
前言 软件提供商开发了复杂的中间件解决方案(知识产权代码,或IP-code), 保护它们对于微控制器而言至关重要。6 t. b4 R$ k# _; v( E 为了应对这一重要需求,STM32F72xxx和STM32F73xxx微控制器具有以下功能: • 读保护(RDP):防止进行读取操作' q9 f% n j" i* C7 Q • 写保护:防止进行不需要的写入或擦除操作( G( S) m* r* @. i! C) P) P • 专有代码读取保护:防止进行读写操作 本应用笔记对这些闪存保护技术进行了说明,重点是STM32F72xxx和STM32F73xxx微控制器上的专有代码读取保护,并提供了PCROP保护的基本示例。 本文档随附的X-CUBE-PCROP嵌入式软件包包含了PCROP示例的源代码,以及运行示例所需的所有嵌入式软件模块。" H- \' N% [& G; f" F 本应用笔记必须同STM32F72xxx和STM32F73xxx 基于ARM®的高级32位MCU的参考手册(RM0431)一起阅读,数据手册可以在www.st.com上获取。, F" [/ w, E! I6 \' i5 ]& E: { : C7 c( ~ T/ _; Z 1 存储器保护说明( r" s% @' B) u5 Z' E 1.1 读保护(RDP) 读取保护是全局闪存读保护,可保护嵌入式软件代码,避免复制、逆向工程、使用调试工具读出或其他方式的入侵攻击。该保护必须在二进制代码载入嵌入式闪存后,由用户进行设置。2 O( |+ u8 |# B% ^& P& c4 @/ P, v 以下章节中对三个RDP级别(0,1和2)进行定义和描述。 1.1.1 读保护级别0 级别0是默认级别,闪存完全打开,可在所有引导配置(调试功能,从RAM、从系统内存引导加载程序或从闪存启动)下进行全部内存操作。这种模式下,没有保护,该模式用于开发和调试。 % x6 A7 [6 Q3 ~: P2 D% e 1.1.2 读保护级别1) \, W; B7 t# H U% O 激活读保护级别1时,即使是从SRAM或系统内存引导加载程序来启动,也不能使用调试功能(如串行线路或JTAG)访问(读取,擦除和编程)闪存或备用SRAM。! e! I+ ~: c3 ^: _+ d 但是,当从闪存启动时,允许用户代码访问Flash存储器和备用SRAM。 将RDP选项字节重新编程为级别0,可禁用RDP级别1保护,这会导致批量擦除。4 q x8 [. i7 g+ s* r6 l , L- R, v: o0 c 1.1.3 读保护级别2 激活RDP级别2时,级别1所支持的所有保护均有效,芯片受到全面保护。RDP选项字节和所有其他选项字节都会被冻结,不能再修改。JTAG、SWV(单线查看器)、ETM 和边界扫描被禁用。 从闪存启动时,用户代码可以访问内存内容。但是,不再能从SRAM或从系统内存引导加载程序启动。$ R) |2 B4 J, Z( s! H- d( ^ 这种保护是不可逆的(JTAG熔断),所以不能回到保护级别1或0。 表 1描述了从内部闪存启动,或在调试,或从SRAM或系统内存引导加载程序启动时,对闪存、备用SRAM、选项字节和一次性可编程字节(OTP)的不同访问。 9 J$ i, N" |5 J% G ![]() / y& A! S" [! |: V 1.1.4 STM32F72xxx和STM32F73xxx RDP保护下的内部闪存内容更新 当RDP保护激活时(级别1或级别2),内部闪存内容不能通过调试进行更新,当从SRAM或系统内存引导加载程序启动时也不能更新。 对最终产品的一个重要要求就是,能够将内部Flash存储器中的嵌入式软件升级为新的软件版本,添加新功能并修正潜在问题。 可通过实施用户专用嵌入式软件执行内部闪存应用内编程(In-Application Programming,IAP)来解决此需求。IAP使用通信协议(如USART)来实现重编程过程。 有关IAP的更多详细信息,请参阅www.st.com上提供的STM32使用USART进行应用内编程应用笔记(AN3965)。1 C- ?8 N$ D! z 1.2 写保护& t% t0 ?: x2 w7 u 写保护用来保护指定扇区内容,避免代码更新或擦除。