专利名称：一种带发声装置的智能密钥设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及信息安全领域，尤其涉及一种智能密钥设备。
背景技术：
当前技术领域的划分越来越细，各领域的研究和开发也越来越深入，不同领域的人们对其他领域的技术知识知之甚浅，甚至对其他领域的产品都感非常的陌生和神秘，在操作使用的过程中，人们对各种设备要求不仅功能强大能够满足他们的要求，而且要做到简单易用，同时人们对各种设备使用过程中的人性化要求也越来越高，傻瓜型的设备在市场上更受到消费者的青睐。
声音、图像等做为人类交流的最重要手段，也被体现在电子产品设计中。采用一颗语音芯片，让产品开口说话，可以起到强化宣传品牌、指导用户使用、故障紧急提示、娱乐等功能，使产品设计更加新颖实用。
智能密钥设备是一种密钥存储器，通常由一个MCU或者是智能卡芯片再配合一些外围的器件来实现其功能。MCU等主控制单元可以包含一些IO管脚，可以包含串行通信的接口或者一些其他控制管脚。智能密钥设备应用在网上银行、支付平台、网上证券交易等等信息安全领域。
在使用智能密钥设备的时候，一般需要进行用户密钥的验证。但是密码使用的时候都面临着很多不安全的情况，一旦密码丢失或被盗，则会给我们带来很多的麻烦。我们经常会看到报道网络密码被盗的事件，木马病毒，自我保护意识差被网络钓鱼，或者密码被暴力破解等等都是造成密码安全问题的因素，为此我们有必要采取一些密码安全的保障措施，为保护网上密码增设一道屏障。同时作为一种产品，智能密钥设备同样有易用和人性化的要求。
结合智能密钥设备的特点以及用户密码的安全需求促使我们发明一种新的装置，来更好的保护智能密钥设备使用过程中的密码安全，提高产品的易用性，使得产品更加的人性化。
发明内容
本发明是给智能密钥设备添加一个发声装置，实现设备的安全警告、读写提示、操作提示等功能，同时按照需要改变信息提示，使得本发明更安全可靠、简单易用。
本发明的技术方案如下一种带发声装置的智能密钥设备，包括MCU和发声装置，所述发声装置与MCU连接，所述发声装置包括发声器件。
所述发声装置可以关闭。
所述发声器件可以选用扬声器或蜂鸣器。
智能密钥设备通过USB接口和主机通信。
所述发声器件与MCU直接连接，或者通过电阻、电容或信号放大器件与MCU连接，MCU控制所述发声器件发声。
所述发声装置包括一个串行输入的数模转换模块，发声器件和数模转换模块直接连接或者通过电阻、电容、放大器等和数模转换模块连接，数模转换模块和MCU连接并且通过串行方式通信，MCU将输出信息发送给数模转换模块，控制发声器件发声。
所述发声装置包括一个并行输入的数模转换模块，发声器件和数模转换模块直接连接或者通过电阻、电容、放大器等和数模转换模块连接，数模转换模块和MCU并行连接并且通过并行方式通信，MCU将输出信息发送给数模转换模块，控制发声器件发声。
所述发声装置还可以包括一个和MCU总线连接的数模转换模块，发声器件和数模转换模块直接连接或者通过电阻、电容、放大器等和数模转换模块连接，MCU和数模转换模块以总线方式通信，控制发声器件发声。
所述发声装置还可包含一个语音芯片，语音芯片和MCU连接，通过MCU对语音芯片进行控制，发声器件连接到语音芯片的输出端，将存储在语音芯片中的声音信息输出控制发声器件发声。
智能密钥设备根据数据处理的需要通过发声装置发出提示信息，主机将接收到的提示信息的输入发送给智能密钥设备，智能密钥设备对所述输入进行处理。其中，所述提示信息是密码输入的提示信息，智能密钥设备所作的处理为密码验证。
智能密钥设备根据网络远端或者是主机端应用程序的需求，通过发声装置发出提示信息，主机将接收到的提示信息的输入发送给网络远端处理或者输入主机交给应用程序使用。其中，所述提示信息是登录网络的密码或者是应用程序的关键信息，这些信息参与到网络远端登录网络的验证或者是应用程序的使用中。
以上所述提示信息可以每次相同或是每次不同，由智能密钥设备在通过发声装置发出提示信息前按照一定的规则进行变化和运算处理或作加密处理。
所述变化和运算包括加解密算法运算、散列运算、自定义算法运算。
所述变化和运算为RSA、DES、3DES、HMAC-MD5、TEA以及取反、倒序、异或等。
所述发声装置可以发出问候信息、操作提示信息、故障报警、确认输入的提示、读写操作指示。
所述发声装置可以报告设备状态。
所述发声装置发出的提示音可以为语音、铃声、音乐、固定频率长短间隔变化的声音、可变频率的鸣响。
与现有技术相比，本发明的有益效果是本发明在原有智能密钥设备基础上添加一个发声装置，实现了设备的安全警告、读写提示、操作提示等功能；同时语音提示使得关键信息可以按照提示来进行，可以做到每次都改变设备的输入信息提示，这样就降低了固定不变的信息被木马截获的风险，增加了设备在使用过程中的安全性，使得本发明更适合在公共场合使用；在更好的保护了智能密钥设备使用过程中的密码安全的同时，还提高智能密钥设备的易用性，使得设备更具人性化；同时起到强化宣传品牌、指导用户使用、故障紧急提示、娱乐等功能，使产品设计更加新颖实用。
