Verificador de Senhas

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1 Verificador de Senhas Versão 2012 RESUM Esta experiência consiste no projeto e na implementação de um circuito de controle digital para verificação de códigos de segurança. procedimento de operação deste circuito é bem semelhante ao funcionamento padrão de um cofre ou de um cadeado eletrônico com um mecanismo de senhas. A liberação da trava do circuito está condicionada à introdução de uma combinação igual a um código previamente cadastrado. Tentativas de burlar este procedimento devem ser previstas e bloqueadas. 1. ESPECIFICAÇÃ FUNCINAL circuito do verificador de senhas a ser projetado nesta experiência é um circuito simplificado de um sistema completo para uso em segurança de bens ou valores. Pode ser usado para controlar o acesso a depósitos de valores ou documentos sigilosos. mecanismo de acesso é baseado na verificação de uma combinação de dígitos de segurança. circuito deve possuir dois modos de operação: o Modo de Configuração e o Modo de Segurança. Estes modos são selecionados através de uma chave no painel de controle. As outras chaves do painel somente ficam ativas enquanto o sistema não estiver bloqueado. No Modo de Configuração é feita a programação da combinação de abertura do circuito que consta de 4 dígitos. Cada dígito é selecionado a partir de um total de 4 chaves de entrada. Esta combinação deve ficar armazenada na memória do sistema. No Modo de Segurança é inserido um código, também constituído de 4 dígitos. Após a entrada deste código, caso haja coincidência com a senha de abertura programada anteriormente, um sinal deve ser enviado ao controle da trava para este ser aberto. Este sinal será representado através de um LED que deve permanecer aceso enquanto a trava não for aberta. A entrada das teclas que compõem a combinação deve ser feita sequencialmente. pressionamento de uma tecla é simulado através da ativação de uma chave (esta ativação se dará com a mudança da chave para o nível baixo). A chave deve ser desativada para que outra tecla seja posteriormente ativada (mesmo que seja o mesmo código). Após a mudança do modo de operação do circuito, deve-se prever uma reinicialização do sistema (RESET). Isto permite que, no modo de configuração, caso seja efetuado o cadastramento de uma senha inválida, seja possível o recadastramento da senha com o acionamento do sinal de RESET. Por outro lado, no caso de acionamento de um dígito inválido no modo de segurança, o usuário pode corrigir a entrada da senha correta, acionando-se o RESET. Isto só será possível durante a entrada dos três primeiros dígitos da senha, pois o circuito deve bloquear seu funcionamento após a entrada do último dígito e se a senha não for correta. u seja, caso o usuário não fornecer a senha correta, o circuito deve bloquear seu funcionamento e não responder a nenhum acionamento de qualquer tecla ou botão (p.ex. RESET, etc). Neste caso é necessário o acionamento do sinal DESBLQUEAR para que ele saia deste estado de bloqueio. Verificador de Senhas (2012) 1

2 2. DETALHAMENT D VERIFICADR DE SENHAS 2.1. Diagrama de Blocos projeto básico do circuito do verificador de senhas deve seguir o Diagrama de Blocos apresentado na figura 1. s blocos envolvidos são os seguintes: CDIFICADR: codifica cada chave de entrada selecionada em um código binário de 2 bits, que indica a chave selecionada; MEMÓRIA: armazena a senha cadastrada no Modo de Configuração; CNTADR: fornece o endereço no qual o código da tecla deverá ser armazenado ou lido da memória; CMPARADR: compara cada um dos códigos inseridos no Modo de Segurança com o código correspondente previamente armazenado na memória; UNIDADE DE CNTRLE: controla o funcionamento do circuito do verificador de senhas nos Modos de Configuração e de Segurança. FLUX DE DADS TECLAS (CHAVES) C D I F I C A D R CÓDIG (D0) 2 CNTADR END (D2) SAÍDA ENTRADA MEMÓRIA ENDEREÇ SINAIS DE CNTRLE DA MEMÓRIA CÓDIG_MEM (D1) C M P A R A D R = CMPARAÇÃ ZERA TECLA ACINADA CLCK CNTA UNIDADE DE CNTRLE BLQUEAD (L2) ABRE (L1) MD (L0) (B1) (B2) (CH7) RESET DESBLQUEAR CNFIGURAÇÃ / SEGURANÇA Figura 1. Diagrama de Blocos do Verificador de Senhas. Verificador de Senhas (2012) 2

