英飞凌XC2000系列单片机FLASH加解密策略
本文以英飞凌 XC2365B 这款单片机为例详细讲述了XC2000系列 Flash 的加解密方法，例程代码可在“汽车软件杂谈”公众号回复 “FLASH加密”获取。
概述
XC2365 Flash 共 320KByte，分为两个模块：Flash0-256K，Flash1-64K，下文所提及的全局指包含全部的 Flash 模块。
读写加密策略可以概括为以下四条，下文再详细展开：
读加密指不能对 Flash 中的内容进行读取，写加密指不能对 Flash 进行擦除和写入操作。读加密使能的时候，可以分别控制指令和数据的读取，后文详述。
读加密总是针对全局的，且使能的同时自动使能全局写加密，以防止向 Flash 中恶意写入一段例程后通过外部总线将 Flash 中的内容读取出来。
当不使能读加密时，可以对逻辑扇区分别进行写加密。
程序运行过程中，可以分别对读写加密进行临时解锁和上锁，临时解锁在复位后自动重新上锁。
逻辑扇区
先来了解一下逻辑扇区的概念，如下图所示，一个 256KB 的Flash模块被划分为12个逻辑扇区，是加密的最小操作单位。64KB 的 Flash 模块逻辑扇区划分相同，只是没有逻辑扇区 7~12。
相关寄存器
Flash 读取、写入以及加解密都由 IMB 内核控制，有以下几个寄存器尤为重要，本文只说重点，详细内容可查询用户手册。
1. IMB_IMBCTRL & IMB_IMBCTRH
这两个控制寄存器要结合起来看，其中重要的四个标志：WPA、RPA、DCF、DDF 就是决定 Flash 加密状态的四个位，具体作用参见下图：
总的来说：
读加密总是作用于全局，取指令和读数据可以被分别控制。
读加密使能的时候，全局写加密同时使能；读加密不使能的时候，可以根据寄存器 IMB_PROCONx（见下文）的值对各逻辑扇区分别进行写加密。
这四个标志位在上电的时候会由 IMB 内核进行置位，置位规则我们一会儿再看，此处需要了解的是我们可以通过这四个标志位知道当前 Flash 加密状态，但程序中几乎不需要对这四个标志位进行操作，对加密状态的设定和更改另有途径。
2. IMB_PROCONx (x=0-1)
刚刚我们提到了不使能读加密的时候，可以根据寄存器 IMB_PROCONx 的值对各逻辑扇区分别进行写加密，就是这个寄存器，末尾的 x 代表 Flash 模块，如 Flash0 即为 IMB_PROCON0；S0U-S12U 对应12个逻辑扇区。注意：置 1 的时候是不加密。同样，该寄存器也是在上电的时候由 IMB 内核进行置位。
3. IMB_FSR_PROT
这个寄存器是状态指示寄存器，一些保护状态和错误状态可以在这个寄存器体现，我们重点关注以下几个标志：
PROIN：当保护安装成功后，IMB 内核会在复位时将此标志位置位。
RPRODIS & WPRODIS：我们上面提过，Flash 加密后，程序运行过程中可以临时解密，这两个标志位就是临时解密状态标志。
RPRO：标志读加密是否激活，同样由IMB 内核在复位时置位。
SecurityPage——加解密配置存储区
我们前文提到了一些寄存器的值是由 IMB 内核进行配置，那么 IMB 内核配置这些寄存器的依据是什么呢？其实这也是整个加密策略中最关键的地方，下面我们就来详细研究一下。
事实上，在单片机的内部隐藏着两个加密配置存储区（SecP0/1），在单片机上电的时候，IMB 内核会根据这两个存储区的内容对 Flash 安装加密，并将必要的内容拷贝到相应寄存器中。
两个存储区的分布如下图所示：
SecurityPage0 中包含了：
PW0-3：加解密用到的密码，4个双字节数。
PROCONx：就是上文中 IMB_PROCONx 对应的值，每个 Flash 模块占用一个双字节，IMB 会在上电的时候将值拷贝到 IMB_PROCONx 寄存器中。
