MSP430单片机的加密熔断器设计
msp430单片机的加密熔断器设计
引 言
msp430系列单片机是德州仪器(ti)公司推出的一款16位超低功耗单片机。它能够在1.8～3.6 v电压、1 mhz频率的条件下运行，耗电电流在0.1～400μa。在运算速度上，msp430系列单片机能在8 mhz晶振的驱动下，实现125 ns的指令周期。16位的数据宽度、125 ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如fft等)。
在整合方面，msp430系列单片机将大量的cpu外围模块集成在片内，有如下一些模块：看门狗(wdt)、模拟比较器、串口、硬件乘法器、液晶驱动器、10位／12位／14位adc、端口0～6、基本定时器。其中定时器a、b均带有多个捕获／比较寄存器，同时可实现多路pwm输出；模拟比较器与定时器配合，可方便地实现adc；液晶驱动多达160笔段；硬件adc模块在小于10 μs的速率下实现10～14位的高速、高精度转换，同时提供采样／保持与参考电压；端口0、1、2能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入。
msp430系列单片机的开发调试有多种技术方案，其中以jtag和bootstrap(简称“bsl”)方式最为方便。对于flash型的msp430单片机初期开发进行的仿真，只需要1台pc机和1个jtag控制器即可实现。进入产品级开发阶段，为了保护用户代码，烧断flash的保护熔丝以后就无法再通过jtag口访问单片机，这时用户对flash中的程序再进行检查或更新就只能通过boot-strap进行。不用担心用户代码会泄露，bootstrap提供了32字节256位的密码保护，能完全确保代码的安全性。
1 熔断加密原理
msp430系列单片机采用jtag(实际上称为ieee1149.1或边界扫描)接口技术，实现对单片机全部存储器的访问，包括程序flash、rom、ram，并可对其进行擦除、读写。它能用于程序的下载，监测程序使用情况和各个变量与寄存器的使用情况，并可对其进行修改。jtag接口需要4根信号线、地线和电源线。
jtag接口为程序的调试、仿真及监控带来了很大的方便，大大提高了编程效率，缩短了开发周期；但在程序测试完成转换为产品推向市场时，就必须对程序代码进行加密处理，防止程序代码的泄漏。jtag接口的安全性很差，只要符合jtag标准的控制器就可以将程序代码读出，所以必须禁止jtag功能。对于msp430系列单片机，禁止jtag功能的途径是将单片机内部的加密保险丝熔断，熔断后的单片机就无法再使用jtag功能，从而达到加密程序代码的目的。
msp430系列单片机在上电复位时会通过tdi／tclk端对保险丝进行检测，当保险丝完好时，在tdi／tclk和地之间会有1 ma的电流流过。保险丝检测出现在上电复位以后tms端的第一个下降沿上，在第二个下降沿上会解除保险丝的检测，直到下一次的上电复位再进行保险丝检测，即在每一次的上电复位都会对保险丝进行检测。保险丝检测电流只有在保险丝检测方式时才会流过tdi／tclk端，当检测不到保险丝电流时，jtag功能就会失效，且这种加密方式是硬件方式的加密，一旦保险丝熔断，jtag功能就永久失效了，无法再通过jtag口访问单片机，从而保证了单片机内代码的安全。
2 熔断加密的时序及方法
msp430单片机保险丝的熔断必须在特定的条件下进行。
简单地将6.5 v电压加在tdi／tclk端上时，是无法熔断保险丝的，必须在一定的时序及指令下才可以完成。下面是熔断保险丝所需的指令及时序：
ir_shift(“ir_cntrl_sig_16bit”)为切换jtag进入16位数据接收模式；dr_shift_in(0x7201)为将tdo信号切换为tdi功能，tdi信号释放，为接入熔断电压vpp作准备；ir_shift(“ir_prepare_blow”)为设置msp430进入保险丝熔断方式；msdelay(1)为延时1 ms，同时连接熔断电压vpp至tdi信号端；tr_shift(“ir_bx_blow”)为执行保险丝熔断；medelay(1)为延时1ms，同时断开tdi端的熔断电压vpp，tdi信号端切换回tdi功能，jatg状态机复位。保险丝加密熔断完成。
3 熔断加密器的设计与实现
熔断加密器可以实现对msp430 flash单片机的编程、烧熔丝和bsl下载。可以选择编程后是否熔断芯片内熔丝，进行加密；可自行设置密码，彻底保护芯片内容；可进行完全擦除编程和保留编程，通过bsl方式读出目标cpu内的代码。
