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再也不用输入密码了（持续的传奇）

raddevus
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2018年6月24日

CPOL

15分钟阅读

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制作这个由Arduino驱动的设备，它集成了触摸屏和蓝牙，您将再也不必输入密码。

引言

这是我的展示文章，希望您喜欢并从中获得信息。

首先，我知道我的极端标题（永不输入密码）让很多人觉得夸张。但这就是它的乐趣所在。翻白眼 | :rolleyes:

而且，它真的不仅仅是夸张。一点也不。如果您真的制作了这个设备，您确实再也不必输入密码了。您也不必再记忆密码或凭空编造密码。稍后会详述。

首先，成品设备的照片

首先，让我向您展示我正在使用的Arduino驱动设备，这样我就再也不必输入密码了。

我知道！它很漂亮，不是吗？所有那些美妙的电线！（仅数据线就有8根。呼……）形式遵循功能，您知道的，这个东西确实效果很好。它确实解决了我的问题。

它做什么？

  • 它将通过蓝牙接收您的密码，并将其输入到您的计算机中（用于解锁屏幕或登录）。
  • 它允许您输入设置的PIN码，然后它将您的密码输入到您的计算机中（用于解锁屏幕或登录）。
  • 由于该设备被计算机简单地视为一个键盘，因此无需在计算机上安装任何驱动程序。这太神奇了。这也意味着您可以在Linux、Mac或Windows上使用它，而无需进行任何更改。只需将其插入USB端口即可。

在YouTube上观看它的实际演示

我创建了两个YouTube视频来展示该设备如何解锁我的计算机。

解决CTRL-ALT-DEL以显示登录

我甚至解决了计算机处于“屏幕保护程序”状态的挑战，此时尚未显示登录文本框。该设备可以将**CTRL-ALT-DEL**发送到您的系统以显示登录。如果您使用的是蓝牙，那么在您走到计算机旁时就可以解锁您的计算机。

我讨厌密码：我相信您也一样

这一切的开始是因为我讨厌密码。我真的讨厌。我讨厌记住它们。我讨厌编造它们。我讨厌在小设备（手机等）上只用拇指输入它们。如果我可以告诉您我和我妻子就某个银行账户的密码争论过多少次（“……不要再输错了，否则我们会被锁定的！！！”），您就会真正理解了。微笑 | :)

有一天，我注意到您可以对任何数据进行哈希处理。我在这里CP上写了一篇关于它的文章（销毁所有密码：再也不用记住密码[^]），该文章在一周内获得了超过250,000次观看（现在超过374K次）。哇！这是因为每个人都讨厌密码。但并非所有人都相信我的方法。没关系。我只是喜欢解决问题的方法让我思考一些有趣的想法。

必须在所有平台上可用

那时我决定为自己创建这个东西。没有比创建可用的原型并开始使用它更好的方法来测试一个想法了。但是，如果我要说服其他人使用它，那么**它必须在所有平台上可用**（Android、Windows、iOS、Web）。这花了我一段时间，但我做到了，并将其写成了一篇文章，并通过Github（和CP）将所有代码开源了。请参阅用户讨厌密码（我们都是用户）：再也不用记住密码[^]，这样您就可以获得Android、iOS、Web和/或WinForm代码。

我每天都使用它，但有一件事需要解决

我每天都使用它，而且一天多次。一旦您使用它，您就会想为什么以前要输入密码。但是，有一件事有点烦人。

如果我没有携带手机或其他运行C'YaPass的设备，我就无法解锁我的计算机（因为密码长达64个字符，我记不住）。

需要解决的烦人问题

如果我有手机，我只需运行Android C'YaPass，生成密码并通过蓝牙发送，我的计算机就会解锁。但这有点麻烦。当我坐到电脑前时，我不想掏出手机和所有那些繁琐的步骤*（WOTD）。

*冗长而复杂的程序

Arduino解决方案的梦想

由于我已经有了这个Arduino设备，它可以（通过蓝牙）为我输入密码，我知道我应该能够简单地添加一个数字键盘之类的东西，它允许我输入一个4或5位数的PIN码，然后设备会为我输入我的长密码，我的计算机就会解锁。

