基于ARM內(nèi)核STM32的數(shù)字加密錄音筆的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

　　隨著電子產(chǎn)品對(duì)數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的需求廣泛應(yīng)用，語音信息的保密性也成為信息處理領(lǐng)域的一個(gè)重要研究方向。模擬音頻信號(hào)的數(shù)字化過程包括采樣、量化和編碼等，數(shù)字信號(hào)具有抗干擾能力強(qiáng)、信號(hào)動(dòng)態(tài)范圍大（S/N》90dB） 以及可進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮的特點(diǎn)。數(shù)據(jù)加密是由加密密鑰和加密算法將明文數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為沒有固定意義的密文; 數(shù)據(jù)解密即是由解密密鑰和解密算法將密文恢復(fù)為明文。

　　系統(tǒng)使用基于ARM 內(nèi)核的STM32 處理器執(zhí)行加密算法和系統(tǒng)的協(xié)作控制。采用TEA加密算法對(duì)接收到的音頻數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)加密，加密后的語音數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到外部SD 中，并可將語音文件通過USB 接口傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行解密處理。劉中設(shè)計(jì)完成了數(shù)字錄音模塊和STM32 外圍配置的硬件電路;PCB 布局布線;編寫加密錄音筆軟件，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字錄音筆的數(shù)據(jù)加密與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。

　　1系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

　　系統(tǒng)硬件電路主要分為數(shù)字錄音模塊和STM32 處理器模塊兩部分，如圖1所示。數(shù)字錄音模塊負(fù)責(zé)模擬音頻信號(hào)捕獲和信號(hào)采樣、量化以及編碼處理;處理器模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的加密運(yùn)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及系統(tǒng)的整體控制。

　　語音信號(hào)通過麥克風(fēng)輸入后進(jìn)行數(shù)字錄音，數(shù)字錄音電路包括濾波器網(wǎng)絡(luò)、增益放大和語音處理3 部分。由于系統(tǒng)要求盡可能減小PCB 板面積，所以本文選擇能同時(shí)滿足增益放大、A/D 采樣以及編碼處理的錄音芯片VS1003。STM32 處理器模塊負(fù)責(zé)加密算法的執(zhí)行和系統(tǒng)的協(xié)作控制。VS1003 將采集到的數(shù)據(jù)通過SPI 接口實(shí)時(shí)傳輸?shù)絊TM32 進(jìn)行加密處理，并將加密后的密文數(shù)據(jù)通過另一個(gè)SPI 接口存儲(chǔ)到外部容量為2GB 的SD 卡中。