[发明专利]一种SPIFLASH加密接口及加密数据的读写方法

摘要

本发明涉及一种SPI FLASH加密接口，包括命令模块、数据模块、加密模块、解密模块、状态机模块以及协议转换模块，命令模块与系统总线相连；数据模块与系统总线、命令模块、加密模块以及解密模块相连；加密模块与数据模块、命令模块以及状态机模块相连；解密模块与数据模块、状态机模块相连；状态机模块与命令模块、加密模块、解密模块以及协议转换模块相连；协议转换模块与状态机模块、SPI FLASH相连。将传统的按字加密方式改成按字节采用不同算法分别加密的方式，取消了字节间的加解密依赖关系，使得软件对SPI FLASH的操作大为简化，在保证系统保密安全的基础上有效降低了软件操作的复杂度，提升了整个系统的效率。

主权项

一种SPI FLASH加密接口，包括命令模块、数据模块、加密模块、解密模块、状态机模块以及协议转换模块；其特征在于：所述命令模块与系统总线相连，用于寄存来自系统总线的地址、读写信息、数据块大小及传输类型，并将系统总线的读写需求传递至数据模块和状态机模块，将状态机模块的当前操作状态反馈至系统总线；所述数据模块与系统总线、命令模块、加密模块以及解密模块相连，数据模块用于寄存系统总线要写入SPI FLASH的字节数据以及从SPI FLASH中读取的字节数据；所述加密模块与数据模块、命令模块以及状态机模块相连，用于将写入SPI FLASH的字节数据按照特定的加密算法转换成密文；所述解密模块与数据模块、状态机模块相连，用于将从FLASH内读出的字节数据按照特定的解密算法转换成明文；所述状态机模块与命令模块、加密模块、解密模块以及协议转换模块相连，用于解析来自命令模块的数据，以实现对SPI FLASH读写擦状态的转换控制，并反馈FLASH的状态信息至命令模块；所述协议转换模块与状态机模块、SPI FLASH相连，实现SPI协议转换，即将命令和数据按照SPI协议组成相应的串行命令序列格式转送至片外的SPI FLASH，或者将从SPI FLASH串行读入的数据寄存重新组成字节或者字的数据格式；所述特定的加密算法包括以下具体算法：对字节0的加密算法，如下：wr_data_enc[0] = wr_data[0] ^ wr_data[2] ^ wr_addr[2];wr_data_enc[1] = wr_data[1] ^ wr_data[3] ^ wr_addr[3];wr_data_enc[2] = wr_data[2] ^ wr_data[5] ^ wr_addr[4];wr_data_enc[3] = wr_data[3] ^ wr_data[6] ^ wr_addr[5];wr_data_enc[4] = wr_data[4] ^ wr_data[7] ^ wr_addr[6];wr_data_enc[5] =~wr_data[5] ^ wr_addr[7];wr_data_enc[6] = wr_data[6] ^ wr_data[0] ^ wr_addr[8];wr_data_enc[7] = wr_data[7] ^ wr_data[1] ^ wr_addr[9];其中，wr_data表示加密前的数据，wr_data_enc表示加密后的数据，wr_addr表示系统总线将数据要写入PSI FLASH的地址；对字节1的加密算法，如下：wr_data_enc[8]  = wr_data[ 8] ^ wr_data[8+6] ^ wr_addr[9];wr_data_enc[9]  = wr_data[ 9] ^ wr_data[8+7] ^ wr_addr[8];wr_data_enc[10] = wr_data[10] ^ wr_data[8+0] ^ wr_addr[7];wr_data_enc[11] =~wr_data[11] ^ wr_addr[6];wr_data_enc[12] = wr_data[12] ^ wr_data[8+1] ^ wr_addr[5];wr_data_enc[13] = wr_data[13] ^ wr_data[8+3] ^ wr_addr[4];wr_data_enc[14] = wr_data[14] ^ wr_data[8+4] ^ wr_addr[3];wr_data_enc[15] = wr_data[15] ^ wr_data[8+5] ^ wr_addr[2];其中，wr_data表示加密前的数据，wr_data_enc表示加密后的数据，wr_addr表示系统总线将数据要写入PSI FLASH的地址；对字节2的加密算法，如下：wr_data_enc[16] = wr_data[16] ^ wr_data[16+3] ^ wr_addr[2];wr_data_enc[17] = wr_data[17] ^ wr_data[16+4] ^ wr_addr[4];wr_data_enc[18] = wr_data[18] ^ wr_data[16+6] ^ wr_addr[3];wr_data_enc[19] = wr_data[19] ^ wr_data[16+7] ^ wr_addr[9];wr_data_enc[20] = wr_data[20] ^ wr_data[16+0] ^ wr_addr[7];wr_data_enc[21] = wr_data[21] ^ wr_data[16+1] ^ wr_addr[8];wr_data_enc[22] =~wr_data[22] ^ wr_addr[5];wr_data_enc[23] = wr_data[23] ^ wr_data[16+2] ^ wr_addr[6];其中，wr_data表示加密前的数据，wr_data_enc表示加密后的数据，wr_addr表示系统总线将数据要写入PSI FLASH的地址；对字节3的加密算法，如下：wr_data_enc[24] = wr_data[24] ^ wr_data[24+5] ^ wr_addr[5];wr_data_enc[25] = wr_data[25] ^ wr_data[24+7] ^ wr_addr[9];wr_data_enc[26] = wr_data[26] ^ wr_data[24+6] ^ wr_addr[7];wr_data_enc[27] = wr_data[27] ^ wr_data[24+1] ^ wr_addr[2];wr_data_enc[28] = wr_data[28] ^ wr_data[24+2] ^ wr_addr[3];wr_data_enc[29] = wr_data[29] ^ wr_data[24+3] ^ wr_addr[8];wr_data_enc[30] =~wr_data[30] ^ wr_addr[6];wr_data_enc[31] = wr_data[31] ^ wr_data[24+4] ^ wr_addr[4];其中，wr_data表示加密前的数据，wr_data_enc表示加密后的数据，wr_addr表示系统总线将数据要写入PSI FLASH的地址；所述特定的解密算法包括以下具体算法：对字节0的解密算法：rd_data_dec[0] = rd_data[0] ^ rd_data_dec[2] ^ rd_addr[2];rd_data_dec[1] = rd_data[1] ^ rd_data_dec[3] ^ rd_addr[3];rd_data_dec[2] = rd_data[2] ^ rd_data_dec[5] ^ rd_addr[4];rd_data_dec[3] = rd_data[3] ^ rd_data_dec[6] ^ rd_addr[5];rd_data_dec[4] = rd_data[4] ^ rd_data_dec[7] ^ rd_addr[6];rd_data_dec[5] =~rd_data[5] ^ rd_addr[7];rd_data_dec[6] = rd_data[6] ^ rd_data_dec[0] ^ rd_addr[8];rd_data_dec[7] = rd_data[7] ^ rd_data_dec[1] ^ rd_addr[9];对字节1的解密算法：rd_data_dec[8]  = rd_data[8]  ^ rd_data_dec[8+6] ^ rd_addr[9];rd_data_dec[9]  = rd_data[9]  ^ rd_data_dec[8+7] ^ rd_addr[8];rd_data_dec[10] = rd_data[10] ^ rd_data_dec[8+0] ^ rd_addr[7];rd_data_dec[11] =~rd_data[11] ^ rd_addr[6];rd_data_dec[12] = rd_data[12] ^ rd_data_dec[8+1] ^ rd_addr[5];rd_data_dec[13] = rd_data[13] ^ rd_data_dec[8+3] ^ rd_addr[4];rd_data_dec[14] = rd_data[14] ^ rd_data_dec[8+4] ^ rd_addr[3];rd_data_dec[15] = rd_data[15] ^ rd_data_dec[8+5] ^ rd_addr[2];对字节2的解密算法：rd_data_dec[16] = rd_data[16] ^ rd_data_dec[16+3] ^ rd_addr[2];rd_data_dec[17] = rd_data[17] ^ rd_data_dec[16+4] ^ rd_addr[4];rd_data_dec[18] = rd_data[18] ^ rd_data_dec[16+6] ^ rd_addr[3];rd_data_dec[19] = rd_data[19] ^ rd_data_dec[16+7] ^ rd_addr[9];rd_data_dec[20] = rd_data[20] ^ rd_data_dec[16+0] ^ rd_addr[7];rd_data_dec[21] = rd_data[21] ^ rd_data_dec[16+1] ^ rd_addr[8];rd_data_dec[22] =~rd_data[22] ^ rd_addr[5];rd_data_dec[23] = rd_data[23] ^ rd_data_dec[16+2] ^ rd_addr[6];对字节3的解密算法：rd_data_dec[24] = rd_data[24] ^ rd_data_dec[24+5] ^ rd_addr[5];rd_data_dec[25] = rd_data[25] ^ rd_data_dec[24+7] ^ rd_addr[9];rd_data_dec[26] = rd_data[26] ^ rd_data_dec[24+6] ^ rd_addr[7];rd_data_dec[27] = rd_data[27] ^ rd_data_dec[24+1] ^ rd_addr[2];rd_data_dec[28] = rd_data[28] ^ rd_data_dec[24+2] ^ rd_addr[3];rd_data_dec[29] = rd_data[29] ^ rd_data_dec[24+3] ^ rd_addr[8];rd_data_dec[30] =~rd_data[30] ^ rd_addr[6];rd_data_dec[31] = rd_data[31] ^ rd_data_dec[24+4] ^ rd_addr[4];其中，rd_data表示解密前的数据，rd_data_dec表示解密后的数据，rd_addr表示读数据在FLASH中的地址。