浅谈知识产权保护方法之加密Kinetis K60(方案一)(Security Kinetis K60 for IP Protection Scheme1)

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       所谓“知识产权保护”,其实就是在产品量产之后防止其芯片内部代码通过外部调试器被有效读取出来的手段,毕竟现在来说硬件电路是比较容易被复制的,如果软件再不设防的话,在山寨技术如此发达的今天(用发达来形容貌似不是很过分吧,呵呵)这个产品估计很快就会被淘汰了。

       因为最近有很多客户问到关于Kinetis的加密锁定问题,所以我觉着还是有必要对其细说说的。其实飞思卡尔对于知识产权保护方面还是做了很大的功夫的,而且使用起来也是比较方便的(这点很重要),具体可以参考Kinetis的Reference Manual中Security这一章,这里我就以在IAR环境下锁定K60为例介绍一下使用方法:

1. 首先简单介绍一下原理,即如果将K60置于Security状态(即锁定状态),则是不能通过Debug接口或者EzPort接口对芯片内部flash有任何操作的(CPU还是可以正常读写flash的,也就是说程序还是可以正常运行的,只不过是不能被外部非法读取了),当然“mass erase”命令除外(我们平时在Jlink Command窗口中敲入的unlock Kinetis命令就是触发这个命令给芯片的),通过“mass erase”命令可以再次将芯片擦除到出厂状态(即unsecure解锁的过程),这样芯片就又可以正常使用了(方便用户之后的程序升级)。咳咳,不过不用担心,解锁之后的芯片其内部的flash已经被完全擦除掉变为空片状态,也就是说内部的代码已经没有了,所以。。。懂的。。。呵呵;

2. 说完Security的原理,下面再聊聊K60实现security的process。我们可以通过K60的FTFL_FSEC寄存器中的SEC位来设定芯片的security状态,如下图所示,芯片默认出厂状态SEC位是为10的,即非加密锁定的,而如果将SEC位设定为00、01或者11任何一种情况,则芯片都将处于锁定状态(这就是我们接下来要干的事了,呵呵)。这里可能会有人疑问,在这个寄存器在重新上电之后会保存内容吗,我只能说“咳咳,都能抢答了”,哈哈,这正是我下面要说的;

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3. K60在flash中0x00000400~0x0000040F这16个字节范围的地址定义为寄存器加载地址(Flash配置区),如下图所示,而这其中0x0000040C的地址内容在芯片上电之后会被自动加载到FTFT_FSEC寄存器中,也就是说我们只需要在烧写程序的时候把相应数据写到该flash地址即可在上电之后对芯片进行加密锁定,由此实现加密锁定。

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4. 好了,原理和process都说完了,准备工作就做好了,下面就撸胳膊抹袖子开工干活吧,呵呵。其实飞思卡尔已经为我们做好了相关工作,只不过我们平时因为用不到没有注意到罢了。我们打开IAR环境,然后导入需要加密的代码工程,再打开工程目录下cpu文件组中的vectors.c和vectors.h(如果你的工程架构类似于飞思卡尔官方的sample code的话就在这个路径下)。在vectors.h里的最后部分我们会看到4个config段(共16个字节大小),如下图1,这四个段就是定义了上述0x400~0x40F的内容,其中CONFIG_4中最后的0xfe即为0x40C地址的内容(注意ARM处理器默认是little end模式的,所以0x40C在低地址),0xfe表明SEC位为10,即非加密状态,这样如果我把该0x40C地址的内容改成0xfc、0xfd或者0xff任意一个都可以实现对芯片的加密锁定。至于该四个配置段定义是如何映射到K60的flash区中的呢,去vectors.c文件中中断向量表vector_table[]的最后看看就知道了,如下图2;

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5. 这里我们选择将CONFIG_4内容由原来的0xfffffffe改成0xfffffffd即可,然后保存编译通过之后,在查看其生成的s19文件中可以看到如下图所示,即0x40C地址的内容被修改成了0xfd,这样烧写文件就搞定了;

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6. 当然到这一步实际上还没有完,其实在IAR的新版本之后(IAR6.6之后),其自带的flashloader默认是把0x400~0x40F这段保护起来的(防止误操作对芯片意外的security),即使如上面所述修改好相应内容,在烧写的过程中flashloader也不会对这段地址的内容做任何擦除和写入。为此还需要再额外对IAR的flashloader进行配置,具体步骤如下:

(1)进入Options->Debugger->Download,选择如下:

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(2)点击“OK”,然后系统会提示保存该修改后的flashloader配置,建议把自己修改好的.board文件保存到自己的工程目录下,方便以后直接调用该flashloader。

7. 至此全部设置就搞定了,点击编译连接,然后下载,即可把加密后的代码烧写到芯片的flash里面去了。注意如果我们点击调试按钮的话,一旦程序烧进去之后调试器会自动复位芯片,此时加密状态位会被load到FTFT_FSEC[SEC]位中,芯片的调试端口就会被停掉,所以这时进入不到调试界面,而是弹出错误窗口,不用担心,因为此时程序已经正确烧到芯片中,我们重新插拔电源之后会看到程序已经正常执行,而此时的芯片已经处于加密状态。当然如果我们想再进入调试模式调试芯片的话,一种是通过Jlink Command窗口解锁,如下图1,另一种是再次点击调试按钮,会弹出解锁窗口,点击解锁即可,如下图2。

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图1

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图2

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