3 2.2. Sinais do Circuito do Verificador de Senhas s sinais do circuito são os apresentados abaixo, classificados como sinais de entrada, sinais de saída e sinal de controle interno. NÃ SERÁ PERMITIDA A MUDANÇA DE QUALQUER UM DESTES SINAIS E NEM D SEU NÍVEL LÓGIC. QUALQUER MUDANÇA IMPLICARÁ EM UMA PENALIZAÇÃ. a) Sinais de Entrada: TECLAS (CH0 a CH3) chaves que correspondem às teclas de senha; CNFIGURAÇÃ /SEGURANÇA (CH7) seleciona o modo de operação do circuito (0 = modo de configuração e 1 = modo de segurança); RESET (B1) inicialização do sistema em cada um dos modos de operação (pulso em nível alto); DESBLQUEAR (B2) permite desbloquear o circuito em caso de senha errada; CLCK sinal do gerador externo para sincronismo do controle. b) Sinais de Saída: MD (LED 0) indica o modo de operação do circuito (0 = modo de segurança e 1 = modo de configuração); ABRE (LED 1) quando em nível zero indica a abertura do circuito; TRAVAD (LED 2) indica que o circuito está travado/bloqueado. c) Sinais de Controle Internos: TECLA ACINADA sinal auxiliar que indica a seleção de uma chave de entrada; CNTA sinal de controle do contador para varredura (incremento) dos endereços da memória; ZERA sinal para zerar o valor do contador para varredura dos endereços da memória; CMPARAÇÃ saída do comparador indicando igualdade ou não entre o código cadastrado e o código inserido; SINAIS DE CNTRLE DA MEMÓRIA utilizados para controle de operações de leitura e gravação de dados na memória. d) Sinais Internos: CÓDIG (display D0) código binário de 2 bits da chave selecionada; CÓDIG_MEM (display D1) código armazenado na memória; END (display D2) endereço para acesso à memória; ATENÇÃ: Note que, exceto o sinal ABRE, todos os outros são de lógica positiva, ou seja, ativos quando em nível 1. Verificador de Senhas (2012) 3

4 3. PARTE EXPERIMENTAL A parte experimental desta experiência diz respeito à implementação do circuito verificador de senhas, incluindo a montagem e os testes no painel de montagens experimentais Montagem em Laboratório A sequencia de montagem, teste e depuração do circuito Verificador de Senhas deverá seguir as etapas abaixo: 1. Modo de Configuração Nesta etapa, deverão ser montados e testados os módulos codificador, contador, memória e parte da lógica de controle, referentes ao funcionamento do Modo de Configuração. A equipe deve planejar os passos necessários para esta etapa, mostrando os testes que devem ser efetuados para apresentar um circuito funcionalmente correto. 2. Modo de Segurança Aqui, devem ser montados e testados o módulo comparador e parte da lógica de controle, referente ao funcionamento do Modo de Segurança. A equipe deve planejar os procedimentos adequados para a demonstração do funcionamento correto do circuito. 3. Integração e Teste do circuito completo Nesta etapa, o circuito completo do Verificador de Senhas deverá ser avaliado para se verificar o seu pleno funcionamento. DICAS: Para auxiliar a depuração do circuito, especifique sinais extras de teste e depuração (por exemplo, estado atual da unidade de controle). acionamento das chaves do painel de montagens experimentais gera a ocorrência da trepidação ( bounce ) do sinal elétrico. Isto deve ser considerado durante o projeto do circuito peração do Circuito Nesta etapa, o circuito completo deverá ser avaliado. A sequência normal de utilização deverá ser testada pela equipe: inicialmente, uma senha deverá ser cadastrada, e depois, ao menos dois casos, serão analisados (senha válida e senha inválida). uso dos sinais RESET e DESBLQUEAR também deverão ser levados em conta. A seguir, o funcionamento do circuito montado deverá ser demonstrado ao professor, de acordo com o Manual do Usuário escrito pela equipe Modificação do Projeto Base Uma pequena modificação ou adaptação do projeto base será solicitada ao aluno. Esta modificação deverá ser implementada no circuito projetado pelo grupo. A descrição e a documentação desta modificação devem ser incluídas no relatório. PERGUNTAS: 1. que ocorre no circuito projetado, caso o usuário tente inserir mais de 16 dígitos quando estiver cadastrando uma senha? 2. circuito integrado tem as saídas invertidas, ou seja, na operação de leitura, os dados de saída são invertidos em relação aos dados gravados. Como isto é tratado no projeto do circuito? 3. Como a ocorrência de bounce das chaves foi levada em consideração no projeto do circuito? 4. que ocorre na operação do circuito se o botão B1 (sinal RESET) for substituído por uma chave? 5. Como a lógica de bloqueio do circuito em caso de senha errada é implementada no circuito? 6. Como poderia ser implementada a característica de se permitir que o usuário tenha mais uma tentativa para entrar a senha correta? 7. Descreva que modificações seriam necessárias no projeto caso se desejasse a implementação de uma senha padrão de fábrica. (Uma senha padrão de fábrica seria uma segunda senha que permitiria a abertura da trava. Esta senha viria pré-programada no circuito.) Verificador de Senhas (2012) 4

