[发明专利]一种保护FPGA芯片内部配置存储器的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及存储器领域，具体而言，涉及一种保护可编程芯片内部存储器的方法和装置。

背景技术

可编程芯片具有很强的灵活性。随着技术的发展，其保密性能也显得越来越重要，尤其是FPGA(Field Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)芯片对保密性要求越来越高。FPGA一般采用SRAM(Static RAM，静态随机存取存储器)工艺，内部配置寄存器、存储器都不是非易失的，需要在外部接一块非易失存储器，芯片上电时从上述非易失存储器中读取配置数据以使芯片工作。

上述非易失存储器由于在芯片外部，其内容比较容易被非法复制，对此，FPGA芯片一般都采用AES(Advanced Encryption Standard，高级加密标准)等加密算法对上述FPGA芯片外部的非易失存储器中存储的数据进行加密。

但是，FPGA芯片上电后，其外部的上述非易失存储器中的数据经过芯片内部的解密模块解密会配置到芯片内部的各个配置寄存器/存储器中，此时上述配置寄存器/存储器里面的内容是明文，而明文是很容易被非法复制的。

通常通过JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行为组织)接口以方便FPGA芯片测试以及调试。JTAG接口可以访问到芯片内部的几乎所有的配置寄存器/存储器，因此必须对该接口的访问权限进行控制以防止非法访问，同时又要保证在正常需要时能够通过该接口访问所述配置寄存器/存储器。

图1是现有技术中JTAG接口访问现场可编程门阵列芯片的场景图。在图1中，非易失存储器中存储的是配置FPGA芯片的比特流。比特流一般由帧来构成，每一帧数据可以用于配置FPGA芯片内部的某个寄存器或存储器。FPGA芯片通过内部的一个访问控制器的一个或多个比特来控制JTAG接口访问FPGA芯片内部寄存器/存储器的权限。FPGA芯片上电时，该访问控制器初始值为全0，默认JTAG接口可以访问芯片内部的寄存器/存储器。随后，芯片外部的非易失存储器通过其包含的一个帧来配置所述访问控制器。如果配置值为非0，则JTAG接口将无法访问FPGA内部的寄存器/存储器，而且，该访问控制器一旦被配置为非0之后，无法再改写成0，除非FPGA芯片断电，或者芯片的全局复位信号被触发。

但是当第三方通过特殊手段可以将上述非易失存储器中的配置访问控制器的帧删除或者改为0值，FPGA芯片上电之后，第三方通过JTAG接口就能够访问芯片内部寄存器/存储器中的数据了。

可见FPGA上电之初，JTAG接口访问芯片内部寄存器/存储器的权限默认是打开的，这不利于从一开始就对内部寄存器/存储器的保护；另外，当上述权限被限制后，该权限难以再被打开，这不便于合法用户通过JTAG接口访问芯片；由于控制访问权限的外部非易失存储器的数据容易被删除或者篡改，因此防止JTAG接口非法访问FPGA芯片内部的寄存器/存储器的力度不足。

发明内容

本发明提供了一种能解决以上问题的保护现场可编程门阵列FPGA芯片中配置存储器中数据的方法、芯片以及装置。

根据本发明的一个方面，提供了一种保护配置存储器中数据的现场可编程门阵列FPGA芯片，所述芯片包括：

配置存储器，用于存储所述芯片的配置数据；

访问码存储器，用于存储访问码；

配置控制器，用于接收外部输入的用户密码；

访问控制器，用于从访问码存储器中读取访问码，并将所述用户密码与所述访问码进行比较，当比较结果为一致时，通知所述配置控制器允许用户访问所述配置存储器。

根据本发明的另一方面，还提供了一种保护配置存储器中数据的现场可编程门阵列FPGA芯片，所述芯片包括：

配置存储器，用于存储所述芯片的配置数据；

解密密码存储器，用于存储解密密码；

访问码存储器，用于存储访问码；

配置控制器，用于接收外部输入的用户密码；

强制加密控制参数存储器，用于存储指示所述用户密码是否经过预先加密的参数；

访问控制器，用于从所述访问码存储器中读取访问码，当所述参数指示所述用户密码是经过预先加密时，用所述解密密码对所述用户密码进行解密，并将解密后的用户密码与所述访问码进行比较，当比较结果为一致时，通知所述配置控制器允许用户访问所述配置存储器。