【正文】 ost popular embedded systems. First, radio has created generations of excellence in the world Fifties and sixties in the 20th century, the most representative of the advanced electronic technology is wireless technology, including radio broadcasting, radio, wireless munications (telegraph), Amateur Radio, radio positioning, navigation and other telemetry, remote control, remote technology. Early that these electronic technology led many young people into the wonderful digital world, radio show was a wonderful life, the prospects for science and technology. Electronics began to form a new discipline. Radio electronics, wireless munications began eworld journey. Radio technology not only as a representative of advanced science and technology at that time, but also from popular to professional fields of science, attracting the young people and enable them to find a lot of fun. Ore from the bedside to the superheterodyne radio radio?？照{(diào)機(jī)采用單片機(jī)后不但遙控參數(shù)設(shè)置方便 , 運(yùn)行狀態(tài)自動變換 ,還可實(shí)現(xiàn)變頻控制 .目前許多家用電器如 VCD,DVD 只有單片機(jī)出現(xiàn)后才可能實(shí)現(xiàn)其功能 . 3 嵌入式系統(tǒng)帶動了整個(gè)電子產(chǎn)業(yè) 目前電子元器件產(chǎn)業(yè)除了微處理器 ,嵌入式系統(tǒng)器件外 ,大多是圍繞 現(xiàn)代電子系統(tǒng)配套的元器件產(chǎn)業(yè) ,例如滿足人機(jī)交互用的按鍵 ,LED/LCD 顯示驅(qū)動 ,LED/LCD 顯示單元 ,語音集成器件等 ,滿足數(shù)據(jù)采集通道要求 的數(shù)字傳感器 ,ADC,數(shù)據(jù)采集模塊 ,信號調(diào)理模塊等 ,滿足伺服驅(qū)動控 制的 DAC,固體繼電器 ,步進(jìn)電機(jī)控制器 ,變頻控制單元等 ,滿足通信要 求的各種總線驅(qū)動器 ,電平轉(zhuǎn)換器等 . 世界電子元器件在嵌入式系統(tǒng)帶動下 ,沿著充分滿足嵌入式應(yīng)用的現(xiàn) 代電子系統(tǒng)要求發(fā)展 .這就使原來經(jīng)典電子系統(tǒng)的天地愈來愈小 .電子系 統(tǒng)中的各類從業(yè)人員應(yīng)盡早轉(zhuǎn)向現(xiàn)代電子系統(tǒng)的康莊大道 . 五 , 單片機(jī)將造就新一代電子精英 如果說五十年代起 ,無線電世界造就了幾代精英 ,那么當(dāng)今的單片機(jī) 世界將會造就出新一代 電子精英 . 1 單片機(jī)帶你進(jìn)入智能化電子領(lǐng)域 若將經(jīng)典電子系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)僵死的電子系統(tǒng) ,那么智能化的現(xiàn)代電子 系統(tǒng)則是一個(gè)具有 生命 的電子系統(tǒng) . 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予電子 系統(tǒng) 身軀 ,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用程序賦予其 生命 .例如 ,在設(shè)計(jì)智能 化儀器顯示器的顯示功能時(shí) ,可在開機(jī)時(shí)顯示系統(tǒng)自檢結(jié)果 ,未進(jìn)入工作 時(shí)顯示各種待機(jī)狀態(tài) ,儀器運(yùn)行時(shí)顯示運(yùn)行過程 ,工作結(jié)束后可顯示當(dāng)前 結(jié)果 ,自檢結(jié)果 ,原始數(shù)據(jù) ,各種處理報(bào)表等 .