專利名稱：一種微機軟件防護裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于微機軟件防護技術領域，特別涉及一種磁盤仿真器。用于固化微機操作系統(tǒng)、應用程序、抗電磁干擾和抗惡劣環(huán)境影響的軟件防護裝置。
就微機軟件存放載體而言，迄今為止，一般使用軟盤和硬盤。由于其作為微機的外存貯器，容量大等特點，通常微機均有配置。使用時，可自動引導操作系統(tǒng)和運行用戶程序，但由于一方面由于軟件本身易受人為和病毒的破壞，另一方面軟盤和硬盤有機械裝置，故它們對防電磁干擾，惡劣環(huán)境如振動、高低溫的適應能力差，不能適應一些野外作業(yè)和專用的軍事領域，而在民用一些特定的場合完成某一特定的功能，一方面容易損壞，另一方面又顯得浪費。
《微計算機應用》雜志1995年第16卷第3期介紹的《一種用于固化軟件的電子盤》其中包括可用于固化DOS操作系統(tǒng)，還可將應用軟件固化起來，取代軟、硬盤工作，使用時，將電子盤插入微機總線槽，就能象軟盤和硬盤一樣使用操作系統(tǒng)各種命令和運行用戶程序。該電子盤仍有許多不足，其一，沒有存儲器轉(zhuǎn)換電路，實用性差；其二，由于采用I/O控制，兼容性和可靠性差，電路復雜，在一些機型上不能使用；其三，沒有存儲器容錯電路，一旦存儲器損壞，則將失去電子盤能力；其四，采用一卡一軟件設計思路，硬件改動，軟件必須重新編寫，缺乏通用性和可擴展性。
本實用新型的目的在于克服上述不足之處，提供一種結構簡單，使用方便的軟件防護裝置。使其解決微機軟件和軟件載體的可靠性、安全性、保密性、環(huán)境適應性和系統(tǒng)兼容性。
本實用新型設計的一種微機軟件的防護裝置，包括譯碼電路、RAM、EPROM存儲器，其特征在于還包括比較電路、段選電路、ROM存儲器、閃爍存儲器FLASH,EPROM、ROM、FLASH的選擇電路，其中所說的比較電路與微機I/O通道相連，它的輸出端與譯碼電路相連，譯碼電路輸出端與段選電路及ROM、RAM和EPROM、FLASH的選擇電路相連，EPROM、FLASH的選擇電路的輸出端接在EPROM和FLASH存儲器上，EPROM儲器中固化有DOS操作系統(tǒng)和應用程序，且前兩個字節(jié)存放AAH和55H。ROM存儲器中固化有防病毒軟件，ROM中前兩個字節(jié)也為AA和55H，如

圖1所示。它們工作過程是這樣的在開機前將該防護裝置直接插入微機I/O通道，然后開機，首先執(zhí)行微機本身ROM BIOS程序，ROM BIOS依次檢測本實用新型各硬件電路，并對其初始化，接著掃描COOO～EFFFF，當在該段每2KB間隔中找到AA55字符，就確認此后為一段程序，然后就開始執(zhí)行該段程序的第一條指令，這樣就象軟、硬盤一樣進入引導程序，實現(xiàn)了磁盤仿真、防病毒和運行應用程序。為使該裝置具有通用性和可擴展性，克服傳統(tǒng)的軟件過于被動，依據(jù)硬件的設計思想。本實用新型還給出了一個變段重疊映射系列設計表，如表1。表1為軟件編程提供一個標準接口，凡符合此表的軟件，可一次編程，支持同一系列的不同硬件結構。
表1
表1中，占系統(tǒng)空間指ROM、RAM所占CPU內(nèi)存的容量，分別可為2KB,4KB,8KB,16KB，體選是將EPROM和FLASH每一個芯片定義為一個體，段號指所有ROM、RAM連續(xù)空間的任一編號。設計時，EPROM和FLASH可在不同的物理位置上，但在硬件設計時只要保證它們的整個空間連續(xù)即可。EPROM和FLASH容量指的是選擇存儲器的實際容量。
