《GD32程序设置读保护:防止被非法读取》

GD32篇 记录

一、GD32开发版程序设置读保护,防止程序被读取

二、GD32TIMER输出PWM

平台:PC
系统:Win10 1909
开发版:GD32F103RCT6
软件:Keil、STM32 ST-LINK Utility

STM32 ST-LINK Utility下载链接:密码2022


文章目录

  • [GD32篇 记录](https://blog.csdn.net/qq_41930631/category_12031278.html)
  • 一、GD32开发版程序设置读保护,防止程序被读取
  • 二、GD32TIMER输出PWM
  • 前言
  • 一、STM32 ST-LINK Utility?
  • 二、使用步骤
  • 1.ST-LINK Utility界面介绍
  • 点击Target
  • 接着点击Connect
  • 2.写入数据
  • 三、GD32FMC介绍
  • 可选项字节块编程
  • 闪存结构
  • FMC相关的寄存器
  • FMC_CTLx 寄存器解锁
  • 可选项字节块编程
  • 可选字节块说明
  • 页擦除/编程保护
  • 安全保护,也称读保护
  • 使能读保护
  • 效果
  • 总结

  • 前言

    在实际发布的产品中,在GD32芯片的内部FLASH存储了控制程序,如果不作任何保护措施的话,可以使用下载器直接把内部FLASH的内容读取回来,得到bin或hex文件格式的代码拷贝,别有用心的厂商会利用该方法山寨产品。
    为了解决这个问题,GD32芯片提供了好几种保护内部Flash不被轻易读取的方式,但是一般在默认的情况下这个功能是没有打开的。


    一、STM32 ST-LINK Utility?

    STM32 ST-LINK Utility这个软件工具其实主要就是配套“ST-LINK”这个下载工具一起使用的上位机软件。因此使用STM32 ST-LINK Utility上位机软件需要有一个ST-LINK工具才行。它的功能和J-Link对应的工具类似,用于烧写代码。

    STM32 ST-LINK Utility工具在产品开发过程中测试一些其他版本的代码,可以直接下载hex,而不用打开工程再编译去下载。 当你开发完一个STM32产品,需要量产的时候,就可以用这个工具直接下载hex代码,对代码加密(读保护)

    二、使用步骤

    1.ST-LINK Utility界面介绍

    安装下载完成之后打开就是这个界面

    STM32 ST-LINK Utility

    点击Target

    点击Target

    接着点击Connect

    出现一下信息就说明成功读取到了内部的Flash了

    连接成功

    很明显,已经通过ST-Link用 STM32 ST-LINK Utility读取出来了Flash 的内容,我甚至还可以保存成BIN文件
    读取Flash测试

    2.写入数据

    接下来往Flash里面写一些内容,测试一下

    代码如下(示例):

    const char FIRMWARE[] __attribute__((section(".ARM.__at_0x08010000")))   ={"WRITE FLASH"};
    const char g_revision_datetime[]__attribute__((section(".ARM.__at_0x08010020")))  = __DATE__" "  __TIME__;
    
    

    在0x08010000这里写入“ WRITE FLASH”
    在0x08010020 纪录编译代码时间

    完成后编译代码,写入到芯片上,然后打开ST-LINK Utility
    如下图

    读Flash

    keil

    时间差不多
    时间
    可以看到,用ST-link脸上GD32 的芯片,用ST-LINK Utility完全可以读出Flash的内容


    三、GD32FMC介绍

    可选项字节块编程

    闪存结构

    对于GD32F10x_MD,闪存页大小为1KB。
    对于主存储闪存容量不多于512KB的GD32F10x_CL 和GD32F10x_HD,闪存页大小为2KB。例如RCT6
    对于主存储闪存容量不少于768KB的GD32F10x_CL和
    GD32F10x_XD,使用了两片闪存;前512KB容量在第一片闪存(bank0)中,后续的容量在第
    二片闪存(bank1)中。其中bank0的闪存页大小为2KB,bank1的闪存页大小为4KB。主存储
    闪存的每页都可以单独擦除。闪存结构见下图。

    闪存结构

    GD32F103RCT6属于GD32F10x_HD系列产品,每页的字节是2K,总共的Flash有256K,也就是0-127页

    FMC相关的寄存器

    /* FMC and option byte definition */
    #define FMC                        FMC_BASE                       /*!< FMC register base address */
    #define OB                         OB_BASE                        /*!< option bytes base address */
    
