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珠海电感厂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标准的控功率电感器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端的第插件电感器一个下降沿上，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LE扁平型电感D分别指示目标单片机保险丝未熔断、1

笔者认为，传输线的电感储能实际上是将最初的大电流磁场储能在切断开关工作后以较小电流向负载释放，这种应用不合常规，故而未得到推广。但目前FCG驱动高阻抗负载的应用恰好适应

本文使用的滤波器拓扑结构为双端接LC梯式滤波器。由电功率感器和电功率电感器厂容器构成的网络有两个“端口”，供信号进入和离开网络。在我们的滤波器中，输入端口从具有特定电阻值的信源处获得信号（一般无法变

引言超声波换能器是一种将超音频的电能转变为机械振动的器件．广泛用于超声波加工、诊断、清洗等领域．它与发生器之间需要进行阻抗匹配。才能工作在最佳状态。串联匹配能够有效

 1/2    1 2 下一页 尾页