為提高通用性、兼容性。本實用新型有一改進型防護裝置，如圖2所示。它在上述的基礎上增加了三部分電路，其特征在于還包括寫電路，0頁選擇電路和數(shù)據(jù)收發(fā)器，所說的寫電路輸入端與I/O通道相連，它的輸出端接在段選電路和ROM的選擇電路上，0頁選擇電路輸入端與EPROM的選擇電路輸出端相連，其輸出接在EPROM存儲器上，數(shù)據(jù)收發(fā)器輸入與I/O通道相接，其輸出端與EPROM、FLASH、ROM和RAM存儲器相連。寫電路可向段選電路靈活可靠地選擇段址，同時實現(xiàn)對ROM的段選，0頁控制電路實現(xiàn)了多個EPROM的0段(頁)選擇，數(shù)據(jù)收發(fā)器解決了總線輸輸出信息的驅(qū)動和與微機I/O通道的隔離。
為增強該裝置的靈活性，適應不同環(huán)境不同用戶的需要，其特征在于還包括轉(zhuǎn)換電路1和轉(zhuǎn)換電路2，鎖存器1、2控制電路1、2，其中轉(zhuǎn)換電路1的輸入端接在譯碼電路1和譯碼電路2上，它的輸出與0頁控制電路，所說的各存儲器的選擇電路、控制電路1、控制電路2、ROM和RAM存儲器相連；轉(zhuǎn)換電路2的輸入端與段選電路相接，它的輸出端接在存儲器EPROMo-EPROMn和FLASH芯片上，如圖3所示。采用轉(zhuǎn)換電路可使主機地址和存儲器段選地址同步轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)以最小的硬件開鎖，解決了該裝置在不同機型上的兼容性。它在工作過程是這樣的，當轉(zhuǎn)換電路1和轉(zhuǎn)換電路2在一種狀態(tài)時，存儲器映射地址為8K，在另一種狀態(tài)時，存儲器映射地址為4K。
為提高可靠性，本實用新型還設計了存儲器的三取二容錯表決電路，實現(xiàn)和解決了利用信息本身進行裁決和控制自動更換信息被破壞的存貯器，并切換至正常的存貯器工作。
本實用新型還包括存儲器三取二容錯表決電路，如圖4所示。它包括與所說的閃爍存儲器FIASH0及與其并聯(lián)的同樣的存儲器FLASH1、FLASH2、裁決電路1，裁決電路2、裁決電路3、輸出選擇電路、輸出電路1、輸出電路2、輸出電路3，其中所說的存儲器FLASH0、FLASH1、FLASH2的數(shù)據(jù)線分別與裁決路1、裁決電路2、裁決電路3相連，裁決電路1～3的輸出接在輸出選擇電路輸入端，電路輸出分別接在輸出電路1、輸出電路2和輸出電路3。
在該電路中設計三個同樣的存貯器，構成了三取二表決電路和信號流向控制電路。當微機存儲器中寫數(shù)據(jù)時，表決電路不起作用。由寫信號選通信號流向控制電路，使三個存儲器同時接收到來自微機總線上的數(shù)據(jù)和程序，表決電路不對來自微機的數(shù)據(jù)進行裁決。當微機讀取存貯器數(shù)據(jù)時，在讀信號控制下，三路存貯器中的數(shù)據(jù)信息同時流向表決電路和信號流向控制電路，此時，表決電路對三路信號進行比較，當三路信號中，有兩路以上是完全一樣的，則認為多數(shù)為正確，少數(shù)為錯誤，則表決電路發(fā)出控制信號給信號流向控制電路，由信息流向控制電路切斷出錯存貯器與微機數(shù)據(jù)總線的聯(lián)系，使之隔離。同時由信號流向控制電路打開相應數(shù)據(jù)門，使正常的存貯器中的內(nèi)容能及時送上微機的數(shù)據(jù)總線上。當三個存貯器的內(nèi)容均不相等時，表決電路則認為所有存貯器的內(nèi)容全部被破壞，通過控制信號流向控制電路隔離所有的存貯器。并發(fā)出存貯器出錯報警信號。
