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摘要：随着大规模集成电路制造技术的不断发展，推动了单片机技术的发展，奠定了机电一体化的基础。机电一体化，从系统的角度，综合运用机械技术、微电子技术、自动控制技术、计算机技术、接口技术、信息技术和集成技术等软件编程，特别是微机已越来越广泛应用于机械产品和生产过程控制，使机器的有机结合，电，成为机电一体化技术。基于单片机技术的机电一体化技术，自动化水平显著提高，机电一体化水平更加稳定和深入。同时，随着单片机的广泛应用，机电一体化技术具有了更加智能化的特点。
关键词：单片机；机电一体化产品；加密技术
介绍了单片机控制机电产品的技术安全。加密技术的思想和硬件电路中的一些加密方法。目的是为保护产品开发者的利益提供有效的手段。
一、单片机的特点及在机电一体化系统中的作用
1.单片机的主要特点。单片微型计算机简称单片机，是将计算机的基本部件微型化，使之集成一块芯片上的微机。片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O、串行I/O、定时器/计数器、中断控制、系统时钟及系统总线等。单片机具有体积小、功耗低、功能强、性能价格比高、易于推广应用等显著优点。新型单片机可承担数据与数值分析、信号处理、机器人智能控制，以及图象处理等复杂任务。机电一体化应集机械电子于一体，从使用者角度看，机电一体化产品表现出高度的自动化、智能化、功能强大而且操作简便。从本质上看，机电一体化产品均应用微电子技术，使产品质量、性能、效率、节能等诸多方面具有较高的水平。
2.单片机技术在机电一体化技术中的作用。单片机具有全电脑功能，且体积小、可靠性高、价格便宜、简单易学和开发应用方便，深受广大科技人员的欢迎。单片机具有众多的I/O口线，丰富的操作指令，较强的逻辑能力，特别适用于各类机电一体控制系统。主要有以下方面：过程控制、数据采集、智能化仪器仪表、机电设备的现代化改造等。将单片机应用于机电一体化系统，有利于提高有利于提高设备的自动化水平及可靠性，有利于降低生产成本。
二、加密技术的基本思路
加密的基本思路就是在硬件和软件两方面采取合理、行之有效的方法增加其解密的难度，防止硬件原理被分析、测试和软件被破译。但对于单片机系统而言，其软件毕竟是以目标代码（机器语言）的形式存放于存储器中，可以通过反汇编的手段读取后想办法进行破译。因此，它不象通用微机那样，可以完全从软件上加密。单片机系统的加密技术必须采用软，硬结合的方法加以实现，并最终取决于硬件加密手段。在机电一体化产品的控制系统设计阶段，就应根据实际产品的功能和特点。对控制电路通盘考虑，选择力所能及的加密措施，使开发出的产品降低被仿制的可能性，或增加仿制的成本和难度，从而让仿制者望而却步，达到保护技术秘密的目的。
三、单片机系统硬件加密方法
采用硬件的措施，对存放在EPROM中的软件进行加密的方法，称为硬件加密技术。就具体的产品而言，加密方法可以灵活多样，但主要侧重于以下两方面：a.采用硬件手段来改变软件运行的硬件环境使得软件离开这种硬件环境便不能正常运行。b.软件加密算法的硬件实现。
1.总线交叉法。（1）数据总线交叉法。其交叉换位的规律是其中i和j之间的关系可以根据需要任意指定。这种加密方法的实质是将目标代码（机器语言）中每字节的位序进行某种交换，以使仿制者在采用常规反汇编方法时只能得到随机机器码，从而代码可读性变差。（2）地址总线交叉法。其交叉换位的规律是A与A，由于地址总线的位序发生了变化，必将使单片机执行程序时目标代码的读出不是按照常规的顺序单元来进行，从而达到加密的目的。其原理如图1中连线②所示。
3.利用异或技术实现加密.设Di为明文程序代码序列，为固化于EPROM中的密文程序代码序列，K为产品设计人员选择的二进制代码（密钥），若有加密过程D=。则解密过程为为了进一步提高系统的加密程度，可以为每个明文代码字节都设置1个不同的密钥，分别利用2片存储容量相同的EPROM来存放密文代码和密钥，单片机在某一时刻同时打开2片EPROM，将其内容通过GAL芯片的逻辑异或运算后成为明文代码。如果源程序明文字节数为m，则密钥码的有效组合状态为255种，在理论上足以防止解密者进行穷尽攻击。值得注意的是，根据异或运算的特性，并不需要将密文代码和密钥分开存放于2片EPROM中，可以相互交叉存放，如果再结合给出的其他加密方法，那么对于单片机控制系统来说是十分安全可靠的。
4.利用自带EPROM的单片机加密近年来，某些生产厂家推出了一些片内含有EPROM的单片机芯片，用户可以借助其内部加密系统，对片内EPROM中的程序进行加密处理。如果内置4KEPROM的8751H单片机具有1个锁定位，对其编程后可以防止以任何方式访问内部EPROM，而87C51，8752BH等单片机具有二级程序保护功能，其加密系统由32个字节的加密阵列和2个锁定位构成，选择相应的加密方式后，可保护内置EPROM中的程序代码被非法拷贝，达到加密的目的。
5.总线烧毁法。产品设计时，在单片机硬件系统中要预留出至少一位I／O口线不用（如89C51的P3．0等），在编写程序时依照该位口线的结构特性将其置为1或
0，待程序烧录进单片机芯片后，再将该I／O口线加入与其输出相反的电平使其烧毁而丧失输出能力，从而实现单片机系统的加密。
6.印刷线路板上的加密措施。布线时，在可能的情况下将各功能模块打乱，尽量在元器件下面走线或进行分支；关键器件必须擦除或修改其表面型号；元器件最好直接焊死在线路板上，防止被拆下测试；关键电路也可用环氧树脂等难熔物灌封成为“黑匣子”，防止非法拆卸等。
7.采用ASIC技术进行控制系统的再集成。芯片制造厂家可以根据企业的产品设计和功能需求，灵活地通过LSI自动设计工具制成特定用途的集成电路，并且设计内容不公开，为企业保守技术秘密。这既可以简化电路，避免采用通用器件带来的功能限制和浪费，又有利于提高产品的保密性，增强其竞争能力。
总之一项加密技术的成功与否，取决于当时的解密手段，就任何加密技术而言，在理论上都并非绝对保险，并且加密效果越好，往往硬件就越新型、复杂、反常规，因此，在研究加密方法的时候，一定要考虑其实现的可能性，同时往往要在加密技术的保密性和硬件实现的复杂程度之间进行折中的选择。
参考文献：
[1]赵胜．基于单片机的高新技术产品加密方法探讨．2017
[2]高文焕．单片机控制的机电一体化产品硬件加密技术.2017.