防病毒读卡器的研制*

黄文斌，郑传权，黄雄京，刘博生

（东莞市厚街医院 1.院办；2.信息科；3.设备科，广东 东莞 523945）

对于医院而言，电脑中存储着大量的病人检查数据以及治疗方案，所以保证电脑的安全性是至关重要的，一旦电脑感染了病毒导致数据丢失损害带来的损失是巨大的。在医院中使用到的很多医疗设备比如动态心电记录器都需要通过读卡器读取SD 存储卡（secure digital memory card）中的数据。因此，研制一款防病毒的读卡器十分重要［1］。

1 材料与方法

1.1 防病毒读卡器的设计原理

SD 存储卡通过读卡器连接到电脑后，若电脑已经感染了病毒木马，则SD 存储卡等存储设备有很大可能性会感染病毒木马。如果SD 存储卡感染了病毒木马，连接电脑后也同样会导致电脑中毒。SD 存储卡等存储设备的病毒一般是两个文件，一个是病毒文件，一个是文本文件。病毒文件是一个可执行的病毒，文本文件是写有打开病毒方式的文本，名称为autorun，扩展名为.inf。当SD 存储卡连接到电脑上，系统会自动扫描，判断SD 存储卡中是否有名为autorun.inf 的文本文件，如果有此文件，就会按照autorun.inf 文本文件中所写的内容进行操作。这时写在文本中的病毒就启动了，电脑就会感染病毒，令人防不胜防。

本研究中的防病毒读卡器由3 部分电路组成［2］。分别为USB 控制器电路、SD 存储卡电路和电源电路。其中USB 控制器电路采用USB 3.0 芯片，型号为CYUSB3035。结合CYUSB3035 芯片和计算机中特定的应用程序接口（application programming interface,API）函数构成的私有通信协议，使得计算机通过读卡器对记录医疗数据的SD存储卡进行读取时，不通过FAT 等文件系统访问SD 存储卡数据，而是使用API 函数通过对读卡器进行操作［3］，从而避免SD 存储卡感染病毒，并且电脑不会被SD 存储卡感染病毒。

1.2 防病毒读卡器的设计框架

防病毒读卡器的设计框架见图1［4］。

图1 防病毒读卡器的设计框图

1.3 防病毒读卡器的电路设计

1.3.1 USB 控制器电路 USB3.0 芯片CYUSB3035通过USB3.0 接口连接计算机［5］；通过SDIO 接口连接SD 存储卡。计算机的数据可以通过USB3.0接口传入芯片CYUSB3035，再通过SDIO 将数据传入SD 存储卡中。见图2。

图2 USB 控制器电路

1.3.2 SD 存储卡电路 SD 存储卡电路采用支持4 位SD 模式的SD 存储卡接口，型号为1775059_B1_AMP；存储卡接口的信号线SD-DATA0、SDDATA1、SD-DATA2、SD-DATA3L 为4 位数据传输线，其分别连接USB3.0 芯片CYUSB3035 的CHO33、CHO34、CHO35、CHO36 引脚；存储卡接口的SD-CLK 信号线为SD 存储卡的时钟信号传输线，其连接USB3.0 芯片CYUSB3035 的CHO41引脚，每个时钟周期在每一数据传输线上传输1 位命令或数据；存储卡接口的SD-CMD 信号线为SD 存储卡的双向命令/响应信号线，其连接USB3.0 芯 片 CYUSB3035 的 CHO42 引脚。见图3。

图3 SD 存储卡电路

1.3.3 电源电路 电源电路有两部分，即5 V 转3.3 V 和5 V 转1.2 V。

3.3 V 电源电路：采用的线性稳压芯片U3 的型号为NCP1117DT33RKG，通过线性稳压芯片NCP1117DT33RKG 将5 V 的VBUS 电压转化为3.3 V 直流电源提供给各电路模块。见图4。

图4 3.3 V 电源电路

1.2 V 电源电路：采用的线性稳压芯片U7 的型号为SC189CDKTRT，通过线性稳压芯片SC189CDKTRT 将5 V 的VBUS 电压转化为1.2 V直流电源提供给 USB 3.0 芯片 CYSB3035。见图5。

图5 1.2 V 电源电路

2 结果

防病毒读卡器实质就是使用API 函数构成的私有通信协议，使得计算机通过读卡器对SD 存储卡进行读取时，不通过FAT 等文件系统访问SD数据，而是使用API 函数对读卡器进行操作，从而阻断了SD 存储卡和计算机之间的病毒传播，起到了防病毒的作用［6］。SD 存储卡在很多行业都被广泛应用，防病毒读卡器也受到越来越多的关注，其具有体积小，便携且应用简单的优点，具有很好的发展前景。实际测试效果良好，证明方案设计合理可行。该项目已经获得实用新型专利授权，专利号：ZL202020336041.9。

3 讨论

本研究的创新之处：使用API 函数通过读卡器直接对SD 存储卡的逻辑地址进行读写操作，根据私有通信协议对SD 存储卡中数据进行校验判断，若校验通过则读取SD 存储卡中数据，并存储到计算机中，从而阻断了SD 存储卡和计算机之间的病毒传播，起到了防病毒的作用。

在医院的安全信息系统中，目前预制十多个医疗设备的SD 存储卡协议，在实际使用中没有出现由SD 存储卡引起的病毒感染事件实际测试效果良好，证明方案设计合理可行［7］。该项目已经获得实用新型专利授权，专利号 ：ZL202020336041.9。

但该设计仍存在一些弊端，如图6 所示，要支持医疗设备的SD 存储卡，需提前知道文件的开始地址和结束地址，同时数据在SD 存储卡中的地址必须是连续的，这就需要医疗设备存储数据时严格按照这个标准写入数据。下一步需要考虑通过FAT 表获取文件的开始地址和结束地址，同时通过FAT 的链路表或者数据逻辑地址，然后按照获取的地址读取数据，再通过私有协议进行校验。

图6 读取数据流程

综上所述，本文研制一款防病毒的读卡器，通过预制私有通信协议对SD 存储卡数据进行校验，绕开Windows 文件系统，隔绝电脑与SD 存储卡之间的病毒传播，应用在医院的安全信息系统中测试效果良好，下一步结合FAT 表进行深入研究。