图1是带有发声装置的智能密钥设备结构框图；图2是带有语音芯片的智能密钥设备连接关系示意图；图3是带有发声装置的智能密钥设备应用流程图一；图4是带有发声装置的智能密钥设备总线方式连接关系示意图；图5是带有发声装置的智能密钥设备应用流程图二；图6带有发声装置的智能密钥设备并行方式连接关系示意7发声器件和MCU直接连接示意图一；图8发声器件和MCU直接连接示意图二；图9带有发声装置的智能密钥设备串行方式连接关系示意图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行更详细的描述。
本发明中的发声装置可以采用多种形式，可以是各种声音，如语音提示、音乐或铃声等，发声器件可选用扬声器或蜂鸣器等。
采用语音芯片时，如果语音内容写入后就不需要修改，可考虑采用OTP型(一次性烧写)语音电路和掩膜型语音电路；如果语音内容经常要修改，应该采用ISD系列或APR系列的语音录放电路。语音芯片和微控制器通过串行通信接口(SPI或Microwire)通信。
采用蜂鸣器时，蜂鸣器分为压电式的和电磁式的两种，可以根据不同的需求选择使用。蜂鸣器可以为产品提供各种声音长短，高低变化提示音和警示音，供应用中使用。
扬声器能提供音乐以及多变化的声音，通过微控制器对扬声器的编码控制即可实现。
如图1所示为带有发声装置的智能密钥设备的结构框图。其中，102为带有发声装置的智能密钥设备本身，103为主控单元MCU，也可以根据需要为设备扩展存储单元以及必要的接口单元，接口单元主要用于设备和主机的通信协议的解析。104为发声装置。设备和主机连接的主机端为101。发声装置104受到主控单元103的控制。这里的发声装置104可以是前面提到的蜂鸣器、扬声器或者是它们和语音芯片、数模转换模块等等元器件的组合，当然还包括其外围电路。
第一个实施例为带有发声装置的智能密钥设备在用户身份认证方面的应用，发声装置和MCU直接连接，其中发声装置采用语音芯片。设备连接关系如图2所示，操作流程如图3所示。
图2中，201为语音芯片ZY1420B，它和MCU主控单元103直接连接。在ZY1420B中预先录制好一些语音提示信息，分别按照芯片支持的段落存储。由芯片对B0、B1管脚的控制来实现对不同的段的操作。MCU的IO管脚还连接在语音芯片的PLAYE和PLAYL两个管脚，当PLAYE管脚置低的时候，MCU对语音芯片播放控制使用触发方式，而PLAYL管脚置低的时候使用电平放音控制方式。图中语音芯片的SP+和SP-两个管脚是语音芯片对喇叭等装置的驱动管脚。VCC正电源管脚连接MCU的IO管脚，控制给语音芯片的上电操作，VSS接地。语音芯片的一些其他管脚在此不作介绍。
图3中，将带有发声装置的智能密钥设备连接到主机301，设备接收到PIN码验证请求302，设备通过对发声装置的控制，使之输出一段语音，欢迎用户的使用，同时提示要求输入的用户PIN码，设备通过发声装置发送输入提示信息303，告知用户需要输入何种信息，设备在发出提示声音之前，先对将要提示的内容进行运算或者其他规则的变化，然后再通过发声装置发出提示信息，用户根据提示信息，并且经过适当的变化之后输入PIN码304，应用程序将接收到的用户输入传输给设备305，设备校验PIN码306，如果PIN码正确，用户继续使用设备以及应用软件308，如果不正确则用户身份错误出错报警309。此时可以通过MCU对语音芯片的控制输出别的提示音，例如提示验证通过或者失败，提示用户进行下一步的操作或者是输入正确的PIN码后再使用，如果用户多次输入错误的PIN码超过了允许的次数，还可以发出出错报警音。
这里提到的发声装置的提示和正确的PIN码之间存在一定的法则，只要用户和设备遵守共同的私密的法则，则这种PIN码校验方式即为相对安全的。即发声装置发出的提示信息并不是用户直接要输入PC的数据，智能密钥设备采用和用户约定的计算法则，例如对提示信息倒序，或者是异或，对数据进行处理，然后作为给用户的提示信息，用户在得到提示信息之后对数据作相应的变化从而得到用户应该输入的信息，然后用户将这个新计算得到的信息通过主机发送给智能密钥设备作为PIN码校验的数据。对这种变化法则简单的举例来说明一下。当智能密钥设备需要通过发声装置发出的提示信息是1234的时候，智能密钥设备对这个数据进行变化，倒序变化为4321，然后通过发声装置提示；用户通过发声装置得到提示信息即为4321，于是用户也作相同的处理即也倒序处理得到1234，然后将1234输入到主机端从而发送给智能密钥设备用于校验密码使用。这种提示以及计算方式也可以简化为直接使用提示的信息作为输入，或者提示的信息是每次使用的时候随机生成的，增加了使用的灵活性。提示的信息可以是在每次变化的，甚至可以做到是一次性的。大大的增加了密码的随机性，并且用户不必每次都记得设备的密码，防止为了记忆简单导致密码设置简单易于被破解。同时语音提示的出现，增加了智能密钥设备的新颖性和易用性，更适合现在人们对产品人性化的要求。