但是，我该怎么做呢？

我知道我可以添加一个数字键盘，但我想要更炫的东西，而且我想尝试使用触摸屏。我开始四处查看，发现您可以花大约16美元购买一个TFT 320x240触摸屏。

工作原理摘要

如果您观看了YouTube视频（上方），您就知道它基本上是如何工作的，但我还创建了一个图形概述，应该能让您快速了解我的设备的作用。

保存按钮：您需要一种方法将密码保存到设备中，以便它可以为您输入。我选择使用Arduino的EEPROM（电擦除可编程只读存储器）。一旦您保存了密码，当您输入正确的PIN码时，Arduino就会将该密码输入到您计算机的登录框中。

发送按钮：当您输入了有效的PIN码后，按下此按钮，Arduino将检查其是否有效，然后将之前存储在EEPROM中的密码输入到登录框中。

PIN码按钮：PIN码按钮允许您随时更改PIN码。当然，第一次使用C'YaPass键盘时，您需要设置值。按下按钮，输入您的4位PIN码，即可开始使用。

CAD按钮：CAD按钮会将**CTRL-ALT-DEL**序列发送到您的计算机，以显示登录文本框，或者如果您已经登录，它将锁定您的计算机。

组件列表

您需要四样主要的东西来构建和运行此项目

  1. Arduino Pro Micro - SparkFun的原始Pro Micro售价20美元，但您可以从Gikfun购买一个仅售7.98美元的克隆品（https://amzn.to/2Ki4kqr）。或者，您可以一次购买几个，价格会更便宜（购买5个@6美元/个https://amzn.to/2Im66VK）。
  2. 320x240 TFT **触摸屏**（https://amzn.to/2tpPKXp）- 一个非常好的触摸屏，并且得到了制造商的良好支持。
  3. HC-05蓝牙模块（https://amzn.to/2lAbuf3）
  4. USB电缆 - USB 2.0 A公头到Micro B（https://amzn.to/2tA48eX）- 因此您可以将C'YaPass键盘连接到计算机。设备的所有电源都来自您的USB端口。

如果您想制作像我一样的原型，您还需要

  1. 连接线 - 我买了这套非常漂亮的实心芯连接线，非常适合爱好制作：（https://amzn.to/2Ki9y5i）
  2. 面包板 - 我购买了多套这样的（https://amzn.to/2Kf4tdX）

现在，让我们谈谈我在开发此项目时发现的一些有趣的事情。

为什么使用Arduino Pro Micro？

我们使用的是Pro Micro板而不是Arduino Nano，因为Pro Micro（又名Leonardo）使用不同的ATmega微控制器：32u4，而不是ATmega328P（Nano、Uno和其他许多板子使用的）。

32u4有什么特别之处？

32u4支持Arduino IDE提供的键盘和鼠标库，并且硬件支持HID（人类接口设备）标准，因此当您将其连接到计算机时，计算机将立即将其识别为键盘和/或鼠标。这就是为什么让这个Arduino为您在计算机上输入如此容易的原因。

Arduino为您输入

这是按下屏幕上的[CAD]按钮时运行的代码。

if (b == 14){
     Keyboard.press(KEY_LEFT_CTRL);
     Keyboard.press(KEY_LEFT_ALT);
     Keyboard.write(KEY_DELETE);
     Keyboard.release(KEY_LEFT_ALT);
      Keyboard.release(KEY_LEFT_CTRL);
      Keyboard.write(KEY_RETURN);
   }

b变量简单地保存了按下的屏幕按钮的整数值。

Keyboard.press()、Keyboard.release()和Keyboard.write()方法都由Keyboard.h库提供，该库与32u4微控制器协同工作。

press()方法被计算机识别为就像在真实键盘上按下按键一样。像这样使用press()和release()允许我们模拟按下和释放所有三个按键（**ctrl-alt-del**），然后write()方法发送一个<ENTER>（也称为回车）。

想象一下，您现在可以用它做多少事情！使用32u4微控制器非常容易。

触摸屏代码

现在，触摸屏代码非常直接。它由Elegoo（TFT触摸屏制造商）在其很棒的网站上提供。他们提供了一个不错的基本Arduino程序，可以处理按钮的绘制和按钮按下时的事件。