它的工作過程是這樣的在數(shù)據(jù)寫入時，來自主機的總線信號分別送入FLASH0、FLASH1、FLASH2中，在數(shù)據(jù)讀出時，三個RAM芯片的內(nèi)容分別送入裁決電路1～3，裁決后的信號送入輸出選擇電路，其輸出分別送入輸出電路1，輸出電路2、輸出電路3，且只有一個輸出電路有數(shù)據(jù)輸出，其它處于浮空狀態(tài)。由此可知FLASH0、FLASH1、FLASH2只要有兩個芯片工作，則能保證數(shù)據(jù)讀出的完整性，這樣大大地提高了可靠性。
本實用新型全部部件均安裝在一塊插件板上，能方便地插入微機I/O通道中。
本實用新型與已有技術相比，具有下列優(yōu)點1、它可方便的插入微機I/O通道中，直接替代軟、硬盤工作，無盤運行用戶程序。
2、軟件只需一次編程，且支持不同環(huán)境的硬件環(huán)境。增強了軟件和硬件的獨立性，大大減少了軟件的開發(fā)周期。使用方便靈活，自動糾錯能力強，成本低，適應范圍廣，易于擴充，具有通用性。
3、使用該裝置可直接引導系統(tǒng)，解決微機屏幕全黑問題。
4、數(shù)據(jù)及程序加密，可靠防病毒。
5、無需更換電池，數(shù)據(jù)可永久保存。
附圖簡要說明
圖1是本實用新型構成方框圖。
圖2是本實用新型一種改進型的構成圖。
圖3是本實用新型實用另一種改進型電路方框圖。
圖4是本實用新型的三取二容錯表決電路方框圖。
圖5是本實用新型一種最佳實施例電路結構圖。
圖6是本實施例外型結構示意圖。
其中圖5-1為EPROM、ROM和RAM存儲器部分電路圖其中圖5-2為譯碼電路段選和鎖存控制電路、轉(zhuǎn)換電路及各存儲器的選擇電路部分構成連結圖5-5為表決促裁電路及輸入輸出電路部分。
本實用新型設計的一種微機軟件防護裝置最佳實施例如圖5-圖6所示，參照附圖詳細描述本實施例的結構及其工作過程本實施例主要包括八大部分，如圖5中虛線框圖Ⅰ是，EPROM、ROM和RAM存儲器，虛線框圖Ⅱ是譯碼電路，虛線框圖Ⅲ是段選和鎖存控制電路，虛線框圖Ⅳ是轉(zhuǎn)換電路，虛線框圖Ⅴ是各存儲器選擇和0頁控制電路，虛線框圖Ⅵ是FLASH存儲器和表決電路，虛線框圖Ⅶ是仲裁電路和輸出電路，虛線框圖Ⅷ是輸入/輸出電路。
圖5的虛線框圖Ⅰ～Ⅴ是主控和EPROM、ROM、RAM電路部分，其中圖5-1的虛線框Ⅰ是EPROM、ROM、RAM存儲器電路。為了減少占用系統(tǒng)資源，EPROM、ROM采用分段控制，EPROM每段基址既可為A12-A0，也可以為A11-A0，A12-A0或A11-A0曲轉(zhuǎn)換電路完成。EPROM基地址A12-A0直接與微機I/O通道的A12-A0相連，EPROM段選A10-A12與轉(zhuǎn)換電路2相接，表示如下轉(zhuǎn)換電路信號CA7 CA6 CA5 CA4 CA3 CA2 CA1 CA0EPROM地址A19 A18 A17 A16 A15 A14 A13 A1200000000選0段00000001選1段00000010選2段00000011選3段00000100選4段00000101選5段00000110選6段00000111選7段00001000選8段  11111111選FFⅡ段其中EPROM地址A19～A12分別與CA7～CA0相連，且受CA7～CA0控制。EPROM段址最大為FF×8K=1024KB。
