专利名称：安全平板计算机的内外网隔离切换器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及计算机领域，更具体地讲，本实用新型涉及保护重要信息安全的一种特定的计算机部件，尤其是指一种安全平板计算机的内外网隔离切换器。在国际专利分类表中，本实用新型应该分为G06大类。
背景技术：
随着信息的飞速发展，移动办公已成为一项重要工作，几乎随时随地在办公。因为移动办公的兴起，自然对信息的安全、方便及舒适性也提出了新的要求，因此由便携式计算机逐渐发展为平板计算机，平板计算机的无线上网功能让使用者几乎不受时空的限制登陆互联网查询需要的信息，众所周知在互联网上很容易遭到攻击，黑客能轻而易举控制你的计算机，拿走你硬盘上他感兴趣的资料，这会使我们存放在平板计算机上的资料有很大的急 ^^ ο
实用新型内容本实用新型的目的在于针对目前平板计算机对信息安全防护的不足，提供能够有效解决上述难题的，使处理重要信息的硬盘与上互联网的硬盘采用物理隔离的，一种安全平板计算机的内外网隔离切换器。本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的所述的内外网隔离切换器包括USBtoRS232转换模块、看门狗模块、微控制器模块、电源控制模块；所述的USBtoRS232转换模块与所述的微控制器模块相互连接，所述的微控制器模块连接所述的电源控制模块，所述的微控制器模块连接所述的看门狗模块，所述的电源控制模块附有内网硬盘或外网硬盘；所述的USBto RS232转换模块附有USB总线；所述的电源控制模块附有网卡；所述的内外网隔离切换器的电路包括USB转RS232桥接芯片U1、微控制器芯片 U2、看门狗芯片U3、第四集成电路U4、第五集成电路TO，第一晶体管Q1、第二晶体管Q2，晶振 Yl，第一稳压二极管Dl、第二稳压二极管D2，发光二极管D3，第一电容Cl、第二电容C2、第五电容C5、第十电容C10、第i^一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、 第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、 第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻RlO和第十七电阻R17及接口 Pl ；所述的看门狗芯片U3的3脚、8脚分别接+5V，其4脚接GND，其7脚分别连接第三电阻R3的一端和所述的微控制器芯片U2的1脚-RST端；所述的第三电阻R3的另一端分别接所述的看门狗芯片U3的8脚和+5V ；所述的看门狗芯片U3的S0、SI、CS、SCK端分别依次连接所述的微控制器芯片U2的S0-14脚、SI-Il脚、CS-15脚、SCK-16脚；所述的第一电容Cl的一端和第二电容C2的一端同时接地，所述的第一电容Cl的另一端分别接晶振Yl的一端和微控制器芯片U2的4脚，所述的第二电容C2的另一端分别接晶振Yl的另一端和微控制器芯片U2的5脚；所述的第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端分别接+5V ；所述的第二电阻R2的另一端接所述的微控制器芯片U2的19脚一 Pl. 7， 所述的第四电阻R4的另一端接所述的微控制器芯片U2的18脚-Pl. 6 ；所述的第十七电阻 R17的一端接+5V，其另一端接所述的发光二极管D3的正极，而发光二极管D3的负极接所述的微控制器芯片U2的12脚-Pl. 0 ；微控制器芯片U2的20脚接+5V，其第10脚接地，其第七脚接RST#;由包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第五集成电路TO和第四集成电路U4 