芯片保护程序的方法主要有以下几种:
硬件加密
内置加密功能:许多现代MCU芯片内置了加密功能,如STM32、NXP、英飞凌、小华半导体HC32系列等。这些芯片提供了特定的寄存器或存储区域,用于存储加密密钥或配置加密模式。例如,通过写特定配置字到MCU的特定Flash地址中,可以启用代码读取保护(CRP)功能,从而限制对Flash内容的访问。
外部加密芯片:在MCU外部添加加密芯片,通过MCU与加密芯片的交互来验证程序的合法性。这种方法通常用于对关键算法或数据的加密保护。加密芯片可以生成随机数或密钥,与MCU进行安全通信,确保只有经过授权的MCU才能执行程序。
UID加密:利用MCU内部的唯一设备标识符(UID)进行加密。每个MCU的UID都是唯一的,可以在烧写程序时读取UID,并将其与加密后的程序一起写入Flash。程序运行时,MCU会再次读取UID,并与Flash中的加密信息进行比对,以验证程序的合法性。
软件加密
代码混淆:通过改变代码的结构、变量名、函数名等方式,使反汇编后的代码难以阅读和理解。这种方法虽然不能完全防止程序被破解,但可以增加破解的难度。
指令伪装:在不影响程序功能的前提下,对汇编语言源程序中的指令进行伪装,如插入无效指令、改变指令顺序等,以增加反汇编的难度。
软件锁:通过软件逻辑保护编程口,如IAP、ISP、JTAG等,防止单片机复位之前的时间被外界杂波干扰,误入编程状态。
其他物理保护措施
磨片:用细砂纸将芯片上的型号磨掉,对于偏门的芯片比较管用,但对常用芯片来说,只要猜出个大概功能,查一下哪些管脚接地、接电源很容易就对照出真实的芯片了。
封胶:用凝固后像石头一样的胶(如粘钢材、陶瓷的那种)将PCB及其上的元件全部覆盖。里面还可故意搞五六根飞线(用细细的漆包线最好)拧在一起,使得拆胶的过程必然会弄断飞线而不知如何连接。要注意的是胶不能有腐蚀性,封闭区域发热不太大。
电源和复位保护
提高电源稳定性:尽量改善电源,加上去耦电容安置在元件附近的电源处,用来滤除高频噪声,使电压稳定干净,保证元件的正常工作。
使用带电压监测的复位芯片:防止上电/下电时,单片机电压处于工作和不工作的临界时,单片机自己胡来。上电后,电容从0V逐渐升到VCC;下电时,从VCC逐渐降到0V。不管电压转换的多快,总会有一段时间处于电压不足的不稳定状态,什么情况都可能发生。
足电压编程、慢速编程:让Flash/EEP存储器在编程时充入足够电荷。需要可靠性的场合尽量低速写入,把工作加到芯片上限(一般5V芯片用5.5V,3V芯片到3.6V),能明显提高数据可靠性。
保护编程口:保护编程的IO口,加些上拉或下拉电阻。如IAP、ISP、JTAG等,防止单片机复位之前的时间被外界杂波干扰,误入编程状态。
通过上述方法,可以在不同程度上保护芯片中的程序不被未经授权的访问或复制,从而提高芯片的安全性。具体选择哪种方法取决于实际应用的需求和成本考虑。