專利名稱:數(shù)據(jù)保護(hù)電路的制作方法
本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)保護(hù)電路，特別是涉及為了保護(hù)將CPU(中央處理器)和存儲器形成在同一芯片上的單片微型計算機(單片機)上的存儲器數(shù)據(jù)的機密，而用于防止存儲器數(shù)據(jù)的不正當(dāng)讀出或不正當(dāng)寫入的保護(hù)電路。
在現(xiàn)有技術(shù)中，在單片機的生產(chǎn)工序中，由生產(chǎn)者實施內(nèi)部存儲器的讀出/寫入等的檢驗(存儲器檢驗)。
下面對具有例如圖3所示的一般構(gòu)成的現(xiàn)有單片機中的存儲器檢驗進(jìn)行說明。其中，10是CPU，11是第一總線，12是存儲系統(tǒng)程序和固定數(shù)據(jù)等的ROM(只讀存儲器)，13是數(shù)據(jù)存儲用的易失性存儲器(RAM等)，14是數(shù)據(jù)存儲用的非易失性存儲器(EEPROM等)，15是輸入輸出控制電路部，16是輸入輸出端子，17是存儲存儲器檢驗用程序等的檢驗用ROM，18是檢驗用端子，19是保險絲電路，20是密碼解碼器電路。
在上述的單片機中，把檢驗控制信號從外部通過檢驗用端子18和保險絲電路19輸入到密碼解碼器電路20中，由此，密碼解碼器電路識別檢驗控制用的密碼信號的內(nèi)容，由該識別結(jié)果(解碼器輸出)控制向單片機的檢驗方式的轉(zhuǎn)換/不轉(zhuǎn)換。
上述檢驗控制用的密碼信號為例如從“H”電平向“L”電平轉(zhuǎn)換的信號，或者與上述相反的從“L”電平向“H”電平轉(zhuǎn)換的信號，或者以特定的時間間隔在“H”電平和“L”電平之間反向的信號。
當(dāng)轉(zhuǎn)換到檢驗方式時，CPU 10執(zhí)行存儲在檢驗專用ROM存儲器17中的存儲器檢驗用程序的內(nèi)容。在此情況下，當(dāng)讀出數(shù)據(jù)時，讀出存儲在ROM 12、易失性存儲器13、非易失性存儲器14中的數(shù)據(jù)，并通過輸入輸出控制電路部15、輸入輸出端子16輸出到外部。當(dāng)寫入數(shù)據(jù)時，從外部通過輸入輸出端子16、輸入輸出控制電路部15輸入數(shù)據(jù)，把數(shù)據(jù)寫入上述易失性存儲器13、非易失性存儲器14的存儲器空間內(nèi)。
在上述存儲器檢驗后，通過切斷上述保險絲電路19，而成為不能再次轉(zhuǎn)換到檢驗方式下的狀態(tài)。
在上述存儲器檢驗中，存在不使用上述檢驗專用ROM存儲器17的方法。該檢驗方法是，當(dāng)密碼解碼器電路20把檢驗控制信號的內(nèi)容識別為向檢驗方式轉(zhuǎn)換指令時，把CPU 10完全從第一總線11上斷開，控制輸入輸出控制電路部15，切換成從輸入輸出端子16直接控制對應(yīng)于全部存儲器的存取。由此，可以進(jìn)行對應(yīng)于各個存儲器的數(shù)據(jù)的讀出/寫入。在采用該檢驗方法時，在存儲器檢驗后，通過切斷上述保險絲電路19，就能實現(xiàn)不能向檢驗方式的再次轉(zhuǎn)換。
因此，上述這種單片機需要這種結(jié)構(gòu)在其出廠前能夠任意并容易地進(jìn)行由生產(chǎn)者產(chǎn)生的存儲器檢驗，但是，為了保護(hù)出廠后的上述ROM 12和易失性存儲器13的存儲數(shù)據(jù)(用戶固有的數(shù)據(jù)等)的機密，就需要提高防止存儲器數(shù)據(jù)的不正當(dāng)讀出的數(shù)據(jù)保護(hù)功能的安全性。
作為具有上述數(shù)據(jù)保護(hù)功能的裝置，在現(xiàn)有技術(shù)中采用下述結(jié)構(gòu)(1)在上述那樣的存儲器檢驗之后，通過切斷保險絲電路19，而控制為不會實現(xiàn)向檢驗方式的再次轉(zhuǎn)換(向內(nèi)部存儲器的存取)；(2)由密碼解碼器電路20識別檢驗控制信號的內(nèi)容，并進(jìn)行下列控制只有在識別為是向檢驗方式的轉(zhuǎn)換指令時才能向檢驗方式轉(zhuǎn)換。
