基于 SemiDrive E3 平台外部 Flash 加密介绍

一、Flash 加密概述

1、外置Flash的信息安全机制

存储在外部 Flash 的数据，存在通过硬件手段读取到数据的风险， E3 系列芯片提供自研的串行 Flash 控制 XSPI（支持1/2/4/8线，支持SDR/DDR）中，加入了如下安全机制，提高外部 Flash 数据的安全性。

• 内嵌运行时解密模块 - 支持在CPU在Flash取指令或数据时实时的进行解密，在保证安全的同时不影响性能
• 支持AES128对称密码 - 提供足够的加密等级，保证 Flash 内的内容无法破解。
• 加密密码烧写到芯片内部 eFuse 并可锁定。

2、RFD（64Byte）

用于控制 Flash 的加密区域，在加密启动时使用，RFD存储在 Flash 中。

3、Fuse 相关位

加密密码烧写到芯片内部 eFuse 并可锁定，锁定后用户和软件不可见。

MISC_CFG0：使能 XSPI1A falsh 加密

FDK/PVK0: PVK 模式密码

MISC_CFG1: 使能使用 PVK 模式

 

二、Flash 加密测试

1、步骤一：生成 RFD

1.1 加密信息

加密数据区域 1

开始地址：0x0

结束地址：0x20000（4kb 对齐）

加密数据区域 2

开始地址：0x400000

结束地址：0x600000（4kb 对齐）

 

1.2 生成 RFD

生成工具：.\SDToolBox_R2.23.1601\App\Misc\atb_sign\atb_signer

 

生成命令：

atb_signer xspi_wrap --rfd pvk0=112233445566778899aabbccddeeff00 iv=abcdef start=0x0 end=0x20000 --rfd pvk1=ffeeddccbbaa99887766554433221100 iv=abcdef start=0x400000 end=0x600000 of=./new.rfd

RFD 数据：

 

2、步骤二：数据加密

1.1 加密概述

加密数据区域  与数据区域 0，加密前加密后数据大小一致

 

1.2 加密数据

加密工具：.\SDToolBox_R2.23.1601\App\Misc\atb_sign\atb_signer

 

加密命令：

atb_signer xspi_enc pvk0=112233445566778899aabbccddeeff00 iv=abcdef if=normal.bin of=normal_pvk0_enc.bin

atb_signer xspi_enc pvk1=ffeeddccbbaa99887766554433221100 iv=abcdef if=normal.bin of=normal_pvk1_enc.bin

3、步骤三：USB 刷写数据

new.rfd 烧入RFD区域

readback_APP_PVK0_ENC.bin 烧入（0x0：0x20000）

readback_APP_PVK1_ENC.bin 烧入（0x40000：0x60000）

 

4、步骤四：XSPI EB 配置

开启 RFD 解密功能，需在 EB MCAL FLS 配置中开启 FlsRFDEnable，开启后 Fls 读取加密区域数据则为明文。

 

5、步骤五：测试代码

除了真烧 Fuse 以外，还可以通过写 Shadow 影子寄存器实现 Fuse 功能（影子寄存器功能与 Fuse 对应位一致）

    /*Flash Decryption Key(fdk)*/
    // pvk0 112233445566778899aabbccddeeff00
    writel(0xDDEEFF00, APB_EFUSEC_BASE + 0x1120);
    writel(0x99AABBCC, APB_EFUSEC_BASE + 0x1124);
    writel(0x55667788, APB_EFUSEC_BASE + 0x1128);
    writel(0x11223344, APB_EFUSEC_BASE + 0x112c);

    // pvk1 ffeeddccbbaa99887766554433221100
    writel(0x33221100, APB_EFUSEC_BASE + 0x1130);
    writel(0x77665544, APB_EFUSEC_BASE + 0x1134);
    writel(0xBBAA9988, APB_EFUSEC_BASE + 0x1138);
    writel(0xFFEEDDCC, APB_EFUSEC_BASE + 0x113c);

    // XSPI1A_SILE烧写为1，使能解密功能
    writel(0x00008000, APB_EFUSEC_BASE + 0x12C0);
   
    // XSPIA_REGION0_ECE、XSPIA_REGION1_ECE 分别烧写为1，使能 RFD0，RFD1
    writel(0x00000433, APB_EFUSEC_BASE + 0x12C4);
   

 

6、步骤六：读取解密数据

Fls 驱动 XSPIA 读取 Flash 上数据是 HSM 模块会自动解密加密区域，从而实现无感加密功能。

读取 Bank A 0x0-0x20000 加密区域 Region0 RFD0 PVK0

读取 Bank B 0x400000-0x600000 加密区域 Region1 RFD1 PVK1

 

三、参考资料

《E3400_E3600_MCU_TRM_Rev01.00.pdf》

《SEMIDRIVE_eHSM_开发指南_Rev1.1.pdf》

《Semidrive_E3信息安全_Rev1.0.pdf》

[芯驰科技 SemiDrive] https://www.semidrive.com