电动车电子防盗和程序代码保护方案

2023/7/261讨论主题DallasSemiconductor/Maxim简介方案相关的1-Wire产品介绍电动车电子防盗方案程序代码保护方案电子钥匙的设计和发行电动车的电源解决方案总结附录A和B2023/7/262DallasSemiconductor/Maxim简介创建于1983年,现有员工超过7500人2004财年产值过15亿美元现有4585个产品,80%为Dallas/Maxim专有产品涵盖精密的线性模拟、高频混合和特殊用途的数字集成电路市值规模达140亿美元，资产25亿美元，是世界上最具价值的四个半导体公司之一2023/7/263方案相关的1-Wire产品介绍1-wire单总线简介1-Wire产品类型本方案相关的1-Wire产品1-Wire产品安全性2023/7/264方案相关的1-Wire产品介绍1-wire单总线简介不同于2线I2C或3线SPI的串行接口，仅靠1条I/O线完成串行数据通信在1条I/O线上，实现数据、时钟和电源的同时传输，最大可能地减少了电气和机械连线2023/7/265方案相关的1-Wire产品介绍所有1-Wire器件遵循标准的1-Wire®协议每个1-Wire器件内部激光刻度全球唯一的64位ROMID码包含256个产品家族，每个家族系列最大数目可达一千八百万亿（248）,用之不竭16kbps或140kbps的数据传输速率采用CRC-8或CRC-16循环冗余码校验，保证更可靠的串行通信0418276521000089家族代码唯一的系列号校验码64-bitROMID码定义DeviceSpecificFunctions64bitROM1-Wire产品类型#

1-WireNetInterface(ROM)LayerReadROMSearchROMMatchROMSkipROMDeviceSpecificLayerDescriptionDS24011-WireNetDeviceEEPROM:DS2430/1256/1KbitsDS2432SHA-11KbitsDS24334kbitsEPROM:DS25021kbitsDS250516KbitsDS250664kbitsTempsensor:DS18B2012-bit,±0.5℃DS18S209-bit,±0.5℃DS18229-bit,±2℃A/D&D/A:DS243813-bitTemp,10-bitvoltage11-bitcurrentDS24508-bit,4-chADCDS2890(digital-pot)100k,256tapBatteryManagement:DS2438DS2760T,V,I,QandLi+ProtectorDS2770BatterychargerReal-TimeClock:DS2404RTCwithelapsedtime,cyclecount,4KNVRAMDS2415low-costRTCDS2417RTCwithinterruptoutDS2423(EventCounter)AddressableSwitch:DS2405singleswitchDS24062I./Oswith1kEPROMDS24088I/Oswith1kEEPROMDS2409(Coupler)2023/7/267方案相关的1-Wire产品介绍本方案相关的1-Wire产品DS2401，内部仅包含64位ROMID码最简单的1-Wire器件，提供全球唯一的、不可更改的64-bitROMID码尤其适合于低成本、高可靠性的电子身份认证广泛应用于门锁、电子防盗、网上身份认证、电子标签等。DS2502，1024位EPROM存储器提供全球唯一的、不可更改的64-bitROMID码1024位EPROM存储器，一次性可编程，编程电压12V更可靠的数据存储器，能够承受更高的ESD、dv/dt和电源电压峰值更安全的数据存储器，基于唯一的64-bitROM码和部分存储数据，执行用户自定义或公开安全算法，并将结果亦存储在器件内，以便验证数据的完整性和器件身份的合法性2023/7/268方案相关的1-Wire产品介绍本方案相关的1-Wire产品（续）DS2431，1024位EEPROM存储器提供全球唯一的、不可更改的64-bitROMID码1024位EEPROM存储器，支持EPROM模式和数据写保护更安全的数据存储器，基于不可更改的64-bitROMID和安全算法，保证数据的完整性和合法性IEC1000-4-2Level4ESD保护(±8kV接触放电,±15kV气隙放电、±15kV人体模型)2023/7/269方案相关的1-Wire产品介绍本方案相关的1-Wire产品（续）DS2432，带有SHA-1算法的1024位EEPROM提供全球唯一的、不可更改的64-bitROMID码1024-bitEEPROM存储器，支持EPROM模式和写保护用户自定义的64-bit字长密码内置快速（1ms)的SHA-1引擎，计算生成160位的信息认证码（MAC），提供安全的数据读写操作ISO/IEC10118-3标准的安全散列算法SHA-1为不可逆运算，即无法由数据源和MAC码推出隐含的密码，提供了目前更为安全、更低成本的安全数据存储和身份认证方案。