但是，使用上述(1)項的保險絲電路19的結(jié)構(gòu)，一旦切斷了保險絲電路19，在其后當(dāng)出現(xiàn)需要進(jìn)行由生產(chǎn)者或用戶實行的存儲器檢驗時，卻不能進(jìn)行向檢驗方式的再次轉(zhuǎn)換，因此，生產(chǎn)者或用戶就不能再次進(jìn)行(反復(fù)進(jìn)行)存儲器檢驗，而難于提高單片機的可靠性。
使用上述(2)項的密碼解碼器電路20的結(jié)構(gòu)，在檢驗控制用的密碼信號被第三者探明時，就能容易地進(jìn)行向檢驗方式的轉(zhuǎn)換，而能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)的讀出/寫入，因此，數(shù)據(jù)保護(hù)的安全性較低。而且，在不正當(dāng)?shù)剞D(zhuǎn)換到檢驗方式時，就能不正當(dāng)?shù)刂貙懛且资源鎯ζ鞯臄?shù)據(jù)，就會發(fā)生引起使用單片機的系統(tǒng)的不正當(dāng)利用(使用單片機的IC卡的偽造等)等重大問題。
使用上述這樣的現(xiàn)有保險絲電路的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，存在下述問題在保險絲切斷后，當(dāng)出現(xiàn)需要進(jìn)行存儲器檢驗時，卻不能進(jìn)行向檢驗方式的再次轉(zhuǎn)換?，F(xiàn)有的使用密碼解碼器電路的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，存在下述問題在檢驗控制用的密碼信號被第三者探明時，就能容易地進(jìn)行向檢驗方式的轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)保護(hù)的安全性較低。
為了解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種數(shù)據(jù)保護(hù)電路，能夠反復(fù)進(jìn)行單片機中的ROM和非易失性存儲器等的存儲器檢驗，但是，還能提高保護(hù)存儲器數(shù)據(jù)的機密的數(shù)據(jù)保護(hù)功能的安全性。
本發(fā)明的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，設(shè)在CPU和ROM和存儲器形成在同一芯片上的單片微型計算機中，其特征在于，包括第一總線，連接在上述CPU、易失性存儲器、非易失性存儲器和輸入輸出控制電路上；第二總線，連接在存儲系統(tǒng)程序的ROM上；第三總線，連接在存儲存儲器檢驗用程序的檢驗專用存儲器上；保密標(biāo)志存儲電路，輸入多位保密標(biāo)志，通過提供控制信號來進(jìn)行寫入以使上述保密標(biāo)志的邏輯電平以一個方向變化，以一次寫入之后的不能重寫的狀態(tài)存儲保密標(biāo)志；保密標(biāo)志監(jiān)視電路，當(dāng)接收到由單片微型計算機的電源接通產(chǎn)生的電源接通復(fù)位信號時，讀取存儲在上述保密標(biāo)志存儲電路中的保密標(biāo)志，識別其內(nèi)容；總線控制電路，根據(jù)上述保密標(biāo)志監(jiān)視電路的識別結(jié)果來控制上述第一總線和第二總線和第三總線的連接。
在本發(fā)明中，當(dāng)單片機的電源接通時，保密標(biāo)志監(jiān)視電路監(jiān)視保密標(biāo)志，在識別為保密標(biāo)志是出廠前的檢驗方式時，總線控制電路控制總線的連接狀態(tài)，以變?yōu)槟芟驒z驗方式轉(zhuǎn)換。由此，CPU能夠執(zhí)行存儲在檢驗專用存儲器中的存儲器檢驗用程序的內(nèi)容。