我采用了该代码并根据我的需求进行了修改。我还将代码分解为函数，以处理可重复的代码。如果您将本文的下载内容与Elegoo的代码^进行比较，您会发现我做了很多更改。

屏幕保护程序：我不确定TFT屏幕图像烧伤

如果您知道Arduino Sketch的设置方式，您会记得它们基本上会无限循环执行loop()方法。

如果loop()结束，那么Arduino程序也就结束了。这类似于旧的Windows SDK消息循环^，您的程序中的所有内容都在其中发生。

好的，在那个loop()中是绘制屏幕上的按钮和文本框的代码。然而，我想让屏幕在不使用时显示为空白。我认为这可以防止按钮图像烧坏屏幕（如果这是必需的，我不确定），而且我认为这样您就不必一直看到那个东西亮着。

我添加了一些代码，用于检查屏幕上次触摸是否已超过10秒，如果超过了，它将用黑色方框填充屏幕。但是，如果屏幕是黑色的，并且您触摸了它，那么屏幕应该为您绘制按钮。

if ((millis() - lastTimeTouched) > 10000){
    if (!needsRefresh){
      tft.fillScreen(BLACK);
      // main screen only needs redraw if the screen save has enabled
      needsRefresh=true;
    }
  }
  else{
    if (needsRefresh){
      DrawMainScreen();
      needsRefresh=false;
      // set the touched point to 0,0 so no button will be mapped
      // since we do not want a button press when the screen had been blank
      p.x = 0;
      p.y = 0;
    }
  }

millis()方法是一个Arduino库方法，它返回Arduino程序启动以来的毫秒数（unsigned int）。我只需在用户触摸屏幕时更新lastTimeTouched（unsigned int）。每当用户触摸屏幕超过10秒时，我就会调用tft库方法fillScreen()并用预定义的黑色值填充它。

我修复的一个bug

起初，代码会在每次循环时用黑色填充屏幕，因为我没有设置一个标志来表示它已经被填充过了。这使得触摸屏对新触摸的响应非常慢，无法再次绘制带有按钮的主屏幕，因此我添加了标志，现在它非常灵敏。

PIN码：存储在EEProm中

接下来我做的有趣的事情是允许用户创建自己的PIN码并将其存储在EEPROM中。提供的库很容易读写EEPROM。但是，您必须自己管理内存，这意味着决定要写入哪个地址以及要写入多少字节。

暂时为4位PIN

目前，我只做一个4位PIN。我将此4位PIN存储在EEPROM地址0（零）处。

哦，对了，EEPROM内存大约可以写入10,000次，所以非常适合这类事情。即使我们每天更改一次PIN码，我们也可以使用27年。此外，EEPROM的量有限，但有1024字节，这对我们来说绰绰有余。4位PIN码只需要4个字节。稍后您将看到我们还存储了您希望CYaPassKeyPad输入的密码到登录文本框，但那也只有64个字节（用于64个字符的密码）。

我只做一个4位PIN，并且我还没有（尚未）强制您验证旧PIN来更改为新PIN。我将尽快实现该代码并在完成时发布。

现在，当您单击**[PIN#]**按钮时，程序将读取您在键盘上输入的接下来的4位数字，并在顶部文本框中显示它们，然后将它们保存到字节数组中。当您输入第4位数字时，程序将自动清除文本框，并将数字写入EEPROM，从地址0开始。

这是处理数字按钮的代码。

if ((b >= 3) && (b < 14) && (b != 12)) {
          if (textfield_i < TEXT_LEN) {
            textfield[textfield_i] = buttonlabels[b][0];
            textfield_i++;
              textfield[textfield_i] = 0; // zero terminate
           if (isPinChanging){
             if (textfield_i-1 < 4){
              pinValue[textfield_i-1] = buttonlabels[b][0];
             }
             if (textfield_i >= 4){
              isPinDone = true;
              writePinToEEProm();
              ClearTextField();
             }
           }
          }
        }

当您按下**[PIN#]**按钮时，isPinChanging标志被设置为true。这意味着在loop()中的每次迭代中，当用户按下数字按钮时，该值将被保存在pinValue字节数组中，以便我们可以将其写入EEPROM。当用户按下第4位数字时，将运行以下代码将数据保存到EEPROM。

void writePinToEEProm(){
  if (isPinDone){
    for (int i = 0;i < 4;i++){
      EEPROM.write(i, pinValue[i]);
    }
    isPinDone = false;
  }
  isPinChanging = false;
}