其计算运算方法和计算模型见附录A基于64位ROMID和自动密码生成机制，可以为每个器件生成各不相同的密码，进一步提高应用的安全性随机质询-响应机制，避免非法的数据复现2023/7/2610电动车电子防盗方案基本原理电子防盗的优点和必要性电子钥匙的发行和管理基于1-Wire器件的电子防盗方案2023/7/2611电动车电子防盗方案基本原理来自成熟的汽车电子防盗思想和应用电子钥匙提供一串唯一的系列ID码电动车在内部保存授权的电子钥匙ID码电动车启动时，读入电子钥匙ID与内部预存ID码进行比对，如果匹配，则允许电动车启动；否则，禁止启动电动车，并发出报警。2023/7/2612电动车电子防盗方案电子防盗的优点和必要性电子钥匙提供唯一的、不可更改的ID码，保证了互不重复，解决了机械钥匙由于组合有限而导致的互开问题；由于没有电子钥匙就无法启动电动车，在一定程度上打击了盗窃行为；基于电子钥匙ID，可以建立一个产品和用户的数据库，如包括生产日期、保修期、维修记录、车主信息等，便于产品和客户售后服务管理；由于电动车内保存有电子钥匙ID，可以作为电动车身份，由此对应车主身份，便于车辆丢失后确认车主身份。2023/7/2613电动车电子防盗方案电子钥匙的发行和管理考虑系统管理和应用的安全性，分为三个等级：工厂级管理钥匙（或设备）、用户级管理钥匙、用户级使用钥匙，逐级向下授权。工厂级管理钥匙或设备为每辆电动车发行用户级管理钥匙当用户级钥匙都丢失时，也只有使用工厂级管理钥匙，才能配制新的用户级管理钥匙不同的生产厂家分配不同的工厂级管理钥匙，以便于电动车控制器生产厂家管理其生产电动车的用户2023/7/2614电动车电子防盗方案用户级管理钥匙为对应的电动车授权配制用户级钥匙在使用钥匙丢失或用户想增加使用钥匙时，用户可使用该钥匙，按照指定的方法，自行配制新的使用钥匙用户级使用钥匙用户平常使用的钥匙*这里仅为了方案说明方便，才引入了用户级管理和使用钥匙的概念。实际上，完全可以让用户级钥匙互为管理，以方便用户使用。2023/7/2615电动车电子防盗方案基于1-Wire器件的电子防盗方案理想的用户级电子钥匙ID---DS2401全球唯一、不可更改的64位ROMID码最少的电气和物理连接---1-Wire!,极大地简化了机械设计、提高了可靠性最简单的接口方式，不增加现有电动车控制器的硬件成本CRC-8校验方式，保证ID码传输的完整性更低成本的用户级钥匙ID解决方案uCPIOVPURPU1-Wire2023/7/2616电动车电子防盗方案工厂级用户管理钥匙或设备DS2431/DS2502工厂激光刻度的、唯一的64位ROMID码1024位数据存储器，存储相关的数据和授权信息结合自定义或公开的安全算法（如SHA-1），防止非法复制，并验证数据的完整性内部包含用户代码，以便管理不同的电动车生产用户更高的ESD保护低成本的工厂级用户管理钥匙或设备解决方案2023/7/2617电动车电子防盗方案工厂级用户管理钥匙或设备（续）DS2432工厂激光刻度的、唯一的64位ROMID码1024位EEPROM数据存储器，64-位用户自定义密码内置安全散列算法SHA-1，防止非法复制，并验证数据的完整性内部包含用户代码，以便管理不同的电动车生产用户更高安全性的工厂级用户管理钥匙或设备解决方案2023/7/2618程序代码保护方案基于电子钥匙ID的程序代码保护在控制器内增加程序代码保护2023/7/2619程序代码保护方案基于电子钥匙ID的程序代码保护基于工厂级管理钥匙/设备由于工厂级管理钥匙只提供给授权的电动车生产厂，而没有该管理钥匙将无法为电动车配制用户级钥匙，避免了程序代码的非法拷贝DALLAS提供定制的ROMID产品，基于该定制产品的用户级电子钥匙ID，为程序代码提供额外的保护功能。定制数据格式见附录B。