與此相對，當(dāng)識別為保密標(biāo)志是出廠后的正常工作方式時，總線控制電路進(jìn)行控制而成為從總線上斷開檢驗專用存儲器的狀態(tài)。由此，就不能向檢驗方式轉(zhuǎn)換，CPU執(zhí)行存儲在ROM中的程序的內(nèi)容。
與此相對，當(dāng)識別為保密標(biāo)志是出廠后的檢驗方式時，總線控制電路進(jìn)行控制而成為從總線上斷開ROM的狀態(tài)并進(jìn)行控制而成為可以向檢驗方式轉(zhuǎn)換的狀態(tài)，而且，進(jìn)行控制以消除存儲在非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)。
在消除了非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)之后，除去ROM，變?yōu)槟軌蜻M(jìn)行存儲器的檢驗，但是，在此狀態(tài)下，即使第三者利用檢驗方式讀取了單片機的內(nèi)部數(shù)據(jù)，卻不能進(jìn)入ROM，而能夠得到非易失性存儲器的正確數(shù)據(jù)(消除前的數(shù)據(jù))，僅能得到?jīng)]有意義的數(shù)據(jù)，而不成問題。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，由于在單片機出廠前和出廠后都能任意并且容易地反復(fù)進(jìn)行存儲器檢驗，因而，就能提高單片機的可靠性。
由于不使用密碼解碼器電路，檢驗控制用的密碼信號被第三者探明時的數(shù)據(jù)讀出/寫入等問題就完全沒有發(fā)生的可能，則數(shù)據(jù)保護(hù)的安全性變得非常高。

圖1是表示具有本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)保護(hù)電路的單片機的方框圖；圖2是表示圖1的單片機中的保密標(biāo)志的重寫控制動作的波形圖；圖3是表示具有現(xiàn)有的數(shù)據(jù)保護(hù)電路的單片機的方框圖。
下面參照附圖來詳細(xì)說明本發(fā)明的實施例。
圖1表示具有本發(fā)明實施例的數(shù)據(jù)保護(hù)電路的單片機。圖1的單片機，與參照圖3所述的現(xiàn)有單片機相比較，主要具有以下不同點(1)CPU 10和檢驗專用存儲器17通過總線控制電路21連接在總線11上；(2)通過提供控制信號輸入來把保密標(biāo)志重寫到保密標(biāo)志存儲電路24中；(3)由保密標(biāo)志監(jiān)視電路25來監(jiān)視保密標(biāo)志，把該監(jiān)視輸出提供給總線控制電路21，其他部分相同。
即，在圖1中，10是CPU，12是存儲系統(tǒng)程序和固定數(shù)據(jù)等的ROM，13是數(shù)據(jù)存儲用的易失性存儲器(RAM等)，14是數(shù)據(jù)存儲用的非易失性存儲器(EEPROM等)，15是輸入輸出控制電路部，17是存儲存儲器檢驗用程序等的檢驗專用存儲器(檢驗用ROM等)。
上述CPU 10、易失性存儲器13、非易失性存儲器14和輸入輸出控制電路部15通過第一總線11進(jìn)行連接，ROM 12連接在第二總線22上，檢驗專用存儲器17連接在第三總線23上。
16是連接在上述輸入輸出控制電路部15上的輸入輸出端子，18是檢驗用端子，26是通過單片機的電源接通而輸出電源接通復(fù)位信號的電源接通復(fù)位電路。
保密標(biāo)志存儲電路24存儲著由1～幾位的數(shù)據(jù)(在本例中是2位的數(shù)據(jù)S1、S2)的數(shù)據(jù)組成的保密標(biāo)志，在此情況下，最初分別存儲著“L”電平的2位的數(shù)據(jù)S1、S2，但是通過提供芯片起動信號/CE輸入和寫入/讀出控制信號/WR輸入，把從電源電位(Vcc)節(jié)點通過電阻R所提供的“H”電平作為保密標(biāo)志的一部分取入。即，通過上述控制輸入，進(jìn)行寫入，以使保密標(biāo)志的一部分的位數(shù)據(jù)的邏輯電平在一個方向上(在本例中是從“L”電平向“H”電平的方向)變化，就能對其進(jìn)行存儲。當(dāng)上述保密標(biāo)志一旦重寫為“H”電平時，就以其后的不能重寫的狀態(tài)被存儲。
