嵌入式系統產品的加密和解密永遠是一對矛盾的結合體。為了保護產品研發人員的技術成果，研究新型加密技術是非常有必要的。這次我們來聊聊使用芯片UID加密的方案。

首先需要明確的是，沒有一種加密是“絕對”可靠的，但是加密手段可以增加非法使用者的解密成本，借此來防止技術被“輕易”盜取。本次以LPC1000的UID加密方案為例進行介紹。

LPC1000系列的加密方案

通過分析得出，基于CortexM0或CortexM3內核的LPC1000系列MCU通過軟件加密的方法有兩種：

1、使用代碼讀保護機制，限制用戶訪問片內Flash；

2、通過芯片UID并添加加密算法使每片MCU內的程序具有唯一性。

代碼讀保護機制是通過使能系統中的不同安全級別，以便限制訪問片內Flash，本次不做重點介紹。

UID加密

UID是唯一標識符（unique identifier），在LPC1000系列微控制器的每一顆芯片都具有全球唯一的標識符，該標識符為128位二進制序列。因此我們可以利用芯片UID的唯一性對程序進行加密，使每一個產品中的程序也具有唯一性，即使非法使用者獲取了MCU中的程序復制到其他芯片中也是不能正常運行的，從而達到保護開發者的知識產權不被侵犯和盜用的目的。

LPC1000的UID加密方案

基本思路是使用上位機軟件通過編程器讀取芯片的UID，經加密算法運算后生成密鑰，下載程序的同時向MCU的Flash中某個地址寫入密鑰；MCU上電后，首先讀取芯片的UID，再通過與上位機相同的加密算法運算后計算出密鑰，并與之前寫入Flash中的密鑰比較，若相同則繼續執行用戶程序，否則跳入死循環或執行程序開發者指定的代碼。

圖1 LPC1000 UID加密方案流程圖

實現此方案需要準備的資源如下：

1、硬件資源：

• LPC1766FBD100芯片；

• SmartPRO 5000U-PLUS編程器；

• QFP100-NXP適配座；

• SmartCortex M3-1700開發板（測試用，非必需）。

2、軟件資源：

• SmartPRO 2008 2.0.56.exe上位機軟件；

• Programmer.rar編程器上位機UID加密補丁；

• Uid.rar編程器上位機UID加密算法；

• LPC1766在Keil4下的工程模板；

• Keil4開發環境；

• Microsoft Visual C++ 6.0。

一、下位機

下位機（即LPC1766芯片）上電并初始化后，首先讀取芯片的UID，解析密鑰并與Flash中的密鑰比較判斷后，再繼續執行用戶代碼。這里我們舉例采用的加密算法是將UID的補碼作為密鑰，加密方法比較簡單，用戶可自行對加密算法進行修改，寫出復雜的加密算法。

讀取芯片UID的方法是通過調用芯片內部的IAP函數實現，如下圖所示。

圖2 讀取UID

二、上位機

在下位機LPC1766的程序編寫完成并生成hex或bin文件后，按照以下步驟對MCU進行加密：

1、在Microsoft Visual C++ 6.0下編寫加密算法，這里我們已經編寫完成，僅需解壓uid.rar并打開其中的VC工程。用戶需要在uid.cpp中的UidAlgorithm函數中添加自定義算法，如下圖所示。

圖3 加密算法工程

加密算法編寫完成后，編譯將生成一個名為uid.dll的算法文件。

2、安裝SmartPRO 2008軟件，我們默認安裝在C:Program Files路徑下；

3、安裝SmartPRO 2800加密補丁，方法是將Programmer.rar解壓到C:Programd FilesSmartPRO 2008Programmer路徑下，覆蓋原來的文件；

4、將加密算法生成的uid.dll文件復制到C:Programd FilesSmartPRO 2008Programmer下，SmartPRO 2008啟動后將會自動調用uid.dll；

5、連接硬件，將LPC1766芯片放入適配座ZY503D中，連接USB通信電纜和電源；

6、燒寫文件，啟動SmartPRO 2008軟件，選擇芯片“LPC1766@LQFP100”，打開燒錄文件（在Keil編寫下位機程序時生成的hex或bin文件 ）。此時會出現一個如圖4的特殊提示，這是因為Keil編譯器在編譯時沒有將Flash中前8個字單元的內容進行代碼有效校驗和的填充而產生該警告，點擊“確定”即可，編譯器在下載過程中會調用校驗算法自動添加校驗。關于代碼有效校驗和填充的相關內容請參考LPC1766用戶手冊中“Flash編程”一章的相關內容。

圖4 用戶代碼無效提示

7、開始下載，點擊“組合”即可，默認執行的是擦除、編程、校驗三個步驟的結合。

成功編程后，如果重新讀取Flash，打開緩沖區，定位到0x00002000處，可以看到已經寫入的密鑰。如圖5所示，與此前設計的加密算法和加密預期效果一致。

圖5 緩沖區查看密鑰

驗證方法：取下適配座中的芯片，焊接到TinyARMT17核心板上，查到SmartCortex M3-1700開發板底板上，連接P0.11到BEEP插針，如下圖所示。開發板上電后即可聽到蜂鳴器的鳴叫。以此驗證芯片計算出的密鑰與Flash中寫入的密鑰校驗一致，芯片程序正常運行。

圖6 開發板驗證

總結

經此方法向芯片下載程序后，若有產品盜版者試圖將程序讀出然后復制到其他芯片上使用，程序將停留在判斷密鑰是否匹配語句，導致程序不再向下執行，從而防止軟件程序被非法使用者盜用。ZLG致遠電子在加密保護方面從未停止過腳步，為用戶保駕護航不遺余力！