熔断加密器的硬件采用了msp430f1111a作为系统芯片，实现对目标jtag口的通信控制、熔断电压vpp的加载与分离、目标msp430单片机中保险丝熔断指令的控制。在电源部分，熔断电压vpp及100 ma的熔断电流是在7806三端稳压芯片与地之间串接二极管in4001来实现的；熔断电压vpp的加载与分离通过继电器的通断来实现，并使用了3个led分别指示目标单片机保险丝未熔断、正在熔断及已熔断的状态。
软件部分是通过c语言来实现熔丝加密器与目标单片机之间的数据通信及指令控制的。
以下为加密熔断器主程序：
本加密熔断器在实际应用中取得了非常理想的效果，可对msp430系列单片机的保险丝进行可靠而有效的熔断，完全保护了msp430单片机中的代码安全。整个系统的成本控制在30元左右，在实际的使用中达到非常好的经济效益和社会效益。
结 语
本系统可应用于整个msp430系列单片机，具有功能强大、性能可靠、成本低、体积小等特点。完全可以替代目前市场上售价高达1000～2000元的编程器，具有非常广阔的应用前景和推广价值。
无人多旋翼飞行器如何应用于公路桥梁检测、线路巡检中
针对华为的禁令，导澳大利亚运营商放弃进一步建设旗下的移动网络建设
LED显示屏“触”之可及可以实现吗
TFT LCD、OLED和Micro LED 的区别
RECOM全新的微型封装稳压型DC/DC转换器
MSP430单片机的加密熔断器设计
iOS11.1 beta2下周将带来表情热潮，苹果又给你找了一个升级iOS11的理由
小米6真的来了，小米6最新消息：金色版小米6售价3999元，现身京东
RISC-V架构“冲击”，ARM面临增长瓶颈
即将揭幕的GTC看点有哪些？最近半导体股票大涨的背后原因是什么？
Android apk三大瘦身步骤
昆明机场发生多起无人机事件 公安部介入调查
如何使用运算放大器设计一个简单的12V电池电量指示器
4月智能音箱继续增长，品牌突围效果明显
引流系统组件泄漏测试仪检测原理有哪些？
美国西南航空计划将波音737MAX客机的复飞计划推迟一个月
维控人机界面LEVI-430T，LX3V-1212MR系列PLC主机在研磨机上的应用
意法半导体提供全球首款开放式通信标准智能电表IC
一文解析硬件软件接口（HSI）
MAX16068 6通道、闪存可配置系统管理器，提供非易失故
引 言
msp430系列单片机是德州仪器(ti)公司推出的一款16位超低功耗单片机。它能够在1.8～3.6 v电压、1 mhz频率的条件下运行，耗电电流在0.1～400μa。在运算速度上，msp430系列单片机能在8 mhz晶振的驱动下，实现125 ns的指令周期。16位的数据宽度、125 ns的指令周期以及多功能的硬件乘法器相配合，能实现数字信号处理的某些算法(如fft等)。
在整合方面，msp430系列单片机将大量的cpu外围模块集成在片内，有如下一些模块：看门狗(wdt)、模拟比较器、串口、硬件乘法器、液晶驱动器、10位／12位／14位adc、端口0～6、基本定时器。其中定时器a、b均带有多个捕获／比较寄存器，同时可实现多路pwm输出；模拟比较器与定时器配合，可方便地实现adc；液晶驱动多达160笔段；硬件adc模块在小于10 μs的速率下实现10～14位的高速、高精度转换，同时提供采样／保持与参考电压；端口0、1、2能够接收外部上升沿或下降沿的中断输入。
msp430系列单片机的开发调试有多种技术方案，其中以jtag和bootstrap(简称“bsl”)方式最为方便。对于flash型的msp430单片机初期开发进行的仿真，只需要1台pc机和1个jtag控制器即可实现。进入产品级开发阶段，为了保护用户代码，烧断flash的保护熔丝以后就无法再通过jtag口访问单片机，这时用户对flash中的程序再进行检查或更新就只能通过boot-strap进行。不用担心用户代码会泄露，bootstrap提供了32字节256位的密码保护，能完全确保代码的安全性。
1 熔断加密原理
msp430系列单片机采用jtag(实际上称为ieee1149.1或边界扫描)接口技术，实现对单片机全部存储器的访问，包括程序flash、rom、ram，并可对其进行擦除、读写。它能用于程序的下载，监测程序使用情况和各个变量与寄存器的使用情况，并可对其进行修改。jtag接口需要4根信号线、地线和电源线。
