一种基于数据加密的通讯模块及通讯方法

1.一种基于数据加密的通讯模块，其特征在于：包括：主控电路(1)、通讯电路(2)、存储
电路(3)、接口电路(4)、电源电路(5)和加解密电路(6)；
所述加解密电路(6)内设置有加解密算法，所述存储电路(3)内设置有设备密钥、安全
密钥，以及用于存储数据的临时分区和安全分区；
所述主控电路(1)分别与所述加解密电路(6)、所述存储电路(3)双向连接；所述存储电
路(3)与加解密电路(6)双向连接；
所述主控电路(1)通过接口电路(4)与用户数据(7)进行数据交互；所述主控电路(1)通
过通讯电路(2)与外部设备(8)通讯连接；
所述电源电路(5)为整个通讯模块提供电源供给。
2.根据权利要求1所述的一种基于数据加密的通讯模块，其特征在于：还包括：时钟电
路(9)；
所述加解密电路(6)包括：随机数生成电路(601)、密钥生成电路(602)和编解码电路
(603)；
所述时钟电路(9)的输入端与主控电路(1)的输出端电连接，所述时钟电路(9)的输出
端与随机数生成电路(601)的输入端电连接；
所述随机数生成电路(601)的输出端与密钥生成电路(602)的输入端电连接；
所述密钥生成电路(602)的输出端与存储电路(3)的输入端电连接；
所述编解码电路(603)的输入端与存储电路(3)的输出端电连接，所述编解码电路
(603)的输出端输出加/解密后的数据至存储电路(3)的安全分区内。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据加密的通讯模块，其特征在于：所述时钟电路
(9)包括：时钟唤醒电路(901)和时钟信号电路(902)；
所述时钟唤醒电路(901)的输入端与主控电路(1)的输出端电连接，所述时钟唤醒电路
(901)的输出端与时钟信号电路(902)的输入端电连接，所述时钟信号电路(902)的输出端
输出时钟脉冲信号至随机数生成电路(601)。
4.根据权利要求1所述的一种基于数据加密的通讯模块，其特征在于：所述主控电路
(1)和接口电路(4)之间设置有电平转换电路。
5.根据权利要求1所述的一种基于数据加密的通讯模块，其特征在于：所述存储电路
(3)包括：可读写存储器、只读存储器、随机存储器，所述设备密钥设置在只读存储器中，所
述安全密钥设置在可读写存储中，所述存储数据的临时分区和安全分区设置在可读写存储
器中。
6.根据权利要求2所述的一种基于数据加密的通讯模块，其特征在于：所述主控电路
(1)包括型号为STM32f103RET6的微控制器U1，所述微控制器U1的TX引脚与通讯电路(2)的
TXD引脚相连，所述微控制器U1的RX引脚与通讯电路(2)的RXD引脚相连；
所述微控制器U1的USART‑TX引脚与接口电路(2)的TXD引脚相连，所述微控制器U1的
USART‑RX引脚与通讯电路(2)的RXD引脚相连；
所述微控制器U1的PB9引脚与时钟电路(9)的输入端；
所述微控制器U1的PA0引脚与存储电路(3)的SCL引脚相连，所述微控制器U1的PA1引脚
与存储电路(3)的SDA引脚相连。
7.根据权利要求6所述的一种基于数据加密的通讯模块，其特征在于：所述时钟唤醒电
路(901)包括：电阻R1、电阻R2、电阻R3和三极管Q1，所述电阻R1的一端与主控电路(1)的输
出端电连接，所述电阻R1的另一端分别与电阻R2的一端、三极管Q1的基极相连，所述电阻R2
的另一端与三极管Q1的发射极连接后接地，所述三极管Q1的集电极与电阻R3的一端连接后
与时钟唤醒电路(901)的输出端端电连接，所述电阻R3的另一端与电源电路(5)的电源输出
端VCC相连。
8.一种基于数据加密的通讯方法，其特征在于：包括：内置通讯模块的服务器，以及与
服务器进行数据交互的外部设备，所述通讯模块为权利要求1至7任一所述的通讯模块；
所述通讯方法包括如下步骤：
S10，外部设备向服务器发送配对请求；
S20，服务器的主控电路接收外部设备配对请求后，读取存储电路中的设备密钥后，进
行配对验证，并返回配对结果；主控电路根据配对结果，与外部设备建立/断开通讯连接；
S30，建立通讯连接后，外部设备与服务器建立数据交互通道：主控电路判断当前任务
状态，若任务状态为接收文件状态，则执行步骤S40，若任务状态为发送文件状态，则执行步
骤S60；
S40，主控电路接收外部设备上传的数据文件，对数据文件进行解密；具体包括：
S40‑1，主控电路将接收的数据文件发送至存储电路的临时分区；
S40‑2，加解密电路对该数据文件进行解密处理，形成解密数据；
S40‑3，加解密电路将解密数据发送至存储电路的安全分区内进行存储；
S40‑4，主控电路将安全分区内的解密数据通过接口电路发送至服务器；
S60,主控电路接收服务器发送的用户数据，对用户数据进行加密；具体包括：
S60‑1，主控电路接收服务器发送的用户数据，并将该用户数据发送至存储电路的临时
分区；
S60‑2，加解密电路读取存储电路中的安全密钥后,对该用户数据进行加密处理，形成
加密数据；其中所述加密数据包括：文件基本信息、加密密钥和加密文件信息；
S60‑3，加解密电路将加密数据发送至存储电路的安全分区内进行存储；
S60‑4，主控电路将安全分区内的加密数据通过通讯电路发送至外部设备。
9.根据权利要求7所述的一种基于数据加密的通讯方法，其特征在于：所述步骤S60，主
控电路接收服务器发送的用户数据，对用户数据进行加密，之前还包括：
S50，激活时钟电路，并使时钟电路产生时钟变化信号，以生成安全密钥；具体包括：
主控电路发送时钟触发信号至时钟电路；
时钟电路输出时钟变化信号至密钥生成电路；
随机数生成电路根据时钟变化信号生成随机数；
密钥电路根据随机数生成加密安全密钥；
将加密安全密钥发送至存储电路进行存储。
10.根据权利要求7所述的一种基于数据加密的通讯方法，其特征在于：所述步骤S10，
外部设备向服务器发送配对请求；具体包括：
S10‑1，外部设备以自身的设备名称作为基础KEY，并向外发出广播连接请求；
所述步骤S20，服务器的主控电路接收外部设备配对请求后，读取存储电路中的设备密
钥后，进行配对验证，并返回配对结果；主控电路根据配对结果，与外部设备建立/断开通讯
连接；具体包括：
S20‑1，主控电路获取外部设备的基础KEY，判断其是否为合法的设备，若是，与外部设
备建立通讯连接，并执行步骤S20‑2；否则，与外部设备断开通讯连接,并在间隔一端时间
后，重新执行步骤S20‑1；
S20‑2，主控电路将基础KEY、连接时间以及设备密钥运算生成基础密钥，并将基础密钥
作为解密安全密钥存储至存储电路进行保存；
S20‑3，主控电路将基础密钥发送至外部设备，以使外部设备根据基础密钥生成加密后
的数据文件。

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