    /* registers definitions */
    #define FMC_WS                     REG32((FMC) + 0x00U)                          /*!< FMC wait state register */
    #define FMC_KEY0                   REG32((FMC) + 0x04U)                          /*!< FMC unlock key register 0 */
    #define FMC_OBKEY                  REG32((FMC) + 0x08U)                          /*!< FMC option bytes unlock key register */
    #define FMC_STAT0                  REG32((FMC) + 0x0CU)                          /*!< FMC status register 0 */
    #define FMC_CTL0                   REG32((FMC) + 0x10U)                          /*!< FMC control register 0 */
    #define FMC_ADDR0                  REG32((FMC) + 0x14U)                          /*!< FMC address register 0 */
    #define FMC_OBSTAT                 REG32((FMC) + 0x1CU)                          /*!< FMC option bytes status register */
    #define FMC_WP                     REG32((FMC) + 0x20U)                          /*!< FMC erase/program protection register */
    #define FMC_KEY1                   REG32((FMC) + 0x44U)                          /*!< FMC unlock key register 1 */
    #define FMC_STAT1                  REG32((FMC) + 0x4CU)                          /*!< FMC status register 1 */
    #define FMC_CTL1                   REG32((FMC) + 0x50U)                          /*!< FMC control register 1 */
    #define FMC_ADDR1                  REG32((FMC) + 0x54U)                          /*!< FMC address register 1 */
    #define FMC_WSEN                   REG32((FMC) + 0xFCU)                          /*!< FMC wait state enable register */
    #define FMC_PID                    REG32((FMC) + 0x100U)                         /*!< FMC product ID register */
    
    #define OB_SPC                     REG16((OB) + 0x00U)                           /*!< option byte security protection value */
    #define OB_USER                    REG16((OB) + 0x02U)                           /*!< option byte user value*/
    #define OB_WP0                     REG16((OB) + 0x08U)                           /*!< option byte write protection 0 */
    #define OB_WP1                     REG16((OB) + 0x0AU)                           /*!< option byte write protection 1 */
    #define OB_WP2                     REG16((OB) + 0x0CU)                           /*!< option byte write protection 2 */
    #define OB_WP3                     REG16((OB) + 0x0EU)                           /*!< option byte write protection 3 */
    
    

    FMC_CTLx 寄存器解锁

    复位后,FMC_CTLx寄存器进入锁定状态,LK位置为1。通过先后向FMC_KEY0寄存器写入
    0x45670123和0xCDEF89AB,可以使得FMC_CTL0寄存器解锁。两次写操作后,FMC_CTL0
    寄存器的LK位被硬件清0。可以通过软件设置FMC_CTL0寄存器的LK位为1再次锁定
    FMC_CTL0寄存器。任何对FMC_KEY0寄存器的错误操作都会将LK位置1,从而锁定
    FMC_CTL0寄存器,并引发一个总线错误。
    FMC_CTL0寄存器的OBPG位和OBER位在FMC_CTL0寄存器第一层解锁后,仍然需要第二层
    解锁。第二层解锁过程也是两次写操作,向FMC_OBKEY寄存器先后写入0x45670123和
    0xCDEF89AB,然后硬件将FMC_CTL0寄存器的OBWEN位置1。软件可以将FMC_CTL0的
    OBWEN位清0来锁定FMC_CTL0的OBPG位和OBER位。
    对于GD32F10x_CL和GD32F10x_XD,FMC_CTL0寄存器用来设置对bank0和选项字节块的
    操作,FMC_CTL1寄存器用来设置对bank1的擦写操作。FMC_CTL1的解锁和锁定机制和
    FMC_CTL0类似。对FMC_KEY1写解锁序列可解除FMC_CTL1的锁定。

    代码解释如下:

    /*!
        \brief      unlock the main FMC operation
        \param[in]  none
        \param[out] none
        \retval     none
    */
    void fmc_unlock(void)
    {
        if((RESET != (FMC_CTL0 & FMC_CTL0_LK))){
            /* write the FMC unlock key */
            FMC_KEY0 = UNLOCK_KEY0;
            FMC_KEY0 = UNLOCK_KEY1;
        }
    
        if(FMC_BANK0_SIZE < FMC_SIZE){
            /* write the FMC unlock key */
            if(RESET != (FMC_CTL1 & FMC_CTL1_LK)){
                FMC_KEY1 = UNLOCK_KEY0;
                FMC_KEY1 = UNLOCK_KEY1;
            }
        }
    }
    