RPRO：是否激活读加密的标志，2位，定义同上文寄存器中的RPRO。IMB 根据这两位的值来决定是否对 Flash 进行读加密，并将值拷贝到 IMB_FSR_PROT 的 RPRO 中。我们上文提到过WPA、RPA、DCF、DDF 四个标志位，就会在这里进行判断：
如果存储区中 RPRO 的值为 01b(Active)，那么 IMB 就会对 Flash 进行全局读写加密，并将 WPA 和 RPA 置为有效，同时再判断程序启动模式：
如果是从内部 Flash 启动，则将 DDF 和 DCF 置为无效，即可以从 Flash 获取指令和数据；
如果是其它启动方式，则将 DDF 和 DCF 置为有效，即不能从Flash 获取指令和数据，从而避免数据泄露。
如果存储区中 RPRO 的值为10b(Inactive)，那么 IMB 不会进行读加密，只将 WPA 置为有效，并继续判断 PROCONx 的值，如果有要加密的逻辑扇区就会对其进行加密。DDF 和 DCF 会同样根据启动方式进行置位，但因为此时 RPA 无效，所以他们的值不论为何都是无效的。
SecurityPage1 中仅包含了两个双字节控制字，这两个控制字却很重要，它是个总开关，当都为 AA55H的时候，IMB 才会在复位时安装加密，SecurityPage0 中的内容才有效，为其它值的时候不会安装加密。
知道了这两个加密配置存储区的作用之后，我们还得知道怎样把数据写进去。
这两个区域有各自的地址：
SecP0: address C0’0000H.
SecP1: address C0’0080H.
我们可以看到这两个地址与 Flash 的地址（C0’0000H~C4’FFFFH）是重合的，正常情况下我们可以通过 "Enter Page Mode"、"Program Page"、"Erase Page"等指令对 Flash进行擦除和写入，对于加密配置存储区来说，也有两个相对应的指令："Enter Security Page Mode"和"Erase Security Page"对其进行操作，写入数据时同样使用"Program Page"指令。
需要注意两点：
操作加密数据存储区的时候要确保 Flash 处于解密状态才能操作成功。
存储区中已使用的 Block 中未使用的位应保持擦除状态（填充0），即SecurityPage0中的 Block0 和 Block1 以及 SecurityPage1 中的 Block0；存储区中未使用的 Block 应填充1（0xFF）。
所以，总结一下：
当 Flash 处于出厂状态、未加密时，两个加密配置存储区都处于被擦除的状态，SecurityPage1中没有正确的“Lock code”（AA55AA55H），SecurityPage0中的数据在启动时也不会被检测，DDF 和 DCF 会根据启动方式置位，但也是无效的。
当我们首次对 Flash 上锁的时候，我们要先对两个SecurityPage写入想要的配置数据，然后重启，即可上锁。
当我们想更改密码或配置的时候，我们首先要对读写临时解锁，然后擦除两个SecurityPage，再写入更新后的加密配置数据，重启后即可更新加密配置。
当我们想取消加密的时候，可以更改配置，或直接将SecurityPage1中的“Lock code”擦除，重启即可。
例程代码简要说明
我自己做的例程适用于 XC2365B-40F，基于Keil，用的英飞凌官方提供的 Flash 模拟 EEPROM 的驱动进行修改和拓展，官方驱动中有 Flash 读写相关的内容，但没有加解密相关代码，基于Tasking。这个官方驱动大家也可以在公众号回复“EEPROM模拟”获取。
例程中使用了 CAN 报文输出了一些寄存器值等调试信息，加解密相关代码在 eeprom.c 文件的最后部分，包括了擦除和写入加密配置存储区、临时读写解密、重新使能加密、按页读写 Flash等内容。指令相关内容可参考用户手册 Flash 操作指令部分。
以上！欢迎大家交流探讨~
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