及其外围电路构成开关电路；所述的第十四电容C14的一端和第十五电容C15的一端分别接地，而所述的第十四电容C14的另一端和第十五电容C15的另一端都接所述的第五集成电路TO的1、2、3脚和内网硬盘电源的一端；所述第一晶体管Ql的G端接所述的微控制器芯片U2的18脚-Pl. 6，第二晶体管Q2的G端接所述的微控制器芯片U2的19脚-Pl. 7 ；所述第一晶体管Ql的D端接所述的第四集成电路U4的4脚，第二晶体管Q2的D端接所述的第五集成电路U5的4脚；所述第一晶体管Ql的S端接地，所述第二晶体管Q2的S端接地； 所述的第二稳压二极管D2的正极和所述的第九电阻R9的一端均接地，而所述的第二稳压二极管D2的负极和第九电阻R9另一端以及所述的第十电阻RlO的一端接所述的第五集成电路U5的4脚；所述的第十电阻RlO的另一端接+19V和第十三电容C13 —端，第十三电容 C13另一端接地；所述的第十六电容C16正端接第五集成电路U5的5、6、7、8脚和内网硬盘电源另一端，所述的第十六电容C16负端接地。所述的第十一电容Cll的一端和第十二电容C12的一端分别接地，而所述的第十一电容Cll的另一端和第十二电容C12的另一端接所述的第四集成电路U4的1、2、3和外网硬盘电源的一端；所述的第一稳压二极管Dl的正极和所述的第七电阻R7的一端均接地，而所述的第一稳压二极管Dl的负极和所述的第七电阻R7的另一端以及第八电阻R8 —端均接所述的第四集成电路TO的4脚；所述的第八电阻R8的另一端接+19V，所述的第十电容ClO的一端接地，所述的第十电容ClO另一端接 +19V ；所述的第五电容C5正端接第四集成电路U4的5、6、7、8脚和外网硬盘电源另一端，所述的第五电容C5负端接地；所述的USB转RS232桥接芯片Ul的3、4、5、7脚分别连接GND、DP、DM、+5V，所述的 USB转RS232桥接芯片Ul的第六脚连接第十七电容C17的一端，而第十七电容C17的另一端接地，所述的USB转RS232桥接芯片Ul的第七脚和第八脚均接+5V ；所述的微控制器芯片U2的2脚和3脚(RXD、TXD)分别连接所述的USB转RS232 桥接芯片的沈、25脚。由于本实用新型采用了上述的技术方案，所述的内外网隔离切换器包括 USBtoRS232转换模块、看门狗模块、微控制器模块、电源控制模块。因为内网和外网两个硬盘完全物理隔离，即使外网受到攻击，内网里面的信息不受任何影响，从而保证了存放在内网硬盘上的资料和重要信息的安全性和可靠性；同时又可以不受限制地登陆互联网。
以下结合附图对本实用新型扼要说明，其中附
图1是本实用新型的电路原理方框图。附图2-1是本实用新型的USB转RS232电路。
52-2是本实用新型的看门狗电路。附图2-3是本实用新型的微控制器电路。附图2-4是本实用新型的内网控制电路。附图2-5是本实用新型的外网控制电路。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明，其中附图1为实用新型电路原理方框图。从附图中可以看到所述的内外网隔离切换器包括USBtoRS232转换模块、看门狗模块、微控制器模块、电源控制模块；所述的USBtoRS232转换模块与所述的微控制器模块相互连接，所述的微控制器模块连接所述的电源控制模块，所述的微控制器模块连接所述的看门狗模块，所述的电源控制模块附有内网硬盘或外网硬盘；所述的USBto RS232转换模块附有USB总线；所述的电源控制模块附有网卡。结合附图1至附图2-5各图叙述本实用新型的工作原理及各部件的功能。