在無人值守時(shí) ,可給定各 種自動運(yùn)行功能 . 電子系統(tǒng)的智能化為無止境境界 ,常常不需硬件資 源的增添就能實(shí)現(xiàn) 各種翻新功能 .這也是當(dāng)前許多家用電器功能大量增設(shè)的因素之一 . 2 單片機(jī)帶你進(jìn)入計(jì)算機(jī)工控領(lǐng)域 21 世紀(jì)是全人類進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代的世紀(jì) ,許多人不是在制造計(jì)算機(jī)便 是在使用計(jì)算機(jī) .在使用計(jì)算機(jī)的人們中 ,只有從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的人 才真正地進(jìn)入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部軟 ,硬件體系中 ,才能真正領(lǐng)會計(jì)算機(jī) 的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計(jì)的知識 .從學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)入手是當(dāng) 今培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟 ,硬件技術(shù)人才的最佳道路之一 . 3 單片機(jī)帶你進(jìn)入最具魅力的電子世界 獨(dú)具魅力的單片機(jī)能使你體會到電腦的真諦 ,你可以用單片機(jī)親自動 手設(shè)計(jì)智能玩具 ,可以設(shè)計(jì)不同的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能 .既有硬件制 作又有軟件設(shè)計(jì) ,既動腦 ,又動手 .初級水平可開發(fā)智能玩具 ,用宏指令 編程 .中級水平可開發(fā)一些智能控制器 ,如電腦鼠 ,智能車 ,各種遙控模 型 .高級水平可開發(fā)機(jī)器人 ,如機(jī)器人足球賽 ,開發(fā)工業(yè)控制單元 ,網(wǎng)絡(luò) 通信等 ,并用匯編語言或高級語言設(shè)計(jì)應(yīng)用程序 .圍繞單片機(jī)及嵌入式系 統(tǒng)形成的電子產(chǎn)業(yè)的未來 ,將會為電子愛好者提供廣闊的天地 ,一個(gè)比當(dāng) 年無線電世界更廣闊 ,更豐富 ,更持久 ,更具魅力的電子世界 .投身到單 片機(jī)世界來 ,將使你一生受益 . 單片機(jī)攻擊技術(shù) 目前 ,攻擊單片機(jī)主要有四種技術(shù) ,分別是 : ( 1 ) 軟件攻擊 該技術(shù)通常使用處理器通信接口并利用協(xié)議 ,加密算法或這些算法 中的安全漏洞來進(jìn)行攻擊 .軟件攻擊取得成功的一個(gè)典型事例是對早期 A TMEL AT89C 系列單片機(jī)的攻擊 .攻擊者利用了該系列單片機(jī)擦 除操作時(shí)序設(shè)計(jì)上的漏洞 ,使用自編程序在擦除加密鎖定位后 ,停止下一 步擦除片內(nèi)程序存儲器數(shù)據(jù)的操作 ,從而使加過密的單片機(jī)變成沒加密的 單片機(jī) ,然后利用編程器讀出片內(nèi)程序 . ( 2 ) 電子探測攻擊 該技術(shù)通常以高時(shí)間分辨率來監(jiān)控處理器在 正常操作時(shí)所有電源和接 口連接的模擬特性 ,并通過監(jiān)控它的電磁輻射特性來實(shí)施攻擊 .因?yàn)閱纹? 機(jī)是一個(gè)活動的電子器件 ,當(dāng)它執(zhí)行不同的指令時(shí) ,對應(yīng)的電源功率消耗 也相應(yīng)變化 .這樣通過使用特殊的電子測量儀器和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法分析和檢 測這些變化 ,即可獲取單片機(jī)中的特定關(guān)鍵信息 . ( 3 ) 過錯(cuò)產(chǎn)生技術(shù) 該技術(shù)使用異常工作條件來使處理器出錯(cuò) ,然后提供額外的訪問來進(jìn) 行攻擊 .使用最廣泛的過錯(cuò)產(chǎn)生攻擊手段包括電壓沖擊和時(shí)鐘沖擊 .低電 壓和高電壓攻擊可用來禁止保護(hù)電路工作或強(qiáng)制處理器執(zhí)行錯(cuò)誤操作 .