單片機(jī),單片機(jī)是什么意思
常用單片機(jī)芯片簡(jiǎn)介
STC單片機(jī)
STC公司的單片機(jī)主要是基于8051內(nèi)核,是新一代增強(qiáng)型單片機(jī),指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051,速度快8~12倍,帶ADC,4路PWM,雙串口,有全球唯一ID號(hào),加密性好,抗干擾強(qiáng).
PIC單片機(jī):
是MICROCHIP公司的產(chǎn)品,其突出的特點(diǎn)是體積小,功耗低,精簡(jiǎn)指令集,抗干擾性好,可靠性高,有較強(qiáng)的模擬接口,代碼保密性好,大部分芯片有其兼容的FLASH程序存儲(chǔ)器的芯片.
EMC單片機(jī):
是臺(tái)灣義隆公司的產(chǎn)品,有很大一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容,且相兼容產(chǎn)品的資源相對(duì)比PIC的多,價(jià)格便宜,有很多系列可選,但抗干擾較差.
ATMEL單片機(jī)(51單片機(jī)):
ATMEl公司的8位單片機(jī)有AT89、AT90兩個(gè)系列,AT89系列是8位Flash單片機(jī),與8051系列單片機(jī)相兼容,靜態(tài)時(shí)鐘模式;AT90系列單片機(jī)是增強(qiáng)RISC結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程Flash的單片機(jī),也叫AVR單片機(jī).
PHLIPIS 51PLC系列單片機(jī)(51單片機(jī)):
PHILIPS公司的單片機(jī)是基于80C51內(nèi)核的單片機(jī),嵌入了掉電檢測(cè)、模擬以及片內(nèi)RC振蕩器等功能,這使51LPC在高集成度、低成本、低功耗的應(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求.
HOLTEK單片機(jī):
臺(tái)灣盛揚(yáng)半導(dǎo)體的單片機(jī),價(jià)格便宜,種類較多,但抗干擾較差,適用于消費(fèi)類產(chǎn)品.
TI公司單片機(jī)(51單片機(jī)):
德州儀器提供了TMS370和MSP430兩大系列通用單片機(jī).TMS370系列單片機(jī)是8位CMOS單片機(jī),具有多種存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式,適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合;MSP430系列單片機(jī)是一種超低功耗、功能集成度較高的16位低功耗單片機(jī),特別適用于要求功耗低的場(chǎng)合
松翰單片機(jī)(SONIX):
是臺(tái)灣松翰公司的單片,大多為8位機(jī),有一部分與PIC 8位單片機(jī)兼容,價(jià)格便宜,系統(tǒng)時(shí)鐘分頻可選項(xiàng)較多,有PMW ADC 內(nèi)振 內(nèi)部雜訊濾波。缺點(diǎn)RAM空間過小,抗干擾較好。
從無線電世界到單片機(jī)世界
現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)的產(chǎn)業(yè)革命,將世界經(jīng)濟(jì)從資本經(jīng)濟(jì)帶入到知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代。在電子世界領(lǐng)域,從20世紀(jì)中的無線電時(shí)代也進(jìn)入到21世紀(jì)以計(jì)算機(jī)技術(shù)為中心的智能化現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代?,F(xiàn)代電子系統(tǒng)的基本核心是嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱嵌入式系統(tǒng)),而單片機(jī)是最典型、最廣泛、最普及的嵌入式系統(tǒng)。
一、 無線電世界造就了幾代英才
在20世紀(jì)五六十年代,最具代表的先進(jìn)的電子技術(shù)就是無線電技術(shù),包括無線電廣播、收音、無線通信(電報(bào))、業(yè)余無線電臺(tái)、無線電定位、導(dǎo)航等遙測(cè)、遙控、遙信技術(shù)。早期就是這些電子技術(shù)帶領(lǐng)著許多青少年步入了奇妙的電子世界,無線電技術(shù)展示了當(dāng)時(shí)科技生活美妙的前景。電子科學(xué)開始形成了一門新興學(xué)科。無線電電子學(xué)、無線通信開始了電子世界的歷程。
