一種基于STM32的加密錄音筆設(shè)計(jì)

　　3.1 底層驅(qū)動(dòng)程序

　　S7M32控制器通過SPI接口對VS1003錄音芯片進(jìn)行寄存器配置，然后進(jìn)行數(shù)字音頻數(shù)據(jù)的傳輸，經(jīng)加密處理后將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到SD卡中，上位機(jī)通過USB接口直接對存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫操作，以方便加密錄音文件的拷貝。系統(tǒng)使用VS1003，采樣率為8 kHz，采樣位數(shù)為16 bit，其配置流程如圖7(b)所示。STM32為USB開發(fā)工具集提供了完整且經(jīng)過認(rèn)證的固件包，從而可輕易實(shí)現(xiàn)對各類USB固件的開發(fā)。其中包括：用于普通設(shè)備管理任務(wù)的控制傳輸、批量傳輸、中斷傳輸以及同步傳輸。USB接口配置流程如圖7(c)所示。

　　3.2 TEA加密程序

　　為滿足實(shí)時(shí)加密的要求，本文采用基于TEA的加密算法。TEA是一種小型的對稱加解密算法，支持128位密鑰，該加密算法的優(yōu)點(diǎn)是速度快、效率高。為避免for循環(huán)和除法運(yùn)算，采用升級版的TEA加密算法，通過對加密算法的更改，可一次加密512 Byte，符合Flash一頁扇區(qū)的存儲(chǔ)大小。TEA加密算法通過加密輪數(shù)來保證數(shù)據(jù)的可靠性，程序采用12輪加密，故具有較高的可靠性。

　　算法的主要思想是將輸入的512 Byte明文數(shù)據(jù)進(jìn)行分組，得到每組32 bit，共128組的數(shù)組V0，V1，…，V127，并對128位密鑰進(jìn)行分組得到4組32 bit的數(shù)組K0，K1，K2，K3，然后將每組數(shù)據(jù)Vj進(jìn)行加MX運(yùn)算，共進(jìn)行128次，完成一輪加密。密鑰常量設(shè)置為

　　unsigned char TEA_key[16]={0x01，0x02，0x03，0x04，0x05，0x06，0x07，0x08，0x09，0x0A，0x0B，0x0C，0x0D，0x0E，0x0F，0x10};

　　TEA加密算法流程如圖8所示。

　　其中，Delta的初始值為0x9E3779B9，Delta值的不斷變化使得每輪的加密均有所不同。TEA解密算法是加密的逆運(yùn)算，對加密后的wav文件進(jìn)行解密處理，本文使用C#編寫解密界面。

　　4 實(shí)驗(yàn)仿真

　　打開電源開關(guān)，狀態(tài)指示燈閃爍一次;使用錄音中間“一鍵錄音”按鍵，錄音指示燈常亮;再次按鍵時(shí)錄音指示燈熄滅，停止錄音。本文使用音頻處理軟件Cool Edit Pro進(jìn)行波形觀察，加密的錄音源文件和解密后的波形文件如圖9所示。

　　通過音頻信號的波形對比可看出，加密后的音頻信號波形是完全隨機(jī)的亂碼，語音播放時(shí)呈噪音狀態(tài)，解密后的音頻文件聲音還原性良好。

　　5 結(jié)束語

　　系統(tǒng)使用VS1003、STM32等器件實(shí)現(xiàn)一鍵錄音加密錄音筆的設(shè)計(jì)，USB從控制器與PC機(jī)進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。數(shù)字錄音技術(shù)是現(xiàn)代數(shù)字信號處理的重要組成部分，其融合了音頻數(shù)據(jù)采集與傳輸、音頻數(shù)據(jù)處理以及嵌入式等多種技術(shù)，具有廣闊的應(yīng)用前景。