对于USB to RS232转换模块由于51系列微控制器不支持USB总线，无法与计算机直接进行通信， 因此需要进行总线接口的转换，将USB总线接口转换为RS232总线接口。这样，当内外网隔离切换器通过USB总线与计算机相连后，对于计算机端来说，将会识别到一个RS232串口， 此时计算机就可以像操作主板本身串口一样对其进行操作。对于看门狗模块看门狗模块主要由看门狗芯片及外围电路组成。看门狗模块在电路上电时为微处理器提供复位脉冲， 微处理器内程序出现异常的时候，可以发出复位脉冲，使系统强行复位，以保证微控制器工作的可靠性；同时看门狗芯片内置的E2PROM存储了内外网切换的状态数据，以保证计算机关机或重启后进入已经设置过的切换状态，其内部E2PROM数据的读写，由微控制器通过SPI 总线控制。对于微控制器模块微控制器模块主要由微控制器及相关外围电路组成。微控制器用于接收计算机发送过来的内外网切换状态数据，同时微控制器可及时把接收到的内外网切换状态数据通过SPI总线保存在看门狗芯片的E2PROM中；微控制器Pl. 0外接有LED 指示灯，用于指示内外网的状态(外网时常亮，内网时灭)。对于电源控制模块电源控制模块主要用于控制内外网硬盘电源的通断。微控制器的PI. 6、P1. 7端分别用于控制外网硬盘电源、内网硬盘电源。当内外网切换状态数据为外网时，微控制器的Pl. 6输出为0(低电平)、P1. 7输出为1 (高电平)、P1. 0输出为0(低电平)，此时接外网硬盘电源的MOSFET导通，接内网硬盘电源的MOSFET截止，外网硬盘电源开启，内网硬盘电源关闭，LED指示灯点亮；内外网切换状态数据为内网时，微控制器Pl. 6输出为1(高电平)，Pl. 7输出为0(低电平)，Pl. 0输出为1 (高电平)，此时接内网硬盘电源的MOSFET导通，接外网硬盘电源的 MOSFET截止，内网硬盘电源开启，外网硬盘电源关闭，LED指示灯灭。所述的内外网隔离切换器主要解决了在同一台计算机上，不但可以上互联网，也可以处理重要的涉密信息。在实现的方法上采用两块硬盘，一块为专供处理重要信息使用的内网硬盘，另外一块作为上外部互联网使用的外网硬盘，两个硬盘分别使用两个操作系统，彼此没有物理连接，即使外网硬盘遭到了黑客的攻击，其拿到的也只是从外网上下载的公用的信息，不存在重要的涉密信息。计算机在内网硬盘工作的时候，互联网连接功能都不能使用，因此保证了不管黑客使用什么方法都不能攻击到内网硬盘的数据，而外网可以通过任意方式登陆到互联网上。在同一时间只有一个硬盘是连通的，保证了内网重要信息的
6安全性。计算机在进行内外网切换时，会自动刷新计算机的内存和显存，并且会检查光驱和USB接口上的移动存储设备，如果有光盘和USB存储设备，系统会提示你将此存储设备取出，然后才能进行转换。其工作过程为当系统加电开启后，内外网隔离切换器的微控制器完成复位及初始化后，将读取看门狗芯片)(5045内E2PROM中存储的内外网状态数据，此内外网状态数据假设为外网，微控制器的Pl. 6输出为0 (低电平)、P1. 7输出为1 (高电平)，开启外网硬盘电源，关闭内网硬盘电源。在平板计算机进入外网操作系统后，如果需要切换到内网状态时，在外网操作系统下启动内外网切换程序来执行切换命令，内外网切换程序通过向串口发送切换到内网的状态数据(比如，此时发送0ΑΑΗ，切换到内网硬盘)，此数据将首先被送到USB总线，再通过USBtoRS232转换芯片将USB总线数据转换为RS232总线数据，最后由 RS232接口送往切换控制部分的微控制器，然后存储到看门狗芯片X5045内部的E2EROM里作为内网状态数据。与此同时，切换程序发出系统关机指令。当重新开机时，微控制器根据串口接收到的内网状态数据来控制外网硬盘电源关闭，内网硬盘电源开启，平板计算机进入到内网硬盘操作系统。