無線電技術(shù)不僅成為了當(dāng)時(shí)先進(jìn)科學(xué)技術(shù)的代表,而且從普及到專業(yè)的科學(xué)領(lǐng)域,吸引了廣大青少年,并使他們從中找到了無窮的樂趣。從床頭的礦石收音機(jī)到超外差收音機(jī);從無線電發(fā)報(bào)到業(yè)余無線電臺(tái);從電話、電鈴到無線電操縱模型。無線電技術(shù)成為當(dāng)時(shí)青少年科普、科技教育最普及、最廣泛的內(nèi)容。至今,許多老一輩的工程師、專家、教授當(dāng)年都是無線電愛好者。無線電技術(shù)的無窮樂趣、無線電技術(shù)的全面訓(xùn)練,從電子學(xué)基本原理、電子元器件基礎(chǔ)到無線電遙控、遙測(cè)、遙信電子系統(tǒng)制作,培養(yǎng)出了幾代科技英才。
二、 從無線電時(shí)代到電子技術(shù)普及時(shí)代
早期的無線電技術(shù)推動(dòng)了電子技術(shù)的發(fā)展,其中最主要的是真空管電子技術(shù)向半導(dǎo)體電子技術(shù)的發(fā)展。半導(dǎo)體電子技術(shù)使有源器件實(shí)現(xiàn)了微小型化和低成本,使無線電技術(shù)有了更大普及和創(chuàng)新,并大大地開闊了許多非無線電的控制領(lǐng)域。
半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展導(dǎo)致集成電路器件的產(chǎn)生,形成了近代電子技術(shù)的飛躍,電子技術(shù)從分立器件時(shí)代走進(jìn)了電路集成時(shí)代。電子設(shè)計(jì)工程師不再用分立的電子元器件設(shè)計(jì)電路單元,而直接選擇集成化的電路單元器件構(gòu)成系統(tǒng)。他們從電路單元設(shè)計(jì)中解放出來,致力于系統(tǒng)設(shè)計(jì),大大地解放了科技生產(chǎn)力,促進(jìn)了電子系統(tǒng)更大范圍的普及。
半導(dǎo)體集成電路首先在基本數(shù)字邏輯電路上取得突破。大量數(shù)字邏輯電路,如門電路、計(jì)數(shù)器、定時(shí)器、移位寄存器以及模擬開關(guān)、比較器等,為電子數(shù)字控制提供了極佳的條件,使傳統(tǒng)的機(jī)械控制轉(zhuǎn)向電子控制。功率電子器件以及傳感技術(shù)的發(fā)展使原先以無線電為中心的電子技術(shù)開始轉(zhuǎn)向工程領(lǐng)域中的機(jī)械系統(tǒng)的數(shù)字控制,檢測(cè)領(lǐng)域中的信息采集,運(yùn)動(dòng)機(jī)械對(duì)象的電氣伺服驅(qū)動(dòng)控制。
半導(dǎo)體及其集成電路技術(shù)將我們帶入了一個(gè)電子技術(shù)普及時(shí)代,無線電技術(shù)成為電子技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的一個(gè)部分。
進(jìn)入20世紀(jì)70年代,大規(guī)模集成電路出現(xiàn),促進(jìn)了常規(guī)的電子電路單元的專用電子系統(tǒng)發(fā)展。許多專用電子系統(tǒng)單元變成了集成化器件,如收音機(jī)、電子鐘、計(jì)算器等,在這些領(lǐng)域的電子工程師從電路、系統(tǒng)的精心設(shè)計(jì)、調(diào)試轉(zhuǎn)變?yōu)槠骷x擇、外圍器件適配工作。電子技術(shù)發(fā)展了,電子產(chǎn)品豐富了,電子工程師的難度減少了,但與此同時(shí),無線電技術(shù)、電子技術(shù)的魅力卻削弱了。半導(dǎo)體集成電路的發(fā)展使經(jīng)典電子系統(tǒng)日趨完善,留在大規(guī)模集成電路以外的電子技術(shù)日益減少,電子技術(shù)沒有了往昔無線電時(shí)代的無窮樂趣和全面的工程訓(xùn)練。
三、 從經(jīng)典電子技術(shù)時(shí)代到現(xiàn)代電子技術(shù)時(shí)代
進(jìn)入20世紀(jì)80年代,世紀(jì)經(jīng)濟(jì)中最重要的變革是計(jì)算機(jī)的產(chǎn)業(yè)革命。而計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)革命的最重要標(biāo)志則是計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用的誕生。近代電子計(jì)算機(jī)是應(yīng)數(shù)值計(jì)算要求誕生的。在很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),電子計(jì)算機(jī)都是以發(fā)展海量數(shù)值計(jì)算為己任。