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。