5 4. PLANEJAMENT planejamento deve conter BRIGATRIAMENTE os seguintes itens: Descrição detalhada da lógica de funcionamento do projeto digital do circuito; Diagrama Lógico do projeto do módulo fluxo de dados e do módulo unidade de controle; Cartas de tempo, com as simulações da operação dos blocos e do circuito completo; Estratégia de montagem e depuração, destacando os blocos funcionais; Casos de teste para as várias situações possíveis; Manual de Usuário do Circuito Verificador de Senhas: texto à parte, descrevendo os procedimentos de configuração e de operação do circuito. 5. AVALIAÇÃ A avaliação do projeto do Verificador de Senhas será feita em cinco etapas: 1. Planejamento (2 pontos): documentação do projeto básico e planejamento da parte experimental; 2. Modo de Configuração (2 pontos): configuração da senha; 3. Modo de Segurança (2 pontos): bloqueio na primeira tentativa errada; 4. peração do Verificador de Senhas (2 pontos): funcionamento do circuito de acordo com a especificação funcional; 5. Modificação (2 pontos): implementação correta da modificação ao projeto base. A avaliação de cada etapa será realizada considerando a demonstração do funcionamento do subsistema e a sua apresentação de maneira convincente pelos alunos. 6. BIBLIGRAFIA 1. FREGNI, E. & SARAIVA, A. M. Engenharia do Projeto Lógico Digital: Conceitos e Prática. Editora Edgard Blücher Ltda, PCS-EPUSP. Cadeado Eletrônico. Apostila de PCS2308. Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais, Escola Politécnica da USP. Edição de PCS-EPUSP. Cofre Digital. Apostila de PCS2308. Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais, Escola Politécnica da USP. Edição de RANZINI, E.; HRTA, E. L.; MIDRIKAWA, E. T. Projeto de circuitos com MAX+PLUS II. Apostila de Laboratório Digital. Departamento de Engenharia de Computação e Sistemas Digitais, Escola Politécnica da USP TCCI, R. J.; WIDMER, N. S.; MSS, G. L. Digital Systems: principles and applications. 11 th ed., Prentice-Hall, MATERIAL DISPNÍVEL Circuitos Integrados TTL 7400, 7404, 7408, 7432, 7474, 7485 (comparador de magnitude), 7486, (codificador de prioridade), 74161, 74163, (memória). Caso seja necessário o uso de outro componente, verifique antes sua disponibilidade no Laboratório Digital. Verificador de Senhas (2012) 5

6 8. EQUIPAMENTS NECESSÁRIS 1 painel de montagens experimentais. 1 fonte de alimentação fixa, 5V ± 5%, 4A. 1 osciloscópio digital. 1 multímetro digital. 1 gerador de pulsos. 1 computador com o programa Altera Quartus II. Histórico de Revisões E.T.M./2002 adaptação E.T.M./2003 revisão e adaptação E.T.M./2004 revisão E.T.M./2006 revisão E.T.M./2010 revisão E.T.M./2012 revisão Verificador de Senhas (2012) 6