但是電子計(jì)算機(jī)表現(xiàn)出的邏輯運(yùn)算、處理、控制能力,吸引了電子控制領(lǐng)域的專家,他們要求發(fā)展能滿足控制對(duì)象要求,實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。如果將滿足海量數(shù)據(jù)處理的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱為通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng),那么則可把嵌入到對(duì)象體系(如艦船、飛機(jī)、機(jī)車等)中的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)稱作嵌入式計(jì)算機(jī)。顯而易見,兩者的技術(shù)發(fā)展方向是不同的。前者要求海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、吞吐、高速數(shù)據(jù)處理分析及傳輸;而后者要求在對(duì)象環(huán)境中可靠運(yùn)行,對(duì)外部物理參數(shù)的高速采集、邏輯分析處理和對(duì)外部對(duì)象的快速控制等。早期人們將通用計(jì)算機(jī)加上數(shù)據(jù)采集單元、輸出驅(qū)動(dòng)電路勉為其難地構(gòu)成一個(gè)熱處理爐的溫控系統(tǒng)。這樣的通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)不可能為大多數(shù)電子系統(tǒng)采用,而且要使通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)滿足嵌入式應(yīng)用要求,必然影響高速數(shù)值處理技術(shù)的發(fā)展。為了解決計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展的矛盾,在20世紀(jì)70年代,半導(dǎo)體專家另辟蹊徑,完全按照電子系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用要求,將一個(gè)微型計(jì)算機(jī)的基本系統(tǒng)集成在一個(gè)芯片上,形成了早期的單片機(jī)(Single Chip Microcomputer)。單片機(jī)問世后,在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域中開始出現(xiàn)了通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)的兩大分支。此后,無論是嵌入式系統(tǒng),還是通用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)都得到了飛速的發(fā)展。
早期雖然有通用計(jì)算機(jī)改裝而成的嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng),而真正意義上的嵌入式系統(tǒng)始于單片機(jī)的出現(xiàn)。因?yàn)閱纹瑱C(jī)是專門為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)的,單片機(jī)只能實(shí)現(xiàn)嵌入式應(yīng)用。單片機(jī)能最好地滿足嵌入式應(yīng)用的環(huán)境要求,例如,芯片級(jí)的物理空間、大規(guī)模集成電路的低價(jià)位、良好的外圍接口總線和突出控制功能的指令系統(tǒng)。
單片機(jī)有計(jì)算機(jī)系統(tǒng)內(nèi)核,嵌入到電子系統(tǒng)中,為電子系統(tǒng)智能化奠定了基礎(chǔ)。因此,當(dāng)前單片機(jī)在電子系統(tǒng)中的廣泛使用,使經(jīng)典電子系統(tǒng)迅速過渡到智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)。
四、 單片機(jī)開創(chuàng)了現(xiàn)代電子系統(tǒng)時(shí)代
1單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)