保密標(biāo)志監(jiān)視電路25，在接收到上述電源接通復(fù)位信號時，讀取存儲在上述保密標(biāo)志存儲電路24中的保密標(biāo)志，把該識別結(jié)果提供給總線控制電路21。
總線控制電路21根據(jù)上述保密標(biāo)志監(jiān)視電路25的識別結(jié)果，控制上述各個總線11、22、23的連接。
在此情況下，(a)當(dāng)接收到上述保密標(biāo)志的2位S1、S2分別為“L”電平(出廠前的檢驗方式)的識別結(jié)果時，進(jìn)行控制以能夠向檢驗方式轉(zhuǎn)換；(b)當(dāng)接收到上述保密標(biāo)志的2位S1、S2分別對應(yīng)而為“H”/“L”電平(出廠后的正常工作方式)的識別結(jié)果時，進(jìn)行控制以不能向檢驗方式轉(zhuǎn)換；(c)當(dāng)接收到上述保密標(biāo)志的2位S1、S2分別為“H”電平(出廠后的檢驗方式)的識別結(jié)果時，進(jìn)行控制以能向檢驗方式轉(zhuǎn)換。
下面，對上述單片機中的數(shù)據(jù)保護(hù)動作進(jìn)行說明。
在上述單片機的生產(chǎn)工序中，保密標(biāo)志的各位S1、S2最初分別是“L”電平。當(dāng)電源接通，電源接通復(fù)位信號開始時，保密標(biāo)志監(jiān)視電路25讀取保密標(biāo)志，識別各位S1、S2的邏輯電平。接著，保密標(biāo)志監(jiān)視電路25把識別結(jié)果提供給總線控制電路21。
當(dāng)總線控制電路21接收到保密標(biāo)志的各位S1、S2分別為“L”電平(出廠前的檢驗方式)的識別結(jié)果時，進(jìn)行控制以成為連接上述各個總線11、22、23的狀態(tài)(即，把ROM 12、易失性存儲器13、非易失性存儲器14和檢驗專用存儲器17連接到上述CPU 10上的狀態(tài))。由此，就能向檢驗方式轉(zhuǎn)換，則CPU 10就能執(zhí)行存儲在檢驗專用存儲器17中的存儲器檢驗用程序的內(nèi)容。
在該存儲器檢驗中，當(dāng)讀出ROM 12、易失性存儲器13、非易失性存儲器14的數(shù)據(jù)時，利用存儲在檢驗專用存儲器17中的讀出命令，把讀出的數(shù)據(jù)通過輸入輸出控制電路部15、輸入輸出端子16輸出到外部。當(dāng)把數(shù)據(jù)寫入易失性存儲器13、非易失性存儲器14時，把寫入數(shù)據(jù)從外部通過輸入輸出端子16、輸入輸出控制電路部15輸入。
在上述存儲器檢驗結(jié)束之后，如圖2所示的那樣，當(dāng)提供上述信號/CE和/WR時，保密標(biāo)志的位S1被改寫成“H”電平，位S2仍為“L”電平。在此狀態(tài)下，使上述單片機出廠。
在成為該狀態(tài)之后，電源接通，電源接通復(fù)位信號開始，保密標(biāo)志監(jiān)視電路25讀取保密標(biāo)志，通過識別各位S1、S2的邏輯電平(出廠后的正常工作方式)的結(jié)果，總線控制電路21進(jìn)行控制以成為以下狀態(tài)在上述第二總線22連接在第一總線11的狀態(tài)下從總線11上斷開檢驗專用存儲器17。
由此，不能向檢驗方式轉(zhuǎn)換，CPU 10不能執(zhí)行存儲在檢驗專用存儲器17中的存儲器檢驗用程序的內(nèi)容，而執(zhí)行通常的工作，即，執(zhí)行存儲在ROM 12中的程序的內(nèi)容。