第二个实施例是带有发声装置的智能密钥设备用于登录网络或者是控制应用程序使用的一种应用。图4提供了带有发声装置的智能密钥设备的另一种内部连接关系图，智能密钥设备的MCU和发声装置之间通过总线方式连接。
在图4中，401为数模转换器DAC0832，发声装置104由401和发声器件构成，发声装置104和MCU103之间采用总线方式通信。其中MCU103的数据总线连接DAC0832的数据总线，CS是ADC芯片的输入选择信号，由MCU的IO口控制，XFER为低时，数据线向DAC内部的DAC寄存器传送信号，传送后立即转换，WR1为DAC芯片的写选择信号，WR2为DAC内部的DAC寄存器写信号并启动转换，这几个管脚都由MCU的IO管脚控制。这样来自MCU的信息就可以通过连接在数模转换芯片上的发声器件输出铃声、音乐等声音。
图5所示的流程图中，将带有发声装置的智能密钥设备连接到主机501，此时设备可以通过发声装置发出优美的铃声或者音乐来提示设备的插入或者可以使用等信息。用户在登录网络或者使用应用软件的时候，网络或者应用程序将一些关键信息通过秘密通道发送给设备502，设备对收到的信息进行加密处理503，设备将处理结果通过发声装置发出语音提示或者是响铃的方式或者是嘀哒数等多种方式对用户进行提示504，用户按照发声装置的提示输入要求的信息505等待处理，等待处理的过程中设备可以发出优美的音乐或倒计时时钟声来提示用户信息正在被处理。是否输入信息正确506，如果正确则用户正常使用网络，设备再次提示成功操作以及下边的后续操作507，验证失败的时候则报警拒绝用户使用发出错误警报508。这个验证过程中，设备对来自秘密通道的信息可以做处理例如加密也可以不作处理发出提示，用户将对应的信息输入到主机之后，主机端可以进行对应的处理例如解密或者直接使用。
图6所示为第三种实施例，带有发声装置的智能密钥设备的MCU103和发声装置104之间通过并行方式传输信息。图中601为数模转换器，数模转换芯片采用MAX530，是一款并行输入电压输出的数模转换芯片，DI0到DI7分别连接MCU的P0到P1所在的IO端口，通过对A0和A1的设置来控制数据的输入和选取。CS为芯片选择管脚，WR为写信号，分别和MCU 103的相应管脚连接。这样通过MAX530即可将MCU 103的信息输出转换为模拟信号，控制发声器件发声。图中发声器件和数模转换模块之间接有一个开关，这个开关可以在设备的操作面板上进行开关控制，用来控制是否关闭发声装置。以上装置可以实现与前两个实施例相同的功能。
图7为发声装置通过电阻、电容直接和MCU连接的方式，其中蜂鸣器的输入管脚连接电阻、电容，另一个管脚和地连接，如果为了保证驱动能力，可以在IO1处连接一个上拉，使得有足够的驱动能力。通过对发声的频率和发声长短间隔的控制，可以使发声器件发出各种固定频率长短变化或者变化频率的提示音，例如，可以设置一声长响两声短响为故障，长短交替频率为一定值的为操作忙等等。
图8为发声装置和MCU直接连接的另一种方式，蜂鸣器的两个管脚分别和MCU的两个IO口连接，可以使两个IO管脚输出差分信号，桥式输出电平信号来控制对蜂鸣器的驱动，使蜂鸣器发声，这样的连接方式可以增大驱动功率。同时可以通过对IO管脚的编程来控制输出的声音，实现比较丰富的声音输出。
此外还可以利用脉宽调制技术，生成符合一定规则的电平信号来控制发声器件，使得发声器件发声。发声器件和MCU直接连接，MCU包含PMW(脉宽调制)功能。这样直接连接在MCU上的发声器件就可以发出一定规则的声音，可以按照智能密钥设备的使用要求来设置。也可以实现最简单的应用，即简单的控制蜂鸣器发出嘀嘀的声音，不使用任何调制手段。
图9所示为智能密钥设备的发声装置104和MCU103串行通信，其中901为串行输入的数模转换模块，发声装置通过DIN、SCLK等数据和时钟管脚将MCU103的控制信息转换为电平输出，再经过放大器的放大即可驱动发声器件发声。这里可以使用MAX 541这款串行输入电平输出的数模转换芯片，后边连接MAX495放大器。
图7、图8和图9所示的实现方式同样可以实现与前两个实施例相同的功能。
以上所述实施方式仅为本发明的优选实施例，本发明不限于上述实施例，对于本领域一般技术人员而言，在不背离本发明原理的前提下对它所做的任何显而易见的改动，都属于本发明的构思和所附权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种带发声装置的智能密钥设备，包括MCU，其特征在于还包括发声装置，所述发声装置与MCU连接，所述发声装置包括发声器件。
2.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置可以关闭。
3.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声器件可以选用扬声器或蜂鸣器。
4.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于智能密钥设备通过USB接口和主机通信。