要从内网硬盘切换到外网硬盘，同样执行内外网切换程序，关机后再次开机，平板计算机进入外网操作系统。综上所述，当内外网隔离切换器切换至内网时， 内网硬盘电源接通，外网硬盘电源断开，此时平板计算机进入内网操作系统；当切换至外网的时候，内网硬盘电源切断，外网硬盘电源接通，启动外网操作系统。以此种方式达到外网硬盘与内网硬盘物理隔离的目的。在一个最佳的具体实施例中所述的内外网隔离切换器的电路包括USB转RS232 桥接芯片U1、微控制器芯片U2、看门狗芯片U3、第四集成电路U4、第五集成电路TO，第一晶体管Q1、第二晶体管Q2，晶振Y1，第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2，发光二极管D3， 第一电容Cl、第二电容C2、第五电容C5、第十电容C10、第i^一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻RlO和第十七电阻R17及接口 Pl ；所述的看门狗芯片U3的3脚、8脚分别接+5V，其4脚接GND，其7脚分别连接第三电阻R3的一端和所述的微控制器芯片U2的1脚一 RST端；所述的第三电阻R3的另一端分别接所述的看门狗芯片U3的8脚和+5V ；所述的看门狗芯片U3的S0、SI、CS、SCK端分别依次连接所述的微控制器芯片U2的S0-14脚、SI-Il脚、CS-15脚、SCK-16脚；所述的第一电容Cl的一端和第二电容C2的一端同时接地，所述的第一电容Cl的另一端分别接晶振Yl的一端和微控制器芯片U2的4脚，所述的第二电容C2的另一端分别接晶振Yl的另一端和微控制器芯片U2的5脚；所述的第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端分别接+5V;所述的第二电阻R2的另一端接所述的微控制器芯片U2的19脚一Pl. 7，所述的第四电阻R4的另一端接所述的微控制器芯片U2的18脚-Pl. 6 ；所述的第十七电阻R17 的一端接+5V，其另一端接所述的发光二极管D3的正极，而发光二极管D3的负极接所述的微控制器芯片U2的12脚-Pl. 0 ；微控制器芯片U2的20脚接+5V，其第10脚接地，其第七脚接RST#;由包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第五集成电路TO和第四集成电路U4的器件及其外围电路构成开关电路；所述的第十四电容C14的一端和第十五电容C15的一端分别接地，而所述的第十四电容C14的另一端和第十五电容C15的另一端都接所述的第五集成电路TO的1、2、3脚和内网硬盘电源的一端；所述第一晶体管Ql的G端接所述的微控制器芯片U2的18脚-Pl. 6，第二晶体管Q2的G端接所述的微控制器芯片U2的19脚-Pl. 7 ； 所述第一晶体管Ql的D端接所述的第四集成电路U4的4脚，第二晶体管Q2的D端接所述的第五集成电路U5的4脚；所述第一晶体管Ql的S端接地，所述第二晶体管Q2的S端接地；所述的第二稳压二极管D2的正极和所述的第九电阻R9的一端均接地，而所述的第二稳压二极管D2的负极和第九电阻R9另一端以及所述的第十电阻RlO的一端接所述的第五集成电路U5的4脚；所述的第十电阻RlO的另一端接+19V和第十三电容C13 —端，第十三电容C13另一端接地；所述的第十六电容C16正端接第五集成电路TO的5、6、7、8脚和内网硬盘电源另一端，所述的第十六电容C16负端接地。