與此相對，當(dāng)成為上述狀態(tài)之后，在產(chǎn)生了需要進(jìn)行由生產(chǎn)者或用戶執(zhí)行的存儲器檢驗時，如圖2所示的那樣，當(dāng)提供上述信號/CE和/WR時，保密標(biāo)志的位S1仍為“H”電平，位S2被改寫成“H”電平，就能實現(xiàn)向檢驗方式的再次轉(zhuǎn)換。即，在此狀態(tài)下，接通電源，電源接通復(fù)位信號開始，保密標(biāo)志監(jiān)視電路25讀取保密標(biāo)志，通過識別各位S1、S2的邏輯電平(出廠后的檢驗方式)的結(jié)果，總線控制電路21進(jìn)行控制以成為以下狀態(tài)在上述第三總線23連接在第一總線11的狀態(tài)下從總線11上斷開所述第二總線22和ROM12。接著，總線控制電路21把CPU 10應(yīng)最初執(zhí)行的命令的地址切換到特定的地址。
由此，變?yōu)椴荒芟驒z驗方式轉(zhuǎn)換，CPU 10就能執(zhí)行上述特定地址的內(nèi)容。由于在該地址中裝入了消除存儲在上述非易失性存儲器14中的數(shù)據(jù)的程序，而執(zhí)行消除非易失性存儲器14的數(shù)據(jù)的工作。
在消除了非易失性存儲器14的數(shù)據(jù)之后，就能除去ROM 12來進(jìn)行存儲器的檢驗，但是，在此狀態(tài)下，即使第三者利用檢驗方式而讀取了單片機的內(nèi)部數(shù)據(jù)，也不能進(jìn)入ROM 12，而不會得到非易失性存儲器14的正確數(shù)據(jù)(消除前的數(shù)據(jù))，只會得到?jīng)]有意義的數(shù)據(jù)，因而不成問題。
如上述那樣，除去了ROM 12，在可以進(jìn)行存儲器的檢驗的狀態(tài)下，第三者即使利用檢驗方式而不正當(dāng)?shù)馗膶懥藛纹瑱C的內(nèi)部數(shù)據(jù)，其后，當(dāng)接通電源，電源接通復(fù)位信號開始時，經(jīng)常轉(zhuǎn)換到檢驗方式，再次進(jìn)行消除上述非易失性存儲器14的數(shù)據(jù)的動作，由此，就不能進(jìn)行單片機的原來的工作。
這樣，根據(jù)上述實施例中的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，由于在單片機出廠前和出廠后都能任意并且容易地反復(fù)進(jìn)行存儲器檢驗，因而，就能提高單片機的可靠性。
由于不使用密碼解碼器電路，檢驗控制用的密碼信號被第三者探明時的數(shù)據(jù)讀出/寫入等問題就完全沒有發(fā)生的可能，則數(shù)據(jù)保護(hù)的安全性變得非常高。總線控制電路21也可以變?yōu)樵谏鲜霰Ｃ軜?biāo)志監(jiān)視電路25識別出廠后的檢驗方式時輸出消除上述非易失性存儲器14的數(shù)據(jù)的信號，以取代把CPU 10最初應(yīng)執(zhí)行的命令的地址切換到特定的地址上的處理。
在上述實施例中，雖然表示的是內(nèi)置檢驗專用存儲器17，通過執(zhí)行存儲在其中的存儲器檢驗用程序的內(nèi)容，來進(jìn)行存儲器檢驗，但是，本發(fā)明并不僅限于上述實施例。
例如，在未內(nèi)置檢驗專用存儲器17的情況下，在轉(zhuǎn)換到檢驗方式之后，把CPU 10完全從第一總線11上斷開，輸入輸出控制電路部15進(jìn)行控制，而切換成從輸入輸出端子直接控制全部的存儲器所對應(yīng)的存取，就能進(jìn)行對應(yīng)于各個存儲器的數(shù)據(jù)的讀出/寫入。