    /*!
        \brief      unlock the option byte operation
        \param[in]  none
        \param[out] none
        \retval     none
    */
    void ob_unlock(void)
    {
        if(RESET == (FMC_CTL0 & FMC_CTL0_OBWEN)){
            /* write the FMC key */
            FMC_OBKEY = UNLOCK_KEY0;
            FMC_OBKEY = UNLOCK_KEY1;
        }
            //FMC_CTL0 |= 0x200;
            FMC_CTL0 |= ~FMC_CTL0_OBWEN;
        /* wait until OBWEN bit is set by hardware */
        while(RESET == (FMC_CTL0 & FMC_CTL0_OBWEN)){
        }
    }
    
    
    /* unlock key */
    #define UNLOCK_KEY0                ((uint32_t)0x45670123U)                       /*!< unlock key 0 */
    #define UNLOCK_KEY1                ((uint32_t)0xCDEF89ABU)                       /*!< unlock key 1 */
    
    

    可选项字节块编程

    FMC提供了一个32位整字/16位半字编程功能,可用来修改可选字节块内容。可选字节块共有
    8对可选字节。每对可选字节的高字节是低字节的补。当低字节被修改时,FMC自动生成该选
    项字节的高字节。字节块编程操作过程如下。
     确保FMC_CTL0寄存器不处于锁定状态;
     等待FMC_STAT0寄存器的BUSY位变为0;
     解锁FMC_CTL0寄存器的可选字节操作位;
     等待FMC_CTL0寄存器的OBWEN位置1;
     置位FMC_CTL0寄存器的OBPG位;
     DBUS写一个32位整字/16位半字到目的地址;
     等待编程指令执行完毕,FMC_STAT寄存器的BUSY位清0;
     如果需要,使用DBUS读并验证是否编程成功。
    当可选字节块编程成功执行,FMC_STAT0寄存器的ENDF位置位。若FMC_CTL0寄存器的
    ENDIE位被置1, FMC将触发一个中断。需要注意的是,执行整字/半字编程操作需要检查目
    的地址是否已经被擦除。如果该地址没有被擦除,对该地址写一个非0x0值,FMC_STAT0寄存
    器的PGERR位将被置1,对该地址的编程操作无效(当写内容为0x0时,即使目的地址没有被
    正常擦除,也可以正确编程)。
    当可选字节被改变时,需要系统复位使之生效。

    可选字节块说明

    每次系统复位后,闪存的可选字节块被重加载到FMC_OBSTAT和FMC_WP寄存器,可选字节
    生效。可选字节的补字节具体为可选字节取反。当可选字节被重装载时,如果可选字节的补字
    节和可选字节不匹配,FMC_OBSTAT寄存器的OBERR位将被置1,可选字节被强制设置为
    0xFF。若可选字节和其补字节同为0xFF,则OBERR位不置位。可选字节详情见下表。

    页擦除/编程保护

    FMC的页擦除/编程保护功能可以阻止对闪存的意外操作。当FMC对被保护页进行页擦除或编
    程操作时,操作本身无效且FMC_STAT寄存器的WPERR位将被置1。如果WPERR位被置1且
    FMC_CTL寄存器的ERRIE位也被置1来使能相应的中断,FMC将触发闪存操作出错中断,等待
    CPU处理。配置可选字节块的WP [31:0]某位为0可以单独使能某几页的保护功能。如果在可选
    字节块执行了擦除操作,所有的闪存页擦除和编程保护功能都将失效。当可选字节的WP被改
    变时,需要系统复位使之生效。

    安全保护,也称读保护

    FMC提供了一个安全保护功能来阻止非法读取闪存。此功能可以很好地保护软件和固件免受非
    法的用户操作。

    未保护状态:当将SPC字节和它的补字节被设置为0x5AA5,系统复位以后,闪存将处于非安 全保护状态。主存储块和可选字节块可以被所有操作模式访问

    已保护状态:当设置SPC字节和它的补字节值为任何除0x5AA5外的值,系统复位以后,安全 保护状态生效。

    需要注意的是,若该修改过程中,MCU的调试模块依然和外部JTAG/SWD设备
    相连,需要用上电复位代替系统复位以使得修改后的保护状态生效。

    在安全保护状态下,主存储闪存块仅能被用户代码访问且前4KB的闪存自动处于页擦除/编程保护状态下。在调试模式下, 或从SRAM中启动时,以及从boot loader区启动时,这些模式下对主存储块的操作都被禁止。