jtag接口为程序的调试、仿真及监控带来了很大的方便，大大提高了编程效率，缩短了开发周期；但在程序测试完成转换为产品推向市场时，就必须对程序代码进行加密处理，防止程序代码的泄漏。jtag接口的安全性很差，只要符合jtag标准的控制器就可以将程序代码读出，所以必须禁止jtag功能。对于msp430系列单片机，禁止jtag功能的途径是将单片机内部的加密保险丝熔断，熔断后的单片机就无法再使用jtag功能，从而达到加密程序代码的目的。
msp430系列单片机在上电复位时会通过tdi／tclk端对保险丝进行检测，当保险丝完好时，在tdi／tclk和地之间会有1 ma的电流流过。保险丝检测出现在上电复位以后tms端的第一个下降沿上，在第二个下降沿上会解除保险丝的检测，直到下一次的上电复位再进行保险丝检测，即在每一次的上电复位都会对保险丝进行检测。保险丝检测电流只有在保险丝检测方式时才会流过tdi／tclk端，当检测不到保险丝电流时，jtag功能就会失效，且这种加密方式是硬件方式的加密，一旦保险丝熔断，jtag功能就永久失效了，无法再通过jtag口访问单片机，从而保证了单片机内代码的安全。
2 熔断加密的时序及方法
msp430单片机保险丝的熔断必须在特定的条件下进行。
简单地将6.5 v电压加在tdi／tclk端上时，是无法熔断保险丝的，必须在一定的时序及指令下才可以完成。下面是熔断保险丝所需的指令及时序：
ir_shift(“ir_cntrl_sig_16bit”)为切换jtag进入16位数据接收模式；dr_shift_in(0x7201)为将tdo信号切换为tdi功能，tdi信号释放，为接入熔断电压vpp作准备；ir_shift(“ir_prepare_blow”)为设置msp430进入保险丝熔断方式；msdelay(1)为延时1 ms，同时连接熔断电压vpp至tdi信号端；tr_shift(“ir_bx_blow”)为执行保险丝熔断；medelay(1)为延时1ms，同时断开tdi端的熔断电压vpp，tdi信号端切换回tdi功能，jatg状态机复位。保险丝加密熔断完成。
3 熔断加密器的设计与实现
熔断加密器可以实现对msp430 flash单片机的编程、烧熔丝和bsl下载。可以选择编程后是否熔断芯片内熔丝，进行加密；可自行设置密码，彻底保护芯片内容；可进行完全擦除编程和保留编程，通过bsl方式读出目标cpu内的代码。
熔断加密器的硬件采用了msp430f1111a作为系统芯片，实现对目标jtag口的通信控制、熔断电压vpp的加载与分离、目标msp430单片机中保险丝熔断指令的控制。在电源部分，熔断电压vpp及100 ma的熔断电流是在7806三端稳压芯片与地之间串接二极管in4001来实现的；熔断电压vpp的加载与分离通过继电器的通断来实现，并使用了3个led分别指示目标单片机保险丝未熔断、正在熔断及已熔断的状态。
软件部分是通过c语言来实现熔丝加密器与目标单片机之间的数据通信及指令控制的。
以下为加密熔断器主程序：
本加密熔断器在实际应用中取得了非常理想的效果，可对msp430系列单片机的保险丝进行可靠而有效的熔断，完全保护了msp430单片机中的代码安全。整个系统的成本控制在30元左右，在实际的使用中达到非常好的经济效益和社会效益。
结 语
本系统可应用于整个msp430系列单片机，具有功能强大、性能可靠、成本低、体积小等特点。完全可以替代目前市场上售价高达1000～2000元的编程器，具有非常广阔的应用前景和推广价值。
无人多旋翼飞行器如何应用于公路桥梁检测、线路巡检中
针对华为的禁令，导澳大利亚运营商放弃进一步建设旗下的移动网络建设
LED显示屏“触”之可及可以实现吗
TFT LCD、OLED和Micro LED 的区别
RECOM全新的微型封装稳压型DC/DC转换器
MSP430单片机的加密熔断器设计
iOS11.1 beta2下周将带来表情热潮，苹果又给你找了一个升级iOS11的理由
小米6真的来了，小米6最新消息：金色版小米6售价3999元，现身京东
RISC-V架构“冲击”，ARM面临增长瓶颈
即将揭幕的GTC看点有哪些？最近半导体股票大涨的背后原因是什么？
Android apk三大瘦身步骤
昆明机场发生多起无人机事件 公安部介入调查
如何使用运算放大器设计一个简单的12V电池电量指示器
4月智能音箱继续增长，品牌突围效果明显
引流系统组件泄漏测试仪检测原理有哪些？
美国西南航空计划将波音737MAX客机的复飞计划推迟一个月
维控人机界面LEVI-430T，LX3V-1212MR系列PLC主机在研磨机上的应用
意法半导体提供全球首款开放式通信标准智能电表IC
一文解析硬件软件接口（HSI）
MAX16068 6通道、闪存可配置系统管理器，提供非易失故