時(shí) 鐘瞬態(tài)跳變也許會 復(fù)位保護(hù)電路而不會破壞受保護(hù)信息 .電源和時(shí)鐘瞬態(tài) 跳變可以在某些處理器中影響單條指令的解碼和執(zhí)行 . ( 4 ) 探針技術(shù) 該技術(shù)是直接暴露芯片內(nèi)部連線 ,然后觀察 ,操控 ,干擾單片機(jī)以達(dá) 到攻擊目的 .為了方便起見 ,人們將以上四種攻擊技術(shù)分成兩類 ,一類是 侵入型攻擊 (物理攻擊 ),這類攻擊需要破壞封裝 ,然后借助半導(dǎo)體測試 設(shè)備 ,顯微鏡和微定位器 ,在專門的實(shí)驗(yàn)室花上幾小時(shí)甚至幾周時(shí)間才能 完成 .所有的微探針技術(shù)都屬于侵入型攻擊 .另外三種方法屬于非侵入型 攻擊 ,被攻擊的單片機(jī)不會被物理損壞 .在某些場合非侵入型攻擊是特別 危險(xiǎn)的 ,但是因?yàn)榉乔秩胄凸羲柙O(shè)備通?？梢宰灾坪蜕?,因此非常 廉價(jià) . 大部分非侵入型攻擊需要攻擊者具備良好的處理器知識和軟件知識 . 與之相反 ,侵入型的探針攻擊則不需要太多的初始知識 ,而且通常可用一 整套相似的技術(shù)對付寬范圍的產(chǎn)品 . 單片機(jī)侵入型攻擊的一般過程 侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝 .有兩種方法可以達(dá)到這一目的 : 第一種是完全溶解掉芯片封裝 ,暴露金屬連線 .第二種是只移掉硅核上面 的塑料封裝 .第一種方法需要將芯片綁定到測試夾具上 ,借助綁定臺來操 作 .第二種方法除了需要具備攻擊者一定的知識和必要的 技能外 ,還需要 個(gè)人的智慧和耐心 ,但操作起來相對比較方便 . 芯片上面的塑料可以用小刀揭開 ,芯片周圍的環(huán)氧樹脂可以用濃硝酸 腐蝕掉 .熱的濃硝酸會溶解掉芯片封裝而不會影響芯片及連線 .該過程一 般在非常干燥的條件下進(jìn)行 ,因?yàn)樗拇嬖诳赡軙治g已暴露的鋁線連接 . 接著在超聲池里先用丙酮清洗該芯片以除去殘余硝酸 ,然后用清水清 洗以除去鹽分并干燥 .沒有超聲池 ,一般就跳過這一步 .這種情況下 ,芯 片表面會有點(diǎn)臟 ,但是不太影響紫外光對芯片的操作效果 .最后一步是尋 找保護(hù)熔絲的位置并將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下 .一般用一臺放大倍數(shù) 至 少 100 倍的顯微鏡 ,從編程電壓輸入腳的連線跟蹤進(jìn)去 ,來尋找保護(hù)熔 絲 .若沒有顯微鏡 ,則采用將芯片的不同部分暴露到紫外光下并觀察結(jié)果 的方式進(jìn)行簡單的搜索 .操作時(shí)應(yīng)用不透明的紙片覆蓋芯片以保護(hù)程序存 儲器不被紫外光擦除 .將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下 5～ 10分鐘就能破壞 掉保護(hù)位的保護(hù)作用 ,之后 ,使用簡單的編程器就可直接讀出程序存儲器 的內(nèi)容 . 對于使用了防護(hù)層來保護(hù) EEPROM單元的單片機(jī)來說 ,使用紫外 光復(fù)位保護(hù)電路是不可行的 .對于這種類型的單片機(jī) ,一般使用微探針技 術(shù)來讀取存儲器內(nèi)容 .在芯片封裝打 開后 ,將芯片置于顯微鏡下就能夠很 容易的找到從存儲器連到電路其它部分的數(shù)據(jù)總線 . 由于某種原因 ,芯片鎖定位在編程模式下并不鎖定對存儲器的訪問 . 利用這一缺陷將探針放在數(shù)據(jù)線的上面就能讀到所有想要的數(shù)據(jù) .在編程 模式下 ,重啟讀過程并連接探針到另外的數(shù)據(jù)線上就可以讀出程序和數(shù)據(jù) 存儲器中的所有信息 . 還有一種可能的攻擊手段是借助顯微鏡和激光切割機(jī)等設(shè)備來尋找保 護(hù)熔絲 ,從而尋查和這部分電路相聯(lián)系的所有信號線 .由于設(shè)計(jì)有缺陷 , 因此 ,只要切斷從保護(hù)熔絲到其它電路的某一根信號線 ,就能禁止整個(gè)保 護(hù)功能 .由于某種原因 ,這根線離其它的線非常遠(yuǎn) ,所以使用激光切割機(jī) 完全可以切斷這根線而不影響臨近線 .這樣 ,使用簡單的編程器就能直接 讀出程序存儲器的內(nèi)容 . 雖然大多數(shù)普通單片機(jī)都具有熔絲燒斷保護(hù)單片機(jī)內(nèi)代碼的功能 ,但 由于通用低檔的單片機(jī)并非定位于制作安全類產(chǎn)品 ,因此 ,它們往往沒有 提供有針對性的防范措施且安全級別較低 .