5.根据权利要求1或3所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声器件与MCU直接连接，或者通过电阻、电容或信号放大器件与MCU连接，MCU控制所述发声器件发声。
6.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置包括一个串行输入的数模转换模块，发声器件和数模转换模块直接连接或通过电阻、电容、放大器和数模转换模块连接，数模转换模块和MCU连接并且通过串行方式通信，MCU将输出信息发送给数模转换模块，控制发声器件发声。
7.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置包括一个并行输入的数模转换模块，发声器件和数模转换模块直接连接或通过电阻、电容、放大器和数模转换模块连接，数模转换模块和MCU并行连接并且通过并行方式通信，MCU将输出信息发送给数模转换模块，控制发声器件发声。
8.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置还可以包括一个和MCU总线连接的数模转换模块，发声器件和数模转换模块直接连接或者通过电阻、电容、放大器和数模转换模块连接，MCU和数模转换模块以总线方式通信，控制发声器件发声。
9.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置包含一个语音芯片，语音芯片和MCU连接，通过MCU对语音芯片进行控制，发声器件连接到语音芯片的输出端，将存储在语音芯片中的声音信息输出控制发声器件发声。
10.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于智能密钥设备根据数据处理的需要通过发声装置发出提示信息，主机将接收到的提示信息的输入发送给智能密钥设备，设备对所述输入进行处理。
11.根据权利要求10所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述提示信息是密码输入的提示信息，智能密钥设备所作的处理为密码验证。
12.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于智能密钥设备根据网络远端或者是主机端应用程序的需求，通过发声装置发出提示信息，主机将接收到的提示信息的输入发送给网络远端处理或者输入主机交给应用程序使用。
13.根据权利要求12所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述提示信息是登录网络的密码或者是应用中的关键信息，这些信息参与到网络远端登录网络的验证或者是应用使用中。
14.根据权利要求10或12所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述提示信息每次相同或是每次不同，由智能密钥设备在通过发声装置发出提示信息前按照一定的规则进行变化和运算处理或作加密处理。
15.根据权利要求14所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述变化和运算包括加解密算法运算、散列运算、自定义算法运算。
16.根据权利要求15所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述变化和运算为RSA、DES、3DES、HMAC-MD5、TEA以及取反、倒序、异或。
17.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置可以发出问候信息、操作提示信息、故障报警、确认输入的提示、读写操作指示。
18.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置可以报告设备状态。
19.根据权利要求1所述的带发声装置的智能密钥设备，其特征在于所述发声装置的提示音为语音、铃声、音乐、固定频率长短间隔变化的声音、可变频率的鸣响。
全文摘要
本发明公开了一种带发声装置的智能密钥设备，包括MCU和发声装置，发声装置包括发声器件，与MCU直接连接，或者通过电阻、电容或者信号放大器件与MCU连接。发声器件可以选用扬声器或蜂鸣器，发声装置可以包括一个串行输入或并行输入或和MCU总线连接的数模转换模块或者语音芯片。智能密钥设备根据网络远端或是主机端的应用需求，利用发声装置发出的提示信息可以每次不同，提示用户需输入的信息，增加了设备在使用过程中的安全性，使本发明更适合在公共场合使用。同时利用发声装置可以实现设备的安全警告、读写提示、操作提示等功能，提高了智能密钥设备的易用性，使得智能密钥设备更具人性化。
文档编号H04L9/32GK1921393SQ20061011318
公开日2007年2月28日 申请日期2006年9月19日 优先权日2006年9月19日
发明者陆舟, 于华章 申请人:北京飞天诚信科技有限公司