嵌入式系統(tǒng)源于計(jì)算機(jī)的嵌入式應(yīng)用,早期嵌入式系統(tǒng)為通用計(jì)算機(jī)經(jīng)改裝后嵌入到對(duì)象體系中的各種電子系統(tǒng),如艦船的自動(dòng)駕駛儀,輪機(jī)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等。嵌入式系統(tǒng)首先是一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),其次它被嵌入到對(duì)象體系中、在對(duì)象體系中實(shí)現(xiàn)對(duì)象要求的數(shù)據(jù)采集、處理、狀態(tài)顯示、輸出控制等功能,由于嵌入在對(duì)象體系中,嵌入式系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)沒有計(jì)算機(jī)的獨(dú)立形式及功能。單片機(jī)完全是按照嵌入式系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)的,因此單片機(jī)是最典型的嵌入式系統(tǒng)。早期的單片機(jī)只是按嵌入式應(yīng)用技術(shù)要求設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)單芯片集成,故名單片機(jī)。隨后,單片機(jī)為滿足嵌入式應(yīng)用要求不斷增強(qiáng)其控制功能與外圍接口功能,尤其是突出控制功能,因此國(guó)際上已將單片機(jī)正名為微控制器(MCU,Microcontroller Unit)。
2單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代電子系統(tǒng)將成為主流電子系統(tǒng)
單片機(jī)是器件級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng),它可以嵌入到任何對(duì)象體系中去,實(shí)現(xiàn)智能化控制。小到微型機(jī)械,如手表、助聽器。集成器件級(jí)的低價(jià)位,低到幾元、十幾元,足以使單片機(jī)普及到許多民用家電、電子玩具中去。單片機(jī)構(gòu)成的現(xiàn)代電子系統(tǒng)已深入到各家各戶,正改變我們的生活,如家庭中的音響、電視機(jī)、洗衣機(jī)、微波爐、電話、防盜系統(tǒng)、空調(diào)機(jī)等。單片機(jī)革新了原有電子系統(tǒng),如微波爐采用單片機(jī)控制后,可方便地進(jìn)行時(shí)鐘設(shè)置、程序記憶、功率控制;空調(diào)機(jī)采用單片機(jī)后不但遙控參數(shù)設(shè)置方便,運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)變換,還可實(shí)現(xiàn)變頻控制。目前許多家用電器如VCD、DVD只有單片機(jī)出現(xiàn)后才可能實(shí)現(xiàn)其功能。
3嵌入式系統(tǒng)帶動(dòng)了整個(gè)電子產(chǎn)業(yè)
目前電子元器件產(chǎn)業(yè)除了微處理器、嵌入式系統(tǒng)器件外,大多是圍繞現(xiàn)代電子系統(tǒng)配套的元器件產(chǎn)業(yè),例如滿足人機(jī)交互用的按鍵,LED/LCD顯示驅(qū)動(dòng)、LED/LCD顯示單元、語(yǔ)音集成器件等,滿足數(shù)據(jù)采集通道要求的數(shù)字傳感器、ADC、數(shù)據(jù)采集模塊、信號(hào)調(diào)理模塊等,滿足伺服驅(qū)動(dòng)控制的DAC、固體繼電器、步進(jìn)電機(jī)控制器、變頻控制單元等,滿足通信要求的各種總線驅(qū)動(dòng)器、電平轉(zhuǎn)換器等。
世界電子元器件在嵌入式系統(tǒng)帶動(dòng)下,沿著充分滿足嵌入式應(yīng)用的現(xiàn)代電子系統(tǒng)要求發(fā)展。這就使原來經(jīng)典電子系統(tǒng)的天地愈來愈小。電子系統(tǒng)中的各類從業(yè)人員應(yīng)盡早轉(zhuǎn)向現(xiàn)代電子系統(tǒng)的康莊大道。
五、 單片機(jī)將造就新一代電子精英
如果說五十年代起,無線電世界造就了幾代精英,那么當(dāng)今的單片機(jī)世界將會(huì)造就出新一代電子精英。
1單片機(jī)帶你進(jìn)入智能化電子領(lǐng)域
若將經(jīng)典電子系統(tǒng)當(dāng)作一個(gè)僵死的電子系統(tǒng),那么智能化的現(xiàn)代電子系統(tǒng)則是一個(gè)具有“生命”的電子系統(tǒng)。單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)給予電子系統(tǒng)“身軀”,單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的應(yīng)用程序賦予其“生命”。例如,在設(shè)計(jì)智能化儀器顯示器的顯示功能時(shí),可在開機(jī)時(shí)顯示系統(tǒng)自檢結(jié)果,未進(jìn)入工作時(shí)顯示各種待機(jī)狀態(tài),儀器運(yùn)行時(shí)顯示運(yùn)行過程,工作結(jié)束后可顯示當(dāng)前結(jié)果、自檢結(jié)果、原始數(shù)據(jù)、各種處理報(bào)表等。在無人值守時(shí),可給定各種自動(dòng)運(yùn)行功能。