加上單片機(jī)應(yīng)用場合廣泛 ,銷 售量大 ,廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁 ,大量技術(shù)資料外瀉 ,使得利用 該類芯片的設(shè)計(jì)漏洞和廠商的測試接口 ,并通過修改熔絲保護(hù)位等侵入型 攻擊或非侵入型攻擊手段來讀取單片機(jī)的內(nèi)部程序變得比 較容易 . 常用單片機(jī)芯片簡介 STC 單片機(jī) STC 公司的單片機(jī)主要是基于 8051 內(nèi)核 ,是新一代增強(qiáng)型單片機(jī) ,指 令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051,速度快 8~12 倍 ,帶 ADC,4 路 PWM,雙串口 ,有全球 唯一 ID 號 ,加密性好 ,抗干擾強(qiáng) . PIC 單片機(jī) : 單片機(jī) : 是 MICROCHIP 公司的產(chǎn)品 ,其突出的特點(diǎn)是體積小 ,功耗低 ,精簡指 令集 ,抗干擾性好 ,可靠性高 ,有較強(qiáng)的模擬接口 ,代碼保密性好 ,大部分芯片有 其兼容的 FLASH 程序存儲器的芯片 . EMC 單片機(jī) : 單片機(jī) : 是臺灣義 隆公司的產(chǎn)品 ,有很大一部分與 PIC 8 位單片機(jī)兼容 ,且相 兼容產(chǎn)品的資源相對比 PIC 的多 ,價(jià)格便宜 ,有很多系列可選 ,但抗干擾較差 . ATMEL 單片機(jī) 單片機(jī) (51 單片機(jī) : 單片機(jī) ): ATMEl 公司的 8 位單片機(jī)有 AT89,AT90 兩個(gè)系列 ,AT89 系列是 8 位 Flash 單片機(jī) ,與 8051 系列單片機(jī)相兼容 ,靜態(tài)時(shí)鐘模式 。從 電話 ,電鈴到無線電操縱模型 .無線電技術(shù)成為當(dāng)時(shí)青少年科普 ,科技教 育最普及 ,最廣泛的內(nèi)容 .至今 ,許多老一輩的工程師 ,專家 ,教授 當(dāng)年 都是無線電愛好者 .無線電技術(shù)的無窮樂趣 ,無線電技術(shù)的全面訓(xùn)練 ,從 電子學(xué)基本原理 ,電子元器件基礎(chǔ)到無線電遙控 ,遙測 ,遙信電子系統(tǒng)制 作 ,培養(yǎng)出了幾代科技英才 . 二 , 從無線電時(shí)代到電子技術(shù)普及時(shí)代 早期的無線電技術(shù)推動了電子技術(shù)的發(fā)展 ,其中最主要的是真空管電 子技術(shù)向半導(dǎo)體電子技術(shù)的發(fā)展 .半導(dǎo)體電子技術(shù)使有源器件實(shí)現(xiàn)了微小 型化和低成本 ,使無線電技術(shù)有了更大普及和創(chuàng)新 ,并大大地開闊了許多 非無線電的控制領(lǐng)域 . 半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致集成電路器件的產(chǎn)生 ,形成了近代電子技術(shù)的飛 躍 ,電子技術(shù)從分立器件時(shí)代走 進(jìn)了電路集成時(shí)代 .電子設(shè)計(jì)工程師不再 用分立的電子元器件設(shè)計(jì)電路單元 ,而直接選擇集成化的電路單元器件構(gòu) 成系統(tǒng) .他們從電路單元設(shè)計(jì)中解放出來 ,致力于系統(tǒng)設(shè)計(jì) ,大大地解放 了科技生產(chǎn)力 ,促進(jìn)了電子系統(tǒng)更大范圍的普及 . 半導(dǎo)體集成電路首先在基本數(shù)字邏輯電路上取得突破 .大量數(shù)字邏輯 電路 ,如門電路 ,計(jì)數(shù)器 ,定時(shí)器 ,移位寄存器以及模擬開關(guān) ,比較器等 , 為電子數(shù)字控制提供了極佳的條件 ,使傳統(tǒng)的機(jī)械控制轉(zhuǎn)向電子控制 .功 率電子器件以及傳感技術(shù)的發(fā)展使原先以無線電為中心的電子技術(shù)開始轉(zhuǎn) 向工程領(lǐng)域中的機(jī)械系統(tǒng)的數(shù) 字控制 ,檢測領(lǐng)域中的信息采集 ,運(yùn)動機(jī)械 對象的電氣伺服驅(qū)動控制 . 半導(dǎo)體及其集成電路技術(shù)將我們帶入了一個(gè)電子技術(shù)普及時(shí)代 ,無線 電技術(shù)成為電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)部分 . 進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代 ,大規(guī)模集成電路出現(xiàn) ,促進(jìn)了常規(guī)的電子電路 單元的專用電子系統(tǒng)發(fā)展 .許多專用電子系統(tǒng)單元變成了集成