圖5-2中虛線框Ⅱ是譯碼電路，它由IC1、IC2、IC3、IC5芯片和DIP開關組成，其中IC1、IC2和DIP產(chǎn)生高位譯碼，IC3、IC5產(chǎn)生低位地址，高位地址譯碼A19 A18 A17 A16 A1511000 C0000H-C7FFFH11001 C8000H-CFFFFH11010 D0000H-D7FFFH11011 D8000H-DFFFFH11100 E0000H-E7FFFH11101 E8000H-EFFFFH11110 F0000H-F7FFFH11111 F8000H-FFFFFH低位地址譯碼由兩組控制第一組由IC3控制，其輸出作用A14 A1300 IC3/12輸出，產(chǎn)生0頁控制信號01 IC3/11輸出，產(chǎn)生EPROM片選信號10 IC3/10輸出，產(chǎn)生ROM片選信號11 IC3/9輸出，產(chǎn)生RAM片選信號第二組由IC5和IC1控制，其輸出作用A14 A13 A12000 IC1/4輸出，產(chǎn)生0頁控制信號001 IC1/5輸出，產(chǎn)生EPROM片選信號01* IC5/13輸出,產(chǎn)生ROM片選信號10* IC5/11輸出，產(chǎn)生RAM片選信號圖5-2中虛線框Ⅲ是段選電路和鎖存控制電路，它由鎖存器IC7、IC8、IC9、IC13和譯碼器IC4組成。開機后IC13將主機來的復位信號反相清除IC7、IC8、IC9寄存器內(nèi)容。當IC4/4腳輸出低電平時將來自微機I/O通道A9-A0信號鎖存在IC7、IC8、IC9中。使IC7輸出產(chǎn)生CA7-CA0供EPROM和FLASH用，IC8輸出產(chǎn)生AA9-AA8供芯片選擇電路用，IC9產(chǎn)生RA1-RAO提供ROM的段選地址。
圖5-2中虛線框Ⅳ-1和Ⅳ-2分別為兩組轉(zhuǎn)換開關，Ⅳ-1完成主機的低位地址譯碼轉(zhuǎn)換，Ⅳ-2完成EPROM本身的地址的轉(zhuǎn)換。其中Ⅳ-1產(chǎn)生CAA、CSS、CROM和CRAM，Ⅳ-2產(chǎn)生CA7-CA0。
圖5-2中虛框Ⅴ是EPROM、FLASH選擇電路和0頁控制電路，它完成EPROM、FL ASH芯片的選擇和EPROM、FLASH的0頁控制。它們由IC12和IC10/8、9、10組成，選擇過程如下
AA9 AA8 AA7 AA6 AA5 AA4 AA3 AA2 AA1 AA0000 000-03F選ROM0001 040-07F選ROM1010 080-0BF選ROM2011 0C0-0FF選ROM3100 100-13F選ROM4101 1C0-1FF選FLASH110 保留111 保留圖5-3中虛線框Ⅵ～Ⅷ是FLASH容錯電路部分，其中虛線框圖Ⅵ是FLASH閃爍存儲器和表決電路。FLASH是由IC19、IC20、IC21相同容量的FLASH存儲器組成，IC22、IC23、IC24是三只相同的比較器，由它們進行FLASH芯片好壞的表決，表決結果送入仲裁電路。
圖5-3中虛線框Ⅶ是仲裁電路和輸出電路，仲裁電路IC25的輸出分時控制輸出電路IC27、IC28或IC29。
圖5-3中虛線框Ⅷ是輸入/輸出電路，它是雙向數(shù)據(jù)收發(fā)器，由其19腳控制，當數(shù)據(jù)寫入本裝置FLASH時，IC30/19腳為低，反之亦然。