電子系統(tǒng)的智能化為無止境境界,常常不需硬件資源的增添就能實(shí)現(xiàn)各種翻新功能。這也是當(dāng)前許多家用電器功能大量增設(shè)的因素之一。
2單片機(jī)帶你進(jìn)入計(jì)算機(jī)工控領(lǐng)域
21世紀(jì)是全人類進(jìn)入計(jì)算機(jī)時(shí)代的世紀(jì),許多人不是在制造計(jì)算機(jī)便是在使用計(jì)算機(jī)。在使用計(jì)算機(jī)的人們中,只有從事嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的人才真正地進(jìn)入到計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的內(nèi)部軟、硬件體系中,才能真正領(lǐng)會(huì)計(jì)算機(jī)的智能化本質(zhì)并掌握智能化設(shè)計(jì)的知識(shí)。從學(xué)習(xí)單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)入手是當(dāng)今培養(yǎng)計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟、硬件技術(shù)人才的最佳道路之一。
3單片機(jī)帶你進(jìn)入最具魅力的電子世界
獨(dú)具魅力的單片機(jī)能使你體會(huì)到電腦的真諦,你可以用單片機(jī)親自動(dòng)手設(shè)計(jì)智能玩具,可以設(shè)計(jì)不同的應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)不同的功能。既有硬件制作又有軟件設(shè)計(jì),既動(dòng)腦、又動(dòng)手。初級(jí)水平可開發(fā)智能玩具,用宏指令編程。中級(jí)水平可開發(fā)一些智能控制器,如電腦鼠、智能車、各種遙控模型。高級(jí)水平可開發(fā)機(jī)器人,如機(jī)器人足球賽,開發(fā)工業(yè)控制單元,網(wǎng)絡(luò)通信等,并用匯編語(yǔ)言或高級(jí)語(yǔ)言設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。圍繞單片機(jī)及嵌入式系統(tǒng)形成的電子產(chǎn)業(yè)的未來,將會(huì)為電子愛好者提供廣闊的天地,一個(gè)比當(dāng)年無線電世界更廣闊、更豐富、更持久、更具魅力的電子世界。投身到單片機(jī)世界來,將使你一生受益。
單片機(jī)攻擊技術(shù)
目前,攻擊單片機(jī)主要有四種技術(shù),分別是:
?。ǎ保┸浖?br /> 該技術(shù)通常使用處理器通信接口并利用協(xié)議、加密算法或這些算法中的安全漏洞來進(jìn)行攻擊。軟件攻擊取得成功的一個(gè)典型事例是對(duì)早期ATMEL AT89C 系列單片機(jī)的攻擊。攻擊者利用了該系列單片機(jī)擦除操作時(shí)序設(shè)計(jì)上的漏洞,使用自編程序在擦除加密鎖定位后,停止下一步擦除片內(nèi)程序存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)的操作,從而使加過密的單片機(jī)變成沒加密的單片機(jī),然后利用編程器讀出片內(nèi)程序。
(2) 電子探測(cè)攻擊
該技術(shù)通常以高時(shí)間分辨率來監(jiān)控處理器在正常操作時(shí)所有電源和接口連接的模擬特性,并通過監(jiān)控它的電磁輻射特性來實(shí)施攻擊。因?yàn)閱纹瑱C(jī)是一個(gè)活動(dòng)的電子器件,當(dāng)它執(zhí)行不同的指令時(shí),對(duì)應(yīng)的電源功率消耗也相應(yīng)變化。這樣通過使用特殊的電子測(cè)量?jī)x器和數(shù)學(xué)統(tǒng)計(jì)方法分析和檢測(cè)這些變化,即可獲取單片機(jī)中的特定關(guān)鍵信息。
?。ǎ常┻^錯(cuò)產(chǎn)生技術(shù)
該技術(shù)使用異常工作條件來使處理器出錯(cuò),然后提供額外的訪問來進(jìn)行攻擊。使用最廣泛的過錯(cuò)產(chǎn)生攻擊手段包括電壓沖擊和時(shí)鐘沖擊。低電壓和高電壓攻擊可用來禁止保護(hù)電路工作或強(qiáng)制處理器執(zhí)行錯(cuò)誤操作。時(shí)鐘瞬態(tài)跳變也許會(huì)復(fù)位保護(hù)電路而不會(huì)破壞受保護(hù)信息。電源和時(shí)鐘瞬態(tài)跳變可以在某些處理器中影響單條指令的解碼和執(zhí)行。
?。ǎ矗┨结樇夹g(shù)
