使用单片机实现即时的加密通信

使用单片机实现即时的加密通信

作者：黄俊礼，朱大庆，张明雷

单位：一系四队

摘要

随着单片机越来越广泛的应用，单片机的技术越来越成熟。本文使用C51系列的单片机来实现加密的语音通信。首先是使用模数转换把语音信号转换为数字信号，然后用单片机对数字信号进行处理，采用汇编语言对信号进行DES 加密，最后用串口输出；接收方收到串行数据后，解密输出，然后进行数模转换，经过放大后还原成语音信号。

Abstrac

The technology of MCU system is much more mature today. In this project, I use MSC-51 singlechip to design encrypted communication system which is based on voice in time. The schematic of project includes four parts: A/D convertion, D/A convertion, encrypted by software, transported in serial port. The arithmetic of encryption is DES(Data Encryption Standard) which is written by assemble language.

关键词：DES加密；即时通信；串行通信

一．硬件组成部分

1，电路图

2，工作原理

（1）A/D转换部分

（语）音频信号通过电位器的调节，传至模/数转换芯片ADC0809的第一路输入口，编码地址ABC为000表明选择IN0作为输入，其他7路输入均接地以防止干扰。由单片机AT89S52的ALE为ADC0809提供时钟信号，并由WR对ADC0809的模数转换进行控制，转换后的8位数据传至AT89S52的P0口。（2）单片机部分

采用12M的时钟信号,图中的开关为复位开关.当接收到ADC0809的信号后,存在寄存器中,当采样达到64bit位时，对其进行DES加密，加密后的数据由串口输出。（具体的DES见后面的软件设计部分）。

（3）D/A转换部分

P1端口的数据传至DAC08032的输入口，由DAC0832的接法可知这里是即时地把数字信号转换为模拟信号。模拟信号通过双运放4558放大后驱动扬声器。

（4）串口通信电平转换电路

为了把单片机的TTL电平转换为传输的RS232C电平，这里采用了一片MAX232，电平转换后采用串口传输。使用此单元电路的目的是增加通信距离。

二．软件组成部分

DES算法是一种通用数据加密标准，用于加密关键而非保密的信息。通过汇编语言编写DES加脱密过程下载到单片机中实现一些简单信息的模数转换后加脱密，既灵活多变，又方便经济。

DES明文分组为64bit密钥分组为64bit。将64bit明文经IP置换后分为两组，每组32bit.每次加密一组轮换加密，对一组进行E盒，P盒运算后与另外32bit 异或即可，脱密是加密的逆过程。

通过分析DES加密过程实现IP，IP逆，E盒与P盒较为容易，难点在于S盒变换，另外密钥的生成可以通过对方约定同一固定密钥后，固化在单片机程序存储器。

下图为DES的加密过程

64比特明文X

初始置换L0R0=IP（X）

L0 R0

K1 +

f

L15=R14R15=L14○+f(R14,K15)

K16 + f

L16=R15 R16=L15○+f(R15,K16)

终置换C=IP-1（R16L16）

输出64比特密文

一、在单片机中内部RAM 的地址为20H~2FH 的一般可按们寻址，位地址00H~7FH128bit 位具体实现的算法及了程序编写思路过程如下，另附原代码IP 置换即将明文的64bit 分组按下表排列。

IP

R(32bit)

E 置换

+

Ｓ１盒

Ｓ８盒

Ｐ置换(32bit)

K(48bit)

64

636261605958575655545352515049484746454443424140393837363534333231302928272625242322212019181716

151413121110987654321

7

15233139475563513212937455361311192735435159191725334149578

16243240485664614223038465462412202836445260210182634425058

IP:入口寄存器：（MSB ）27 26 25 24 23 22 21 20（LSB ），

出口寄存器：（MSB ）2F 2E 2D 2C 2B 2A 29 28（LSB ） MOV C,06H; MOV 7FH,C;

MOV C,0EH; MOV 7EH,C; 重 复

MOV C,31H; MOV 41H,C;

MOV C,39H; MOV 40H,C;

二、经IP 置换后明文从第一位至第64位依次存放在寄存器2F ，2E ，2D ，2C ，2B ，2A ，29，28中，即位地址7FH~40H 中，可对地址中数据按位变换传送到地址00H~2FH 中E

盒扩展映射。

32

3130292827262524232221201918171615141312

11109

87654321

E

2824201612843232313029282726252423222120191817161514131211109

876543211

2925211713

95

E:

MOV C ， 40H MOV 00H ，C

MOV C ，5FH MOV 01H ， C

重 复

MOV C ， 40H MOV 2EH ，C MOV C ， 5FH MOV 2FH ， C

三、○

1异或子程序（32位） 入口寄存器：27 26 25 24 3F 3E 3D 3C ，