر صحيح، ثم يتم تعيين محطة HOLD منخفضة، يتم تشغيل التيار الكهربائي، في انتظار السلطة حتى القادمة. بعد نجاح عملية التحقق تعليمات فتح، 0.3 ق عقد مرتفع على فتح وتشغيل إشارة قفل فتح. تدفق البرنامج الرئيسي هو مبين في الشكل 8.

عبور البيانات والاتصالات 3.2BLE

A بيانات تمر من خلال العملية، MCU ينفذ الإرسال والاستقبال باستخدام المقاطعة UART. وحدة BLE تدعم كبرى تبلغ 20 B، منطقة التخزين المفتوحة على التوالي 20 B التمييز بين الإرسال والاستقبال. A بيانات الإرسال والاستقبال وقت النقل UART MTU:

حيث، rbaud معدل الباود UART، W 1 B هو عدد البتات؛ LMTU MTU عدد من وحدات البايت. عندما مجموعة rbaud إلى 57600 ب / ق انخفاض معدل الخطأ [5]، ويأخذ هذا الوقت حوالي 2.8 مللي ثانية.

من أجل بيانات الميزان الإنتاجية واستهلاك الطاقة، متصلة فترات الاتصالات BLE 100 مللي ثانية، إذا تم الانتهاء من نقل البيانات UART ضمن MTU ذلك الوقت، لن يؤثر على الاتصالات بليه.

عند نقل البيانات، وتحميل إلى المخزن المؤقت الإرسال، وانخفاض مجموعة RTS مشغلات حدة BLE في UART الإرسال المقاطعة، وظيفة معالجة المقاطعة من بايت وضعها في UART الإرسال تسجيل. تم تعيين العليا بعد الانتهاء من نقل البايت الأخير حدة RTS بليه.

بعد تلقي يبدأ البيانات، سيتم تحميل معالج المقاطعة إلى البايت منها تلقي العازلة، ويكتشف ما إذا كانت وحدة BLE CTS مرتفع مجموعة تشير إلى أن البيانات التي وردت مرة واحدة. بعد تلقي البيانات، كمية مهمة التعرف على إشارة البث يبدأ الأمر إلى MCU الرئيسي.

3.3 التشفير وبرامج فك التشفير التصميم

I2C وحدة بروتوكول التشفير يوفر مجموعة رئيسية، وحدد مهام وضع التشفير، تشفير، فك التشفير والاختبار.

عندما يتلقى MCU الأمر إعداد مفتاح، أولا يحدد KEY_GEN (P3.2) ميناء لتحديد ما إذا كان مستوى جهاز التحكم الحالي هو في وضع الصيانة لجعل معالجة يؤديها وفقا لنتيجة أو الرفض. عند وضع المفتاح، مفتاح رقاقة تشفير 4 B ينقل معلمة التهيئة، وأخيرا القراءة مفتاح رقاقة تشفير الحالي في تسجيل 16 B.

عندما يتلقى MCU تعليمات فتح، وفقا للبروتوكول تفاعلي 16 B تعليمات حزم المستخرج، بعد الامتثال بروتوكول التحقق فك التشفير، أو القمامة لجعل المعالجة التي تجرى وفقا لنتيجة. مجموعة التشفير وضعية التشغيل رقاقة الأول في وضع التشفير، والنص المشفر تنتقل 16 ب، 16 ب يقرأ نص عادي في السجل بعد دورة من فك التشفير.

4 خاتمة

ويستند هذا التصميم على تقنية المفتاح خدمات الطاقة منخفضة بلوتوث لتلبية متطلبات الشيخوخة موقف طويلة، مع القوي الخفية، والموثوقية والأمن، ولها قدرة قوية للقوة الغاشمة المضادة، لتمكين الشركات في الذكية مفتاح التطبيق مجلس الوزراء، وتقليل التكلفة من عمال الصيانة، وتحسين سرعة استجابة الخدمة. في بيئة استخدام الفعلي، ومجموعة من المسافة الوزارية الرئيسية من 1 متر، والاستقرار، إشارة، سريع سرعة الاستجابة. جانبا لرفع مستوى الموانئ لقاء على أساس منتظم لرفع مستوى البروتوكولات بعد التفاعل لتعزيز أمن النظام.

مراجع

[1] الآراء حول تعزيز صناعة شنغهاي للسيارات العمل الإعلامي (شنغهاي تسليم [2014] رقم 72) [R] شنغهاي: شنغهاي النقل البلدية ومكتب ميناء شنغهاي تنمية البلديات والاصلاح لجنة، لجنة تقنية المعلومات الاقتصادية وبلدية شانغهاى، 2014.

[2] بلوتوث SIG. مواصفات تقنية Bluetooth V4.0 [EB / OL]. (20100630) [20160420] https://www.bluetooth.org/docman/handlers/downloaddoc.ashx؟doc_id=229737.

[3] بنغ يي هوي. الدقة CMOS قاعة تصميم الدوائر التبديل [D]. شنغهاي: جامعة جياوتونغ فى شانغهاى، 2014.

[4] المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا (NIST). معايير معالجة المعلومات الاتحادية الحانات 127 [EB / OL]. (20011126) [20160420] /fips197.pdf.

[5] دليل تكساس انسترومنتس CC253x / 4X المستخدم (Rev.F) [EB / OL]. [20160420] (20140409).