嵌入式系統(tǒng)產(chǎn)品的加密和解密永遠是一對矛盾的統(tǒng)一體,。為了保護產(chǎn)品研發(fā)人員的技術成果,，研究新型加密技術是非常有必要的。這里我們聊聊使用芯片UID加密的方案。

　　首先需要明確的是,，沒有一種加密是“絕對”可靠的，但是加密手段可以增加非法使用者的解密成本,，借此來防止技術被“輕易”盜取,。本次以LPC1000的UID加密方案為例進行介紹。

　　一,、LPC1000系列的加密方案

　　通過分析得出,，基于CortexM0或CortexM3內(nèi)核的LPC1000系列MCU通過軟件加密的方法有兩種：

　　1、使用代碼讀保護機制,，限制用戶訪問片內(nèi)Flash,；

　　2、通過芯片UID并添加加密算法使每片MCU內(nèi)的程序具有唯一性,。

　　代碼讀保護機制是通過使能系統(tǒng)中的不同安全級別,，以便限制訪問片內(nèi)Flash，本次不做重點介紹,。

　　二,、UID加密

　　UID是唯一標識符（unique identifier），在LPC1000系列微控制器的每一顆芯片都具有全球唯一的標識符,，該標識符為128位二進制序列,。因此我們可以利用芯片UID的唯一性對程序進行加密，使每一個產(chǎn)品中的程序也具有唯一性,，即使非法使用者獲取了MCU中的程序復制到其他芯片中也是不能正常運行的,，從而達到保護開發(fā)者的知識產(chǎn)權不被侵犯和盜用的目的。

　　三,、LPC1000的UID加密方案

　　基本思路是使用上位機軟件通過編程器讀取芯片的UID,，經(jīng)加密算法運算后生成密鑰,，下載程序的同時向MCU的Flash中某個地址寫入密鑰；MCU上電后,，首先讀取芯片的UID,，再通過與上位機相同的加密算法運算后計算出密鑰，并與之前寫入Flash中的密鑰比較,，若相同則繼續(xù)執(zhí)行用戶程序,，否則跳入死循環(huán)或執(zhí)行程序開發(fā)者指定的代碼。

　　圖1  LPC1000 UID加密方案流程圖

　　實現(xiàn)此方案需要準備的資源如下,。

　　硬件資源：

　　lLPC1766FBD100芯片,；

　　lSmartPRO 5000U-PLUS編程器；

　　lQFP100-NXP適配座,；

　　lSmartCortex M3-1700開發(fā)板（測試用,，非必需）。

　　軟件資源：

　　lSmartPRO 2008 2.0.56.exe上位機軟件,；

　　lProgrammer.rar編程器上位機UID加密補?。?/p>

　　lUid.rar編程器上位機UID加密算法,；

　　lLPC1766在Keil4下的工程模板,；

　　lKeil4開發(fā)環(huán)境；

　　lMicrosoft Visual C++ 6.0,。

　　1,、下位機

　　下位機（即LPC1766芯片）上電并初始化后，首先讀取芯片的UID,，解析密鑰并與Flash中的密鑰比較判斷后,，再繼續(xù)執(zhí)行用戶代碼。這里我們舉例采用的加密算法是將UID的補碼作為密鑰,，加密方法比較簡單,，用戶可自行對加密算法進行修改，寫出復雜的加密算法,。

　　讀取芯片UID的方法是通過調(diào)用芯片內(nèi)部的IAP函數(shù)實現(xiàn)，如圖所示,。

　　圖2  讀取UID

　　2,、上位機

　　在下位機LPC1766的程序編寫完成并生成hex或bin文件后，按照以下步驟對MCU進行加密：

　　首先,，在Microsoft Visual C++ 6.0下編寫加密算法,，這里我們已經(jīng)編寫完成，僅需解壓uid.rar并打開其中的VC工程,。用戶需要在uid.cpp中的UidAlgorithm函數(shù)中添加自定義算法,，如圖,。

　　圖3  加密算法工程

　　加密算法編寫完成后，編譯將生成一個名為uid.dll的算法文件,。

　　第二步,，安裝SmartPRO 2008軟件，我們默認安裝在C:\Program Files路徑下,；

　　第三步,，安裝SmartPRO 2800加密補丁，方法是將Programmer.rar解壓到C:\Programd Files\SmartPRO 2008\Programmer路徑下,，覆蓋原來的文件,；

　　第四步，將加密算法生成的uid.dll文件復制到C:\Programd Files\SmartPRO 2008\Programmer下,，SmartPRO 2008啟動后將會自動調(diào)用uid.dll,；

　　第五步，連接硬件,，將LPC1766芯片放入適配座ZY503D中,，連接USB通信電纜和電源；

　　第六步,，燒寫文件,，啟動SmartPRO 2008軟件，選擇芯片“LPC1766@LQFP100”,，打開燒錄文件（在Keil編寫下位機程序時生成的hex或bin文件 ）,。此時會出現(xiàn)一個如圖4的特殊提示，這是因為Keil編譯器在編譯時沒有將Flash中前8個字單元的內(nèi)容進行代碼有效校驗和的填充而產(chǎn)生該警告,，點擊“確定”即可,，編譯器在下載過程中會調(diào)用校驗算法自動添加校驗。關于代碼有效校驗和填充的相關內(nèi)容請參考LPC1766用戶手冊中“Flash編程”一章的相關內(nèi)容,。

　　圖4  用戶代碼無效提示

　　第七步,，開始下載，點擊“組合”即可,，默認執(zhí)行的是擦除,、編程、校驗三個步驟的結合,。

　　成功編程后,，如果重新讀取Flash，打開緩沖區(qū),，定位到0x00002000處,，可以看到已經(jīng)寫入的密鑰。如圖5所示，與此前設計的加密算法和加密預期效果一致,。

　　圖5  緩沖區(qū)查看密鑰

　　驗證方法：取下適配座中的芯片,，焊接到TinyARMT17核心板上，查到SmartCortex M3-1700開發(fā)板底板上,，連接P0.11到BEEP插針,，如所示。開發(fā)板上電后即可聽到蜂鳴器的鳴叫,。以此驗證芯片計算出的密鑰與Flash中寫入的密鑰校驗一致,，芯片程序正常運行。

　　圖6  開發(fā)板驗證

　　經(jīng)此方法向芯片下載程序后,，若有產(chǎn)品盜版者試圖將程序讀出然后復制到其他芯片上使用,，程序將停留在判斷密鑰是否匹配語句，導致程序不再向下執(zhí)行,，從而防止軟件程序被非法使用者盜用,。