在此情況下，保密標(biāo)志監(jiān)視電路25在識別出廠后的檢驗方式時，輸出消除非易失性存儲器14的數(shù)據(jù)的信號。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種數(shù)據(jù)保護(hù)電路，能反復(fù)進(jìn)行單片機中的ROM和非易失性存儲器等的檢驗，但是，卻能提高保護(hù)存儲器數(shù)據(jù)的機密的數(shù)據(jù)保護(hù)功能的安全性。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)據(jù)保護(hù)電路，設(shè)在CPU和ROM和存儲器形成在同一芯片上的單片微型計算機中，其特征在于，包括第一總線，連接在上述CPU、易失性存儲器、非易失性存儲器和輸入輸出控制電路上；第二總線，連接在存儲系統(tǒng)程序的ROM上；第三總線，連接在存儲存儲器檢驗用程序的檢驗專用存儲器上；保密標(biāo)志存儲電路，輸入多位保密標(biāo)志，通過提供控制信號來進(jìn)行寫入以使上述保密標(biāo)志的邏輯電平以一個方向變化，以一次寫入之后的不能重寫的狀態(tài)存儲保密標(biāo)志；電源接通復(fù)位電路，通過單片微型計算機的電源接通而輸出電源接通復(fù)位信號；保密標(biāo)志監(jiān)視電路，當(dāng)接收到由單片微型計算機的電源接通產(chǎn)生的電源接通復(fù)位信號時，讀取存儲在上述保密標(biāo)志存儲電路中的保密標(biāo)志，識別該內(nèi)容；總線控制電路，根據(jù)上述保密標(biāo)志監(jiān)視電路的識別結(jié)果來控制上述第一總線和第二總線和第三總線的連接，在上述保密標(biāo)志為出廠前的檢驗方式時所述總線控制電路控制所述總線的連接能夠向檢驗方式轉(zhuǎn)換，在上述保密標(biāo)志為出廠后的正常工作方式時，所述總線控制電路控制所述總線的連接不能向檢驗方式轉(zhuǎn)換，在上述保密標(biāo)志為出廠后的檢驗方式時，所述總線控制電路控制所述總線的連接能夠在把上述ROM從第二總線斷開的狀態(tài)下向檢驗方式轉(zhuǎn)換。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，其特征在于，上述保密標(biāo)志存儲電路，根據(jù)芯片起動信號輸入和寫入/讀出控制信號輸入的邏輯電平的組合，進(jìn)行改寫以使上述多位的保密標(biāo)志成為預(yù)定的模式。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，其特征在于，上述總線控制電路，在上述保密標(biāo)志為出廠后的檢驗方式時，進(jìn)一步控制為把上述CPU應(yīng)最初執(zhí)行的命令的地址切換到特定的地址上，通過上述CPU執(zhí)行上述特定的地址的內(nèi)容，而控制消除存儲在上述非易失性存儲器中的數(shù)據(jù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的數(shù)據(jù)保護(hù)電路，其特征在于，上述保密標(biāo)志監(jiān)視電路，在上述保密標(biāo)志為出廠后的檢驗方式時，進(jìn)一步輸出消除上述非易失性存儲器的數(shù)據(jù)的信號。
專利摘要
數(shù)據(jù)保護(hù)電路包括第一總線，接CPU10、易失性存儲器、非易失性存儲器；第二總線，接ROM；第三總線，接存儲器檢驗用程序的專用存儲器；保密標(biāo)志存儲電路，輸入保密標(biāo)志，提供控制信號而寫入使保密標(biāo)志的邏輯電平以一個方向變化，以一次寫入后不能重寫的狀態(tài)存儲保密標(biāo)志；保密標(biāo)志監(jiān)視電路，當(dāng)收到電源接通復(fù)位信號時，讀取存儲在保密標(biāo)志存儲電路的保密標(biāo)志，識別該內(nèi)容；控制電路，根據(jù)識別結(jié)果控制各總線連接。
文檔編號G06F12/16GKCN1078721SQ97101883
公開日2002年1月30日 申請日期1997年1月22日
發(fā)明者樋欣也, 森公夫 申請人:株式會社東芝導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan專利引用 (2),