所述的第十一电容Cll的一端和第十二电容C12的一端分别接地，而所述的第十一电容Cll的另一端和第十二电容C12的另一端接所述的第四集成电路U4的1、2、3和外网硬盘电源的一端；所述的第一稳压二极管Dl的正极和所述的第七电阻R7的一端均接地，而所述的第一稳压二极管Dl的负极和所述的第七电阻R7的另一端以及第八电阻R8 —端均接所述的第四集成电路TO的4脚；所述的第八电阻R8的另一端接+19V，所述的第十电容ClO的一端接地，所述的第十电容ClO另一端接 + 19V;所述的第五电容C5正端接第四集成电路U4的5、6、7、8脚和外网硬盘电源另一端，所述的第五电容C5负端接地；所述的USB转RS232桥接芯片Ul的3、4、5、7脚分别连接GND、DP、DM、+5V，所述的 USB转RS232桥接芯片Ul的第六脚连接第十七电容C17的一端，而第十七电容C17的另一端接地，所述的USB转RS232桥接芯片Ul的第七脚和第八均接+5V ；所述的微控制器芯片U2的2脚和3脚(RXD、TXD)分别连接所述的USB转RS232 桥接芯片的沈、25脚。所述的接口 Pl的1、2、3、4脚分别为+5V、DM、DP、GND，并分别接USB转RS232桥接芯片Ul的7、5、4和地。所述的第一晶体管Q1、第二晶体管Q2均为N沟道场效应管2N7002，所述的第四集成电路U4、第五集成电路U5均为N沟道场效应管4410，所述的微控制器芯片U2的型号为 AT89C2051。本实用新型因为内网和外网两个硬盘完全物理隔离，即使外网受到攻击，内网里面的信息不受任何影响，从而保证了存放在内网硬盘上的资料和重要信息的安全性和可靠性；同时又可以不受限制地登陆互联网。本实用新型工艺稳定，成本低廉，使用方便，利于推
权利要求1. 一种安全平板计算机的内外网隔离切换器，其特征在于所述的内外网隔离切换器包括USBtoRS232转换模块、看门狗模块、微控制器模块、电源控制模块；所述的USBtoRS232转换模块与所述的微控制器模块相互连接，所述的微控制器模块连接所述的电源控制模块，所述的微控制器模块连接所述的看门狗模块，所述的电源控制模块附有内网硬盘或外网硬盘；所述的USBto RS232转换模块附有USB总线； 所述的电源控制模块附有网卡；所述的内外网隔离切换器的电路包括USB转RS232桥接芯片U1、微控制器芯片U2、看门狗芯片U3、第四集成电路U4、第五集成电路TO，第一晶体管Q1、第二晶体管Q2，晶振Y1， 第一稳压二极管D1、第二稳压二极管D2，发光二极管D3，第一电容Cl、第二电容C2、第五电容C5、第十电容C10、第i^一电容C11、第十二电容C12、第十三电容C13、第十四电容C14、第十五电容C15、第十六电容C16、第十七电容C17，第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻RlO和第十七电阻R17及接口 Pl ；所述的看门狗芯片U3的3脚、8脚分别接+5V，其4脚接GND，其7脚分别连接第三电阻R3的一端和所述的微控制器芯片U2的1脚-RST端；所述的第三电阻R3的另一端分别接所述的看门狗芯片U3的8脚和+5V ；所述的看门狗芯片U3的S0、SI、CS、SCK端分别依次连接所述的微控制器芯片U2的S0-14脚、SI-Il脚、CS-15脚、SCK-16脚；所述的第一电容Cl的一端和第二电容C2的一端同时接地，所述的第一电容Cl的另一端分别接晶振Yl的一端和微控制器芯片U2的4脚，所述的第二电容C2的另一端分别接晶振Yl的另一端和微控制器芯片U2的5脚；所述的第二电阻R2的一端、第四电阻R4的一端分别接+5V ；所述的第二电阻R2的另一端接所述的微控制器芯片U2的19脚-Pl. 7，所述的第四电阻R4的另一端接所述的微控制器芯片U2的18脚-Pl. 6 ；所述的第十七电阻R17的一端接+5V，其另一端接所述的发光二极管D3的正极，而发光二极管D3的负极接所述的微控制器芯片U2的12脚-Pl. O ；微控制器芯片U2的20脚接+5V，其第10脚接地，其第七脚接RST#;由包括第一晶体管Q1、第二晶体管Q2、第五集成电路TO和第四集成电路U4的器件及外围电路构成开关电路；所述的第十四电容C14的一端和第十五电容C15的一端分别接地，而所述的第十四电容C14的另一端和第十五电容C15的另一端都接所述的第五集成电路TO的1、2、3脚和内网硬盘电源的一端；所述第一晶体管Ql的G端接所述的微控制器芯片U2的18脚-Pl. 6，第二晶体管Q2的G端接所述的微控制器芯片U2的19脚-Pl. 7 ；所述第一晶体管Ql的D端接所述的第四集成电路U4的4脚，第二晶体管Q2的D端接所述的第五集成电路U5的4脚；所述第一晶体管Ql的S端接地，所述第二晶体管Q2的S端接地； 所述的第二稳压二极管D2的正极和所述的第九电阻R9的一端均接地，而所述的第二稳压二极管D2的负极和第九电阻R9另一端以及所述的第十电阻RlO的一端接所述的第五集成电路U5的4脚；所述的第十电阻RlO的另一端接+19V和第十三电容C13 —端，第十三电容 C13另一端接地；所述的第十六电容C16正端接第五集成电路U5的5、6、7、8脚和内网硬盘电源另一端，所述的第十六电容C16负端接地。所述的第十一电容Cll的一端和第十二电容C12的一端分别接地，而所述的第十一电容Cll的另一端和第十二电容C12的另一端接所述的第四集成电路U4的1、2、3脚和外网硬盘电源的一端；所述的第一稳压二极管Dl的正极和所述的第七电阻R7的一端均接地，而所述的第一稳压二极管Dl的负极和所述的第七电阻R7的另一端以及第八电阻R8 —端均接所述的第四集成电路TO的4脚；所述的第八电阻R8的另一端接+19V，所述的第十电容ClO的一端接地，所述的第十电容ClO另一端接 +19V;所述的第五电容C5正端接第四集成电路U4的5、6、7、8脚和外网硬盘电源另一端，所述的第五电容C5负端接地；所述的USB转RS232桥接芯片Ul的3、4、5、7脚分别连接GND、DP、DM、+5V，所述的USB 转RS232桥接芯片Ul的第六脚连接第十七电容C17的一端，而第十七电容C17的另一端接地，所述的USB转RS232桥接芯片Ul的第七脚和第八脚均接+5V ；所述的微控制器芯片U2的2脚和3脚(RXD、TXD)分别连接所述的USB转RS232桥接芯片的26、25脚。
2.根据权利要求1所述的内外网隔离切换器，其特征在于所述的接口 Pl的1、2、3、4脚分别为+5V、DM、DP、GND，并分别接USB转RS232桥接芯片 Ul的7、5、4和地。
3.根据权利要求1所述的内外网隔离切换器，其特征在于所述的第一晶体管Q1、第二晶体管Q2均为N沟道场效应管2N7002，所述的第四集成电路U4、第五集成电路U5均为N沟道场效应管4410，所述的微控制器芯片U2的型号为 AT89C2051。
专利摘要一种安全平板计算机的内外网隔离切换器，主要特点在于所述的内外网隔离切换器包括USBtoRS232转换模块、看门狗模块、微控制器模块、电源控制模块；所述的USBtoRS232转换模块与所述的微控制器模块相互连接，所述的微控制器模块连接所述的电源控制模块，所述的微控制器模块连接所述的看门狗模块，所述的电源控制模块附有内网硬盘或外网硬盘；所述的USBto RS232转换模块附有USB总线；所述的电源控制模块附有网卡；因为内外网硬盘完全物理隔离，本实用新型即使受到攻击，内网里面的信息也不受任何影响；本实用新型结构紧凑，设计科学，工艺稳定，成本低廉，使用方便，利于推广。
文档编号G06F21/02GK202210286SQ20112033501
公开日2012年5月2日 申请日期2011年9月8日 优先权日2011年9月8日
发明者季刚, 李大东 申请人:深圳市中威讯安科技开发有限公司