圖5-3中虛線框Ⅵ-Ⅷ的工作過程是這樣的在微機CPU的控制下，當從CPU向該裝置FLASH寫入數(shù)據(jù)時，通過IC30向IC21、IC20、IC19/FLASH1、FLASH2、FLASH3寫入同樣的數(shù)據(jù)，當CPU讀取該裝置FLASH1、FLASH2、FLASH3數(shù)據(jù)時，F(xiàn)LASH1、FLASH2、FLASH3的數(shù)據(jù)一方面分別送輸出電路IC27、IC28、IC29，但并不同時輸出，另一方面FLASH1、FLASH2、FLASH3的數(shù)據(jù)分別送入表決電路IC22、IC23、IC24，表決電路將FLASH1、FLASH2、FLASH3的數(shù)據(jù)進行兩兩比較，比較結果送仲裁電路IC25，在下列情況時，仲裁電路輸出之一有效。
RAM3-RAM2比較RAM2-RAM1比較RAM1-RAM3比較IC22/19腳IC23/19腳IC24/19腳IC25輸出000 15腳001 14腳010 13腳011 12腳100 11腳101 10腳110 9腳111 7腳當IC22/19、IC23/19、IC22/19輸出同時為0時，F(xiàn)LASH1、FLASH2、FLASH3均無錯，IC25/15腳輸出有效，數(shù)據(jù)通過輸出電路IC27到CPU；當IC22/19輸出為0,IC23/19、IC22/19輸出為1時，F(xiàn)LASH1錯、FLASH2、FLASH3無錯，IC25/12有效。當IC22/19、IC23/19輸出為1,IC22/19輸出為0，F(xiàn)LASH2錯、FLASH1和FLASH3無錯，IC25/10有效，IC25/12和IC25/19控制IC26/4、5腳，IC26/6腳控制IC28，數(shù)據(jù)通過輸出電路IC28到CPU。
當IC22/19、IC23/19輸出為1,IC22/19輸出為0時，F(xiàn)LASH2錯、FLASH1、FLASH3無錯，IC25/9腳輸出有效，數(shù)據(jù)通過輸出電路IC29到CPU。IC25/14、13、11、7腳在任何時間處于無效狀態(tài)。
本裝置為解決大容量存儲問題，克服了一般電子盤采用12倍FAT方式，軟件設計了16位FAT，首次實現(xiàn)了硬盤仿真方式，按照DOS對硬盤的管理方式來處理，使容量可擴展到32M以上，每簇扇區(qū)僅4個扇區(qū)，使各種專用和通用軟件均能在該裝置上運行。
實際上，該裝置并不存在所謂的扇區(qū)，它是一段與硬件直接相關連續(xù)的物理存儲區(qū)，該存儲區(qū)以512B劃分成連續(xù)的數(shù)據(jù)塊，并標出每塊的頁號，這個頁號就相當于常規(guī)硬盤的邏輯扇區(qū)號。
雖然該裝置是一段連續(xù)的存儲區(qū)，但實際使用時，采用窗口技術實現(xiàn)的，比如內(nèi)存地址D800段作為窗口，當從FAT表中取出邏輯扇區(qū)號且計算出扇區(qū)號所在EPROM芯片的序號，就自動選擇該片EPROM或FLASH。
圖6是本實用新型軟件防護的裝置加固型外型圖，它是將該裝置的印制板裝入屏幕外殼中，通過采用高導磁率和高導電率的材料，增強了電磁防護能力，有效地屏蔽了電磁幅射的干擾。不需充電，數(shù)據(jù)可長久保存，特別適應部隊機動作戰(zhàn)、野外作業(yè)等惡劣環(huán)境的需要。包括屏蔽外殼60，正面貼有標記的面板61，一側面有金手指插頭82，另一側面安裝一檔板63，并設置一跳線開關64。