2023/7/2620程序代码保护方案在控制器内增加程序代码保护对于微处理器内部不包含可编程存储器(EEPROM或flash),建议采用1-Wire存储器,除完成数据存储功能外,将由此增加程序代码保护功能DS2431,64-bitROMID+1024位EERPOM基于用户自定义算法更高的ESD保护增强的数据通信接口,以抑制电源噪声和电磁干扰的影响低成本的安全存储器2023/7/2621电子钥匙的设计和发行两种电子钥匙设计方式机电一体的智能电子钥匙独立的电子钥匙两种电子钥匙的发行方式基于控制器的电子钥匙发行基于PC或其它专用设备的电子钥匙发行2023/7/2622电子钥匙的设计和生产两种电子钥匙设计方式机电一体的智能电子钥匙基于传统的机械锁和钥匙在机械钥匙的尾部开一个小孔,并嵌入安装有DS2401的PCB板,在末端增加一个与1-Wire数据线连接的机械触点,其它钥匙金属部分与地线连接,最后将末端塑封起来钥匙插入时,原有的钥匙和锁芯与车架地电位相连,提供了微处理器和DS2401的地线连接;同时,在锁芯口外增加一个和钥匙末端接触的一个金属环,微处理器的一条I/O线和此环连接,提供了1-Wire数据线的接口连接2023/7/2623电子钥匙的设计和发行独立的电子钥匙不依赖于机械钥匙结构,使机械设计更简单,甚至可以去掉原有的点火机械钥匙DALLAS的标准电子钥匙和接口DS1990A,标准的iButton封装DS9092L,标准的iButton读写端口DS9093R,标准的iButton携带配件用户自定义DS9092L2023/7/2624电子钥匙的设计和发行两种电子钥匙的发行方式基于电动车控制器的电子钥匙发行在工厂级钥匙授权下,可以每辆电动车配制用户级管理和使用钥匙用户可以基于电动车的管理或使用钥匙,为该电动车配制更多的使用钥匙,但不可以为其它车辆配制电子钥匙电动车微处理器工厂级管理钥匙或设备用户级管理钥匙用户级使用钥匙2023/7/2625电子钥匙的设计和发行两种电子钥匙的发行方式基于PC或其它专用设备的电子钥匙发行如果电动车控制器采用DS2431作为数据存储器,则无须微处理器上电,即可通过PC或用户定制的设备写入用户级电子钥匙ID信息如果采用其它数据存储器,则需要微处理上电,完成电子钥匙ID的写入操作是否需要1-Wire适配器取决于所使用的硬件和平台PC或其它专用设备(包含工厂级管理钥匙信息)用户级电子钥匙ID(DS2401)电动车微处理器(DS2431)1-Wire适配器(DS9097U或DS9490)1-Wire2023/7/2626电动车的电源解决方案MAX5033---高达76输入、500mA的DC-DC开关降压转换器7.5V~76V的电源输入范围94%的电源转换效率350uA的静态工作电流125kHz的开关工作频率500mA的电流输出能力3.3V、5V或最高13.2V的可调输出2023/7/2627电动车的电源解决方案MAX5023/4---高达65输入、150mA的线性稳压器60uA的静态工作电流热过载和短路保护1.5W的最大热功耗承受能力上电复位和“看门狗”功能2023/7/2628总结1-Wire产品提供了一种低成本、高可靠性的电动车电子防盗和程序代码保护方案Dallas/Maxim还提供了性能更好的电源解决方案2023/7/2629附录A：方案相关的1-Wire产品介绍---SHA-1计算模型2023/7/2630附录B：用户定制ROM的格式8-BIT48-BITCRCFAMILYCODESERIALNUMBER8-BITCustomID(12-bits)User-Defined(8-16bits)UniqueSerialization(20-28bits)FC(8-bits)ForcustomROMpartstheMSBofthisbytewillalwaysbesetto1btoprovideancustomindication.20,24,or28bitserialnumberthatwillbeuniquerelativetoeachcustomdevicedefinition.ThebitlengthdependsonthenumberofbitsusedbytheUserDefinedSubfield.User-DefinedSubfieldvalue:8,12,or16bits.Thisisacustomerdefinedstaticvaluethatcanbeusedtoprovideanindicationofmodeltype,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