这种保护可应用于扇区。 任何写请求都会产生一个写保护错误。如果要擦除/编程的地址属于闪存中处于写保护状态的区域,则通过硬件将WRPERR标志置位。 例如,如果闪存中至少有一个扇区是写保护的,则不能对其进行批量擦除,并且WRPERR标志置位。 Y! U1 `( d8 z. ? 要激活每个闪存扇区 i 的写保护,可使用一个选项位nWRPi。当设置扇区 i(选项位nWRPi = 0)为写保护时,该扇区不能被擦除或编程。% ?% ^0 e# o7 W 可通过嵌入式用户代码或使用STM32 ST-Link Utility软件和调试接口,进行使能或禁用写保护管理。 3 h( u# ~# U/ U 1.3 专有代码读保护(Proprietary Code Read Out Protection,PCROP)$ m5 i# b2 M, w: k- _ 1.3.1 PCROP保护概述 PCROP是闪存中IP-code的读写保护。PCROP应用于扇区(0至7),保护专利代码不被最终用户代码、调试器工具或RAM Trojan代码修改或读取。6 y" u! H6 D b' K; y) b+ F \3 n 通过ITCM或A**线对PCROP扇区的任何读访问(获取操作除外)都会触发: • 给定总线上出现总线错误! X4 V! T9 S7 R. U2 m& H: h • FLASH_SR状态寄存器中RDERR标志置位。如果FLASH_CR寄存器中读错误中断使能位(Read Error Interrupt Enable,RDERRIE)置位,也会生成一个中断。 任何对PCROP扇区的编程/擦除操作都会触发WRPERR标志错误。: m' r* M" ] W* e% T 受保护的IP-code可以很容易地被最终用户应用程序所调用,并且仍能受到保护,不可直接访问IP-code本身。PCROP不会阻止执行受保护的代码。 注意: 虽然对PCROP扇区的读访问会产生总线错误,但读错误中断可被硬故障错误中断或总线故障错误中断所屏蔽。要使用读错误中断,必须将总线故障错误中断优先级使能为低于读错误中断优先级。 5 R- P3 I! [( I1 \- S ![]() . Y9 s1 X6 v- `; ]; k 1.3.2 如何使能PCROP保护 PCROP保护是逐扇区激活的,因此每个扇区可以单独作为PCROP扇区,并可以对附加扇区进行保护(当RDP设置为级别0或级别1时)。 PCROP保护通过FLASH_OPTCR2寄存器中的选项位PCROP来激活: • PCROP = 0:扇区i(i = 0,...,7)上的PCROP保护不被激活 • PCROP = 1:扇区i(i = 0,...,7)上的PCROP保护被激活( E# I( m' k( Z# W d/ ~ 为了提高PCROP扇区的安全级别,在执行PCROP扇区中的代码时,所有调试事件都会被屏蔽。3 a0 p1 j+ V( q6 D" A: v 另有一个选项位(PCROP_RDP = PCROP1ER [15])可用来选择在RDP保护从级别1变为级别0时PCROP区域是否被擦除。3 ^1 S+ `. F( Q' M0 E1 q7 C 用来激活PCROP保护(PCROPi)的位和用来激活写保护nWRPi的其他位是独立的,因此可以同时存在一个写保护扇区和一个PCROP扇区。表 2显示了根据WRPi和PCROPi位的值,扇区i上会设置何种保护。 ![]() * f4 q0 h- J) U. W- {+ M5 Y 注: 关于实现PCROP使能的更多详细内容,用户必须参考所提供的FW包(STEP1-ST_Customer_level_n project main.c文件)中所述的PCROP_Enable()函数。# M$ H- u H7 |1 a. S; l a% q- p5 q" H( W# D 1.3.3 如何禁用PCROP保护 根据RDP级别,如果RDP级别为1或0,则PCROP保护可被禁用,但是如果RDP设置为级别2,PCROP不能被禁用。当RDP设为级别2,所有选项字节都会被冻结,不能修改。因此,PCROP保护的扇区不能再被擦除或修改,这样就成为永久性保护。