基于閃存的微控制器在代碼發(fā)布中的代碼保護

裝載程序使用數(shù)據(jù)包，數(shù)據(jù)包有數(shù)據(jù)頭和校驗和以驗證傳輸。如果數(shù)據(jù)包傳輸?shù)搅丝刂破鞑⑶倚ｒ灪褪钦_的，則裝載程序把它交給解碼引擎(如果它是加密的)。在加密數(shù)據(jù)的內部有另外一個密碼校驗和，這給解密引擎一個驗證密碼信息的手段。它將首先應用通用碼并測試校驗和，如果失敗，則利用來自串行數(shù)字的唯一密碼重試。如果再次失敗，則告訴裝載程序固件對這個設備無效。這也可防止代碼被未經(jīng)授權的篡改和意外損壞。

如果解密引擎成功地解碼數(shù)據(jù), 它將把數(shù)據(jù)交給在閃存中對實際閃存塊進行編程的程序例程。當然，對于不同產(chǎn)家，這個程序是不同的，在后面的設計實例中將給出COP8的程序。這個程序保留了一個128字節(jié)的RAM用于更新閃存。當然，這塊RAM在裝載程序完成后可以存放應用程序的數(shù)據(jù)。

設計實例

圖3是一個具備解密功能的固件裝載程序的流程圖。裝載程序使用在編程器和系統(tǒng)模擬程序中廣泛使用的修改版Intel HEX數(shù)據(jù)格式。這將使應用程序現(xiàn)有架構支持標準并易于使用。裝載固件程序用COP8匯編語言編寫，以簡少代碼，并利用器件全部的閃存特性。

簡單來說，Intel HEX格式是一種用ASCII編碼表示的數(shù)據(jù)記錄格式，用于向設備的存儲器編程對象代碼或數(shù)據(jù)。該格式由下列字段組成：使用ASCII字符0x3A或者即 “:”記錄起始字段、長度范圍為0x00-0xFF的數(shù)據(jù)長度字段(兩個ASCII字符)、偏移字段、記錄類型字段、信息或數(shù)據(jù)字段以及校驗和字段。每個字段都由標準的可打印ASCII字符表示。例如，“10”代表十六進制0x10或者十進制16，可表示長度字段。實際上它的編碼是0x31、0x30，這是“0” 和“1” 的ASCII碼。因為內容是可打印的ASCII字符，能被文本編輯器查看，所以需要加密。

表里包括了標準的Intel HEX格式記錄類型。注意該標準只定義了6種記錄類型。為利用現(xiàn)有的結構，裝載程序采用Intel HEX 格式，并指定加密數(shù)據(jù)為一種新的記錄類型。記錄類型0x10將被用于代表加密數(shù)據(jù)，這是不能變的。

代碼裝載程序也需要一個流程控制方法，以保證在下一個記錄裝載之前，寫閃存的周期已經(jīng)完成。在大多數(shù)的情況下，應用程序會產(chǎn)生可分成16個字節(jié)一組的文件，以方使閱讀。通常閃存是以128或256字節(jié)進行分塊，因此必須有一個裝載程序的命令要求從主機來的數(shù)據(jù)允許可變記錄大小。裝載程序必須能處理 256字節(jié)的數(shù)據(jù)，因為按照標準，這是最大的記錄大小。表的底部顯示了本例中新擴展的記錄類型。因為COP8系列器件只有16位地址，無法執(zhí)行記錄類型 0x02到 0x05。對于具備更大閃存的處理器，例如CR16，它能直接訪問16M字節(jié)的內存，就需要有擴展線性地址的記錄類型。

觀察圖3中的流程圖，重新設置后的第一個任務是檢驗閃存的內容。這是通過讀取各個128字節(jié)的頁面(除了位于閃存頂部的自舉驗證代碼和裝載程序代碼)來完成的。只驗證應用程序的代碼這使計算校驗和非常容易。但如果需要，它也可以包括檢測裝載程序部件。當通過校驗和檢查，控制就被向量轉移到應用程序固件的入口。入口保持不變非常重要。如果它發(fā)生了移動，裝載程序會把向量轉到一個不正確的入口，并可能出現(xiàn)崩潰。另外，裝載程序可以從代碼中讀出進入向量，把向量壓入堆棧并返回，以迫使從那個地址開始執(zhí)行。這個方案允許入口點可變。

如果校檢和失敗，裝載程序將保持控制并不斷地往主機發(fā)送信號，用硬件設計實現(xiàn)的任何手段開始裝載。裝載程序也可以控制用戶接口通知這種狀態(tài)。在調試系統(tǒng)時，一個表示“固件裝載” 的簡單的LED燈非常有用。

裝載程序將持續(xù)地向主機請求記錄，直到主機通過EOF記錄表明沒有記錄了。檢測到的0x10類型記錄將被送到解碼引擎，并適當解碼數(shù)據(jù)。這使得實際向閃存寫數(shù)據(jù)的代碼，既可以操作加密數(shù)據(jù)，也可操作對未加密數(shù)據(jù)。對開發(fā)和內部測試來說，未加密的數(shù)據(jù)通路很有價值。當收到EOF記錄后，所有新固件數(shù)據(jù)都被寫入閃存。然后，裝載程序把控制交還給自舉測試，以驗證新代碼未被破壞。

如上所述，現(xiàn)場可更新設備可以在不曝露IP的情況下得到實現(xiàn)。使用一個簡單的密碼, 制造商的固件就能得到保護，客戶可以在世界各地能夠訪問因特網(wǎng)的地方更新他們的設備。