我只需迭代从0到3的EEPRom地址，并为每个地址写入一个字节（数字键盘值）。

验证用户输入的正确PIN码

一旦PIN码设置好，之后当用户尝试使用PIN码解锁计算机时，程序将从EEPRom读取字节并与最终值进行比较，以确保PIN码正确。

以下方法获取用户在按下**[发送]**按钮之前输入的PIN码，然后读取EEPROM以确定它是否匹配，并向调用者返回一个布尔值，以告知它是否应该为用户输入密码并解锁计算机。

bool verifyPinValue(String pinAttempt){
  String pin = "";
  for (int i = 0; i<4;i++){
    byte value = EEPROM.read(i);
    pin+= (char)value;
  }
  if (pin == pinAttempt){
    return true;
  }
  else{
    return false;
  }
}

您可以看到我再次使用EEPROM.read()来迭代前4个字节。该值与用户的输入进行比较，并返回布尔值。

再一点：EEProm再次解决了问题

最后，在使用CYaPass键盘之前还需要完成另一件事。用户的密码也必须存储在EEPRom中，这样当用户输入正确的PIN码时，设备就可以将密码输入到Windows屏幕的登录框中。

现在，我需要允许用户将其密码存储在EEPRom中。首先，请注意存储在EEPRom中的此值将以明文形式存储，但目前我并不担心，因为这是一个物理设备。

我们必须考虑密码长度

由于您的密码可能长度不同，并且我们必须将字节数写入EEPROM，然后稍后将其读出，因此我们还必须将密码长度写入EEPROM。我们必须这样做，因为当我们检索密码时，我们需要知道何时停止从EEPROM读取字节。EEPROM内存可以初始化为任何值，因此无法知道内存中的内容是否是您想要的值。

我设置了两个#DEFINED值

#define PASSWORD_LENGTH 100 // writing password size as a byte at RAM address 100
#define PASSWORD_BEGIN 101 // writing password as bytes begin at address 101

这样我就可以清晰地引用写入密码长度（地址100）和密码第一个字节写入EEProm的地址。

这样，稍后，如果您的密码有17个字符，我就会读取存储在地址100的值，然后知道我需要从地址101开始读取，然后仅读取第一个字节之后的接下来的16个字节。

这有点棘手，因为您必须自己完成所有工作，但我将其放入了一个易于调用的好函数中。

String readPwdFromEEProm(){
   byte pwdLength = EEPROM.read(PASSWORD_LENGTH);
   String pwd = "";
   for (byte i = 0; i<pwdLength;i++){
      pwd += (char)EEPROM.read(PASSWORD_BEGIN + i);
   }
   return pwd;
}

如何存储密码？

现在，我已经使其工作，您只需执行以下操作即可将密码存储在EEPROM中。

  1. 按下CYaPass键盘上的**[保存]**按钮。此时，程序正在等待来自蓝牙设备的数据输入。
  2. 运行Android CYaPass应用程序（与CYaPass键盘配对）并按应用程序中的发送按钮。
  3. CYaPass键盘将接收字节，并将其存储在EEPROM内存中。
  4. 它会在键盘上显示一个小的输出语句，说“Got Serial”。
  5. 再次按下**[保存]**按钮，表示您不再向设备发送要保存在EEPROM中的数据。

再一点

实际上还有另一种方法可以存储您想要的任何密码（而不是CYaPass应用程序生成的密码——尽管您仍然需要CYaPass Android应用程序）。

您只需在Android手机上输入密码，然后选择它并复制到剪贴板即可。

完成后，切换到CYaPass应用程序并按[发送]按钮（带向上箭头的圆圈）。执行此操作时，CYaPass会将剪贴板上的任何内容通过蓝牙发送。这将将其写入CYaPass键盘。

输入密码的终结？

您可能不认为这是输入密码的终结，但希望您同意这是朝着正确方向迈出的一步。我每天都在我的台式机上使用它，而且非常喜欢。

但是，希望您能看到，这篇文章不仅仅是关于销毁密码（尽管我确实想销毁所有密码）。它关于思考如何利用这些强大、小巧、廉价且功耗低的Arduino设备来做一些新事情。

也许您在这里看到的东西会激发您的想象力，并为您提供建造下一个伟大事物的动力。

继续学习，继续建造。

接线图

我忘记添加接线图了。它看起来有点复杂，但实际上很简单。只需按照下图进行连接，然后通过USB端口供电即可。

历史

  • 2018-06-24：首次发布
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