禁用受保护扇区上PCROP的唯一方式是: • 清除对应扇区的PCROPi位(多个扇区可同时可进行) • 实现从级别1退回到级别0 • 将PCROP_RDP位置位3 I5 O# g: p) Y 如果PCROP_RDP位被置位,则执行主闪存的批量擦除,并根据PCROPi值,对应扇区的PCROP保护保持使能或禁用。 如果PCROP_RDP位被清零,则完全批量擦除由部分批量擦除所代替,该部分页面擦除是对PCROP激活的存储区内进行连续页面擦除(PCROP保护的页面除外)。这样做是为了保持PCROP代码。 : `' ~3 J2 {, V8 G$ m 注: 允许从级别1退回级别0与修改PCROP_RDP位同时进行由于完全或部分批量擦除在选项修改前启动,所以使用的是当前PCROP_RDP位,而不是被编程的新PCROP_RDP位。 使用STM32-Link Utility3 j0 {! G* l4 g/ r( J& _ 应用程序开发过程中,用户可能需要禁用PCROP或全局RDP保护,而不必花时间开发或禁用保护功能。STM32 ST-LINK Utility工具是一个非常简单的禁用或使能保护的方式,利用调试接口如JTAG或SWD即可实现,而无需开发专门的功能。图 2显示如何修改选项字节。 ! B$ {5 \+ y m ![]() . K6 }, H. }$ u2 u3 u" l" L 关于如何使用STM32 ST-LINK Utility软件的更多详细信息,用户须参考STM32 ST-LINK实用软件说明用户手册 (UM0892),可从www.st.com上获取。 ~: h- O T* m0 @7 t 7 M+ x. f0 W$ T( d* x V% G& n2 I 1.3.4 存放和执行PCROP的IP-code 如前所述,PCROP不会阻止执行受保护的IP-code,并且其函数可方便地被用户代码所调用。 X4 g& F" w: N' k; C+ D k/ G PCROP保护的扇区不被D-code总线读访问,这里重点指出,只允许进行代码执行(通过 Icode总线取指令),而禁止读取数据。因此,受保护的IP-code无法访问存储在同一区域的相关数据值(如文字池、分支表或常量,执行过程中它们通过D-code总线从闪存中取出)。 PCROP的代码必须是只可执行的代码,不能包含任何数据。 用户必须配置编译器来生成只可执行的IP-code,并且避免任何数据读取,所需编译器配置在第 2节中有详细说明。4 `. A7 B6 \# a0 D + L# f$ i7 ~" J) i0 D" B# y) j8 ~1 M 不可激活向量表扇区的PCROP保护' S9 m: W4 e( R' f+ ^3 v 中断向量表包含了每个中断处理程序的进入点地址,它们可由CPU通过D-code总线进行读取。通常中断向量表位于首地址0x08000000的第一个扇区(例外是在某些情况下,它会被重新定位到其他区域,如SRAM)。 将代码置于闪存中进行保护时,必须遵守以下规则: • 向量表所在的第一个闪存扇区不能是PCROP保护扇区, V# J: G) g0 n& O K2 J; m • PCROP保护的代码不能位于第一个扇区中。 5 A, u0 m) ^% X- e! b6 _ PCROP的IP-code依赖关系$ a( }5 H6 L7 u% T3 Q& H7 B 受保护的IP-code可以从位于用户代码区域中以及PCROP保护区之外的库中调用函数。这种情况下,IP-code中包含了相关函数地址,允许PC(程序计数器)在执行IP-code时跳转到这些函数。一旦IP-code被PCROP保护,则这些地址不能更改。因此,每个调用函数必须位于(PCROP保护区域之外)PCROP保护IP-code中写入的相应固定地址,否则PC跳转到无效地址,IP-code无法正常工作。 要完全独立,受保护IP-code必须与其所有关联函数放在一起。5 x% t9 k: D" {# R% X: a% D# F 图 3显示一个示例,其中PCROP保护的Function_A()调用位于PCROP保护区域之外的固定 地址的Function_B()。 ![]() 2 I9 Y. q$ D+ ^' K3 v 完整版请查看:附件 |
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