基于EZ-USB的安全U盘的设计与实现

论文摘要

随着电子信息技术的发展,U盘因其体积小巧、成本低廉、存储数据量大等诸多优点而被广大用户认可使用,但随之而来的U盘安全问题却逐渐凸显。本课题主要通过通过固件程序将U盘描述为一个复合型USB设备,进而实现对U盘的安全控制和管理。课题基于Cypress公司的EZ-USB系列中的cy7c68013芯片作为U盘的主控芯片。该芯片集成了USB控制芯片及一个增强的51核,比普通的USB控制芯片和主控制芯片分别独立更安全可靠,具有硬件资源丰富且价格低廉的优点。Nada flash芯片选取三星公司的K9F2G08U0A芯片,它具有读写速度快、寿命长及稳定性好的特点。本文在深入研究USB协议和海量存储设备使用的SCSI协议的基础上,实现了系统需求中的全部功能。课题重点讨论了USB复合型设备的实现过程;并利用主控芯片的GPIF控制器大大提高了flash的读写速度;同时将管理软件烧入U盘独立逻辑区,使之独立于主机操作系统运行,确保了管理软件自身的安全。本课题开发的安全U盘在具有体积小,成本低,操作方便的先进性;在加入了安全控制的同时仍然可以保证高速读写的先进性;对二次开发提供了接口和技术支持,比普通安全U盘在市场方面更具有优势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题来源
• 1.2 研究背景及意义
• 1.2.1 研究背景
• 1.2.2 研究意义
• 1.3 国内外研究现状
• 1.3.1 目前国外安全U 盘研究现状
• 1.3.2 目前国内安全U 盘研究现状
• 1.4 主要工作和最终目标
• 1.4.1 主要工作
• 1.4.2 最终的目标
• 1.5 论文的组织结构
• 第二章 知识背景及关键技术
• 2.1 USB 概述
• 2.1.1 USB 协议概述
• 2.1.2 USB 连接模型
• 2.1.3 USB 电气特性
• 2.1.4 USB 插入检测
• 2.1.5 USB 设备枚举
• 2.1.6 USB 描述符
• 2.2 USB 海量存储设备
• 2.2.1 海量存储传输协议
• 2.2.2 SCSI 协议
• 2.3 关键技术
• 2.3.1 基于GPIF 的外设高速读写
• 2.3.2 基于双接口USB 设备的安全控制机制和唯一ID 绑定
• 2.3.3 内嵌独立安全管理软件
• 2.4 小结
• 第三章 总体设计方案
• 3.1 需求分析
• 3.2 固件框架模块
• 3.2.1 功能描述
• 3.2.2 固件工作流程
• 3.3 FLASH 读写模块
• 3.3.1 功能描述
• 3.3.2 写扇区流程图
• 3.3.3 读扇区流程图
• 3.4 协议解析模块
• 3.4.1 功能描述
• 3.4.2 协议解析流程图
• 3.5 安全控制模块
• 3.5.1 功能描述
• 3.5.2 安全控制流程图
• 3.6 上位机驱动模块
• 3.7 用户管理界面模块
• 3.7.1 功能描述
• 3.7.2 登录流程图
• 3.8 硬件属性介绍
• 3.8.1 主控芯片
• 3.8.2 Nada flash 介绍
• 3.9 小结
• 第四章 系统软件实现
• 4.1 安全U 盘开发平台
• 4.1.1 系统硬件平台
• 4.1.2 系统软件平台
• 4.1.3 开发工具
• 4.2 模块实现
• 4.2.1 固件框架模块
• 4.2.2 FLASH 读写模块
• 4.2.3 协议解析模块
• 4.2.4 安全控制模块
• 4.2.5 上位机驱动模块
• 4.3 小结
• 第五章 项目测试
• 5.1 测试环境
• 5.2 测试目标
• 5.3 测试结果
• 5.3.1 U 盘被识别为2 个独立逻辑块
• 5.3.2 U 盘扇区正确读写
• 5.3.3 U 盘提交数据检测
• 5.3.4 读写性能
• 5.4 小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 论文工作总结
• 6.2 研究工作的展望
• 致谢
• 参考文献