該技術(shù)是直接暴露芯片內(nèi)部連線,然后觀察、操控、干擾單片機(jī)以達(dá)到攻擊目的。為了方便起見,人們將以上四種攻擊技術(shù)分成兩類,一類是侵入型攻擊(物理攻擊),這類攻擊需要破壞封裝,然后借助半導(dǎo)體測(cè)試設(shè)備、顯微鏡和微定位器,在專門的實(shí)驗(yàn)室花上幾小時(shí)甚至幾周時(shí)間才能完成。所有的微探針技術(shù)都屬于侵入型攻擊。另外三種方法屬于非侵入型攻擊,被攻擊的單片機(jī)不會(huì)被物理?yè)p壞。在某些場(chǎng)合非侵入型攻擊是特別危險(xiǎn)的,這是因?yàn)榉乔秩胄凸羲柙O(shè)備通??梢宰灾坪蜕?jí),因此非常廉價(jià)。
大部分非侵入型攻擊需要攻擊者具備良好的處理器知識(shí)和軟件知識(shí)。與之相反,侵入型的探針攻擊則不需要太多的初始知識(shí),而且通??捎靡徽紫嗨频募夹g(shù)對(duì)付寬范圍的產(chǎn)品。
單片機(jī)侵入型攻擊的一般過程
侵入型攻擊的第一步是揭去芯片封裝。有兩種方法可以達(dá)到這一目的:第一種是完全溶解掉芯片封裝,暴露金屬連線。第二種是只移掉硅核上面的塑料封裝。第一種方法需要將芯片綁定到測(cè)試夾具上,借助綁定臺(tái)來操作。第二種方法除了需要具備攻擊者一定的知識(shí)和必要的技能外,還需要個(gè)人的智慧和耐心,但操作起來相對(duì)比較方便。
芯片上面的塑料可以用小刀揭開,芯片周圍的環(huán)氧樹脂可以用濃硝酸腐蝕掉。熱的濃硝酸會(huì)溶解掉芯片封裝而不會(huì)影響芯片及連線。該過程一般在非常干燥的條件下進(jìn)行,因?yàn)樗拇嬖诳赡軙?huì)侵蝕已暴露的鋁線連接。
接著在超聲池里先用丙酮清洗該芯片以除去殘余硝酸,然后用清水清洗以除去鹽分并干燥。沒有超聲池,一般就跳過這一步。這種情況下,芯片表面會(huì)有點(diǎn)臟,但是不太影響紫外光對(duì)芯片的操作效果。最后一步是尋找保護(hù)熔絲的位置并將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下。一般用一臺(tái)放大倍數(shù)至少100倍的顯微鏡,從編程電壓輸入腳的連線跟蹤進(jìn)去,來尋找保護(hù)熔絲。若沒有顯微鏡,則采用將芯片的不同部分暴露到紫外光下并觀察結(jié)果的方式進(jìn)行簡(jiǎn)單的搜索。操作時(shí)應(yīng)用不透明的紙片覆蓋芯片以保護(hù)程序存儲(chǔ)器不被紫外光擦除。將保護(hù)熔絲暴露在紫外光下5~10分鐘就能破壞掉保護(hù)位的保護(hù)作用,之后,使用簡(jiǎn)單的編程器就可直接讀出程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容。
對(duì)于使用了防護(hù)層來保護(hù)EEPROM單元的單片機(jī)來說,使用紫外光復(fù)位保護(hù)電路是不可行的。對(duì)于這種類型的單片機(jī),一般使用微探針技術(shù)來讀取存儲(chǔ)器內(nèi)容。在芯片封裝打開后,將芯片置于顯微鏡下就能夠很容易的找到從存儲(chǔ)器連到電路其它部分的數(shù)據(jù)總線。
由于某種原因,芯片鎖定位在編程模式下并不鎖定對(duì)存儲(chǔ)器的訪問。利用這一缺陷將探針放在數(shù)據(jù)線的上面就能讀到所有想要的數(shù)據(jù)。在編程模式下,重啟讀過程并連接探針到另外的數(shù)據(jù)線上就可以讀出程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的所有信息。
還有一種可能的攻擊手段是借助顯微鏡和激光切割機(jī)等設(shè)備來尋找保護(hù)熔絲,從而尋查和這部分電路相聯(lián)系的所有信號(hào)線。由于設(shè)計(jì)有缺陷,因此,只要切斷從保護(hù)熔絲到其它電路的某一根信號(hào)線,就能禁止整個(gè)保護(hù)功能。由于某種原因,這根線離其它的線非常遠(yuǎn),所以使用激光切割機(jī)完全可以切斷這根線而不影響臨近線。這樣,使用簡(jiǎn)單的編程器就能直接讀出程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容。
雖然大多數(shù)普通單片機(jī)都具有熔絲燒斷保護(hù)單片機(jī)內(nèi)代碼的功能,但由于通用低檔的單片機(jī)并非定位于制作安全類產(chǎn)品,因此,它們往往沒有提供有針對(duì)性的防范措施且安全級(jí)別較低。加上單片機(jī)應(yīng)用場(chǎng)合廣泛,銷售量大,廠商間委托加工與技術(shù)轉(zhuǎn)讓頻繁,大量技術(shù)資料外瀉,使得利用該類芯片的設(shè)計(jì)漏洞和廠商的測(cè)試接口,并通過修改熔絲保護(hù)位等侵入型攻擊或非侵入型攻擊手段來讀取單片機(jī)的內(nèi)部程序變得比較容易。
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