使用時，只需將該裝置插入微機I/O通道中，就可替代微機硬盤、軟盤工作，自動引導系統(tǒng)，運行用戶程序。可防、殺病毒，并可完成數(shù)據(jù)及程序加密，與PC AT總線100％兼容，適應PC/XT/AT286、386、486及Pentium、Pentium Pro各類機型，支持各版本DOS系統(tǒng)?？捎糜谲娪煤蛯Ｓ?、車載、機載和艦載微機系統(tǒng)；辦公室自動化、通信網(wǎng)絡微機及智能終端；機電一體化產(chǎn)品、PC總線工業(yè)控制機；商用收費系統(tǒng)、醫(yī)療儀器、氣象、鐵路、銀行微機和無盤微機系統(tǒng)等領域。
權利要求1.一種微機軟件的防護裝置，包括譯碼電路、RAM、EPROM存儲器，其特征在于還包括比較電路、段選電路、ROM存儲器、閃爍存儲器FLASH,EPROM、ROM、FLASH的選擇電路，其中所說的比較電路與微機I/O通道相連，它的輸出端與譯碼電路相連，譯碼電路輸出端與段選電路及ROM、RAM和EPROM、FLASH的選擇電路相連，EPROM、FLASH的選擇電路的輸出端接在EPROM和FLASH存儲器上，EPROM存儲器中固化有DOS操作系統(tǒng)和應用程序，且前兩個字節(jié)存放AAH和55H。ROM存儲器中固化有防病毒軟件，ROM中前兩個字節(jié)也為AA和55H。
2.如權利要求1所述的防護裝置，其特征在于還包括寫電路，0頁選擇電路和數(shù)據(jù)收發(fā)器，所說的寫電路輸入端與I/O通道相連，它的輸出端接在段選電路和ROM的選擇電路上，0頁選擇電路輸入端與EPROM的選擇電路輸出端相連，其輸出接在EPROM存儲器上，數(shù)據(jù)收發(fā)器輸入與I/O通道相接，其輸出端與EPROM、FLASH、ROM和RAM存儲器相連。
3.如權利要求2所述的防護裝置，其特征在于還包括轉(zhuǎn)換電路1和轉(zhuǎn)換電路2，鎖存器1、2控制電路1、2，其中轉(zhuǎn)換電路1的輸入端接在譯碼電路1和譯碼電路2上，它的輸出與0頁控制電路，所說的各存儲器的選擇電路、控制電路1、控制電路2、ROM和RAM存儲器相連；轉(zhuǎn)換電路2的輸入端與段選電路相接，它的輸出端接在存儲器EPROMo-EPROMn和FLASH芯片上。
4.如權利要求1所述的防護裝置，其特征在于還包括存儲器三取二容錯表決電路，它包括與所說的閃爍存儲器FLASH0及與其并聯(lián)的同樣的存儲器FLASH1、FLASH2、裁決電路1、裁決電路2、裁決電路3、譯碼電路、輸出電路1、輸出電路2、輸出電路3，其中所說的存儲器FLASH0、FLASH1、FLASH2的數(shù)據(jù)線分別與裁決路1、裁決電路2、裁決電路3相連，裁決電路1～3的輸出接在仲裁電路輸入端，仲裁電路輸出分別接在輸出電路1、輸出電路2和輸出電路3。
專利摘要本實用新型屬于微機軟件防護技術領域,特別涉及一種磁盤仿真器。包括譯碼電路、RAM、EPROM存儲器,其特征在于還包括比較電路、段選電路、ROM存儲器、閃爍存儲器FLASH,EPROM、ROM、FLASH的選擇電路。本實用新型提供一種結構簡單,使用方便的軟件防護裝置。使其解決微機軟件和軟件載體的可靠性、安全性、保密性、環(huán)境適應性和系統(tǒng)兼容性。
文檔編號G06F17/00GK2319857SQ9720171
公開日1999年5月19日 申請日期1997年3月14日 優(yōu)先權日1997年3月14日
發(fā)明者李萬志, 李長珍, 牛振有, 黃飛東, 李實 , 肖龍旭, 劉軍 申請人:中國人民解放軍第二炮兵第三研究所