    如果在这些模式下读主存储块,将产生总线错误。如果在这些模式下,对主存储块进行编程或
    擦除操作,FMC_STAT寄存器的WPERR位将被置1。但这些模式下都可以对可选字节块进行操
    作,从而可以通过该方式失能安全保护功能。如果将SPC字节和它的补字节设置为0x5AA5,
    安全保护功能将失效,并自动触发一次整片擦除操作。

    操作函数:fmc_state_enum ob_security_protection_config(uint8_t ob_spc)

    函数原型如下:

    /*!
        \简短配置安全保护
        
        \param[in] ob_spc:指定安全保护
        
                         只能选择一个参数,如下图所示:
        
        \arg FMC_NSPC:没有安全保护
        
        \arg FMC_USPC:在安全保护下
        
        \参数[出]
        
        \ FMC的retval状态,参考fmc_state_enum
    
    */
       // FMC_USPC
    
    fmc_state_enum ob_security_protection_config(uint8_t ob_spc)
    {
        
        fmc_state_enum fmc_state = fmc_bank0_ready_wait(FMC_TIMEOUT_COUNT);
        
        if(FMC_READY == fmc_state){
            FMC_CTL0 |= FMC_CTL0_OBER;
            FMC_CTL0 |= FMC_CTL0_START;
        
            /* wait for the FMC ready */
            fmc_state = fmc_bank0_ready_wait(FMC_TIMEOUT_COUNT);
        
            if(FMC_READY == fmc_state){
                /* reset the OBER bit */
                FMC_CTL0 &= ~FMC_CTL0_OBER;
          
                /* start the option byte program */
                FMC_CTL0 |= FMC_CTL0_OBPG;
           
                OB_SPC = (uint16_t)ob_spc;
    
                /* wait for the FMC ready */
                fmc_state = fmc_bank0_ready_wait(FMC_TIMEOUT_COUNT); 
        
                if(FMC_TOERR != fmc_state){
                    /* reset the OBPG bit */
                    FMC_CTL0 &= ~FMC_CTL0_OBPG;
                }
            }else{
                if(FMC_TOERR != fmc_state){
                    /* reset the OBER bit */
                    FMC_CTL0 &= ~FMC_CTL0_OBER;
                }
            }
        }    
        /* return the FMC state */
        return fmc_state;
    }
    /* read protect configure */
    #define FMC_NSPC                   ((uint8_t)0xA5U)                              /*!< no security protection */
    #define FMC_USPC                   ((uint8_t)0xBBU)                              /*!< under security protection */
    
    
    

    使能读保护:

    ob_security_protection_config(FMC_USPC);
    

    失能读保护

    ob_security_protection_config(FMC_NSPC);
    
    

    如果解除了读保护,系统会自动全芯片擦除。

    使能读保护

    失能读保护之前最好先判断一下系统是否处于读保护状态

    ob_spc_get()
    //函数原型
    FlagStatus ob_spc_get(void)
    {
        FlagStatus spc_state = RESET;
    
        if(RESET != (FMC_OBSTAT & FMC_OBSTAT_SPC)){
            spc_state = SET;
        }else{
            spc_state = RESET;
        }
        return spc_state;
    }
    
    

    操作代码

    //解锁保护,并使能读保护
                fmc_unlock();
                ob_unlock();
                ob_security_protection_config(FMC_USPC);//要使能读保护,执行
                fmc_lock();
                ob_lock();
                NVIC_SystemReset();
    //解锁保护,并解除读保护
    		   fmc_unlock();
                ob_unlock();
                ob_security_protection_config(FMC_NSPC);//要取消读保护,执行
                fmc_lock();
                ob_lock();
    
    
    

    效果

    使能读保护后重新使用 ST-LINK Utility读取芯片
    此时已经开始报错,无法读取Flash

    读取失败

    使用ST-LINK Utility解除读保护

    总结

    记录于2022/09/27,以便以后方便找

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