MAXQ1103破壞性復(fù)位診斷程序

摘要：MAXQ1103是一款安全微控制器，當(dāng)任何一個(gè)篡改檢測(cè)輸入被觸發(fā)時(shí)，將立即擦除敏感數(shù)據(jù)。經(jīng)過(guò)破壞性復(fù)位，恢復(fù)向量允許運(yùn)行診斷程序，執(zhí)行所需要的記錄或自毀事件通報(bào)等操作。本應(yīng)用筆記介紹了利用Rowley CrossWorks C編譯器編寫診斷程序的相關(guān)內(nèi)容。

引言

MAXQ1103安全微控制器具有很多重要功能，能夠防止物理篡改事件并保護(hù)有價(jià)值的數(shù)據(jù)。破壞性復(fù)位數(shù)據(jù)源(DRS)是這些功能中關(guān)鍵的一個(gè)，DRS允許多個(gè)自毀輸入(SDI)立即擦除程序和數(shù)據(jù)密匙以及內(nèi)部靜態(tài)RAM的內(nèi)容。如果應(yīng)用程序存儲(chǔ)在內(nèi)部程序閃存的加密區(qū)內(nèi)，擦除程序密鑰后將使微控制器處于無(wú)效狀態(tài)。

早期的Maxim產(chǎn)品，例如：DS5250，集成了DRS功能。而MAXQ1103能夠在破壞性復(fù)位之后執(zhí)行未經(jīng)加密的診斷程序。這個(gè)診斷程序可以執(zhí)行任何內(nèi)部未經(jīng)加密的程序，不需要訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器總線(該總線在重新上電復(fù)位之前處于禁止?fàn)顟B(tài))。

例如，診斷程序可以用于系統(tǒng)維護(hù)告警，通過(guò)一個(gè)調(diào)制解調(diào)器向控制中心報(bào)告“運(yùn)行故障”，提示用戶系統(tǒng)發(fā)生問(wèn)題。該程序可以執(zhí)行擦除功能并可重新編程內(nèi)部閃存。

DRS診斷程序配置

DRS診斷程序由DIAE的DRSRS寄存器位使能，DRSRS寄存器位DIAS[3:0]指定程序代碼的位置，確定SDI清零后微控制器的向量映射位置。如果診斷向量的地址指針指向加密存儲(chǔ)區(qū)，微控制器ROM在復(fù)位后將簡(jiǎn)單地中斷處理器操作，這是DIAE=0時(shí)的默認(rèn)狀態(tài)(沒(méi)有使能診斷程序)。

可以在正常運(yùn)行程序的任何時(shí)間寫入DRSRS寄存器，這個(gè)寄存器還將保留破壞性復(fù)位源的指示標(biāo)志，這些標(biāo)志可供診斷程序使用或記錄到非易失存儲(chǔ)器。

應(yīng)用舉例：加密時(shí)鐘

為了演示MAXQ1103的DRS診斷程序，采用Rowley CrossWorks編譯器編寫了一段C語(yǔ)言小程序。該程序利用MAXQ1103評(píng)估板(Rev D)構(gòu)建一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)時(shí)時(shí)鐘(RTC)。

日期和時(shí)間持續(xù)顯示在評(píng)估板的LCD上，每秒鐘更新一次。利用評(píng)估板數(shù)字鍵盤上的ENT鍵，用戶可直接設(shè)置日期和時(shí)間；指針自動(dòng)跟著日期和時(shí)間字段刷新，圖1給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的示例。



如果任意一個(gè)SDI輸入引腳拉高(至VDDIO)并隨后釋放，微控制器將執(zhí)行一次破壞性復(fù)位。這一復(fù)位動(dòng)作會(huì)擦除程序密鑰，主程序?qū)⑼Ｖ惯\(yùn)行。此時(shí)，LCD會(huì)顯示一個(gè)信息，指示發(fā)生了DRS，DRSRS寄存器內(nèi)容將被顯示到顯示器上，見(jiàn)圖2。



DRSRS寄存器的標(biāo)志指示導(dǎo)致破壞性復(fù)位的SDI源。另外，最近一次DRS的時(shí)間和日期將被顯示在LCD上。這項(xiàng)功能并非DRS診斷程序嚴(yán)格要求的部分，但DRS記錄器所捕獲的SDI觸發(fā)時(shí)刻的RTS (RTC秒計(jì)數(shù)器)寄存器值的確為DRS診斷程序的關(guān)鍵。

詳細(xì)說(shuō)明

RTC“主程序”的源代碼非常簡(jiǎn)單，本應(yīng)用筆記將不再詳述，但這個(gè)源程序很重要，可能作為RTC例程被重復(fù)使用。這部分代碼儲(chǔ)存在CODE存儲(chǔ)器段，始于程序存儲(chǔ)器地址0x000600。MAXQ30_Target.js包含預(yù)裝載程序命令，使能帶有PMAC和PMSZ寄存器的64k字加密區(qū)域，該區(qū)域采用3DES加密，存儲(chǔ)CODE程序。

為了執(zhí)行DRS恢復(fù)向量，必須保留一定的空間不被主程序使用。MAXQ1103.xml文件中聲明一個(gè)存儲(chǔ)器段，始于0x3C600，長(zhǎng)度為16k字，聲明存儲(chǔ)器段名為RESERVE。由此，我們可以使用Rowley匯編指示CSEG RECOVERY在適當(dāng)?shù)刂反娣盼覀兊腄RS診斷程序，該地址由DRSRS寄存器的DIAS[3:0]位指定。

函數(shù)enable_drs_diag()在DRSRS寄存器寫入0x00001E01值。這個(gè)數(shù)值能夠使能診斷向量，選擇0x3C600診斷向量位置。

發(fā)生破壞性復(fù)位后(例如，導(dǎo)致自毀的輸入狀態(tài)已解除)，DRS診斷程序?qū)⒈籖OM調(diào)用。這個(gè)程序不會(huì)調(diào)用任何位于加密區(qū)(由PMAC/PMSZ定義)的程序，程序須避開(kāi)加密區(qū)，否則會(huì)導(dǎo)致所不希望的系統(tǒng)操作。

恢復(fù)程序包含在drs.asm文件內(nèi)，說(shuō)明存儲(chǔ)在RECOVERY區(qū)域的CSEG的使用。

診斷向量可能調(diào)用內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中未經(jīng)加密的C程序，程序調(diào)用之前必須安裝C運(yùn)行環(huán)境，請(qǐng)參考Rowley編譯器的crt0.asm文件決定需要安裝的內(nèi)容。

結(jié)論

MAXQ1103診斷程序?yàn)槌绦蛟O(shè)計(jì)人員提供了一個(gè)在與安全有關(guān)的破壞性復(fù)位之后執(zhí)行代碼的方法。它清晰地劃分了加密程序和非加密恢復(fù)程序。診斷程序能夠記錄威脅安全性的攻擊，在自毀操作后采取適當(dāng)?shù)拇胧?，例如：遠(yuǎn)程報(bào)警或進(jìn)一步擦除內(nèi)部存儲(chǔ)器。