浅谈单片机芯片OTP存储器加密

单片机（MCU）存储器类型

MCU按其存储器类型可以分为MASK（掩膜）ROM，OTP（一次性可编程）ROM，FLASH ROM等类型。MASK的MCU价格便宜，但程序在出厂时已经固化，适合程序固定不变的应用场合；FALSH ROM的MCU程序可以反复擦写，灵活性很强，但是价格较高，适合对价格不敏感的应用场合或做开发用途；OTP ROM的MCU价格介于前两者直间，同时又拥有一次性可编程能力，适合既要求一定灵活性，又要求低成本的应用场合，尤其是功能不断翻新、需要迅速量产的电子产品。

OTP存储器定义

OTP（One Time Programmable）是单片机的一种存储器类型,意思是一次性可编程：程序烧入单片机后，将不可再次更改和清除。

为什么要做OTP加密

随着嵌入式应用的越来越广泛，产品的安全也显得越来越重要。一方面是为了保护硬件设计，另外一方面也是为了产品本身的安全，防止被HACKED.

OTP是如何保护芯片

在嵌入式系统当中，所有的代码和系统数据都是被存储在FLASH芯片内部的。FLASH芯片的特点是可多次擦写，而且掉电数据不会丢失。为了保护FLASH中的数据，越来越多的FLASH厂商在FLASH内部提供了一种特殊的寄存器：OTP寄存器。OTP=One Time Programmable，意思是这个寄存器是只可以编程一次的，编程后就再也不可以修改了。OTP寄存器和FLASH数据区域很类似，1能被改写为0，但0永远也不能写成1.如果有一个32位的OTP寄存器，出产的值是0xFFFFFFFF,如果用户通过编程，将OTP寄存器的值写为0xFFFFFFFE后，那OTP寄存器再也不能在改写为0xFFFFFFFF了；当然，这个OTP寄存器的值还可以改写为0xFFFFFFFC或其它。

为了给OTP寄存器提供保护，一般这类FLASH芯片还会提供一个LOCK寄存器。LOCK寄存器（同属OTP）也只能烧写一次。LOCK寄存器的每一位对应于一个OTP寄存器。如果与OTP寄存器对应LOCK寄存器的位（BIT）从1写为0，就意味着这个被锁住的OTP寄存器再也不能进行写操作了。即使OTP的当前值为0XFFFFFFFF，它的值也永远不可以被改写了。通过OTP寄存器与LOCK寄存器，用户可以在OTP里保存一些特定的信息，例如软件版本号，硬件版本号，秘钥等信息。同时，这类FLASH芯片内部还会有另外一个OTP寄存器，这个寄存器在出产的时候就被厂家编程过了，写入特定的序列号，并LOCK住。如果有需要，FLASH厂商也可以根据客户的需要写入特定的序列号。这样，每个芯片都会有一个不一样的ID号，避免被复制。

除了FLASH芯片，很多CPU厂商，也在CPU内部提供类似的OTP寄存器，供用户使用，利于开发更安全的应用。象一些比较大的厂商，例如TI，FREESCALE等，他们往往是不公开某些芯片的数据手册的。如果要获得他们的数据手册，一是要有大量的订货，同时也需要签署一定的保密协议。

OTP本身并不能提供绝对安全的应用。但OTP的提供，有利于开发商开发和部署更安全的应用，保护自己和客户的利益。象很多大的厂商，例如NOKIA,MOTOROLA，SAMSUNG和SONY ERRICSON等，都需要根据客户（运营商）的要求，开发一些只能在自己的网络里使用的手机。其中很多软件和硬件的保护都是基于OTP来实现的。