CN1288566C - 写入控制器结构中nv存储器的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及到写入控制器结构中NV存储器的方法和系统，以及相应的计算机程序产品和相应的计算机可读存储介质，其尤其可以用来加快微控制器，例如像智能卡控制器之NV码存储器中的写入或编程操作。方法包括用MOVCWR(传送码写)指令扩充控制器的指令集，MOVCWR指令能够使定义数据项(字节)写入NV码存储器中的定义目标地址。数据项(字节)被写入相关NV存储顺之高速缓存的写数据的页面寄存器的正确位置，而该存储器的页面地址的指令指针寄存器则用相应的页面地址更新。如果存在MMU(存储器管理单元)，高速缓存的写数据的页面寄存器的MOVCWR写操作以及MOVC读或取码操作则由所说的MMU控制。

Description

写入控制器结构中NV存储器的方法和系统
本发明涉及到写入控制器结构中NV存储器的方法和设备，以及相应的计算机程序产品和相应的计算机可读存储介质它们尤其可以用来加快微控制器，例如像智能卡控制器的NV码存储器中的写入或编程过程。
七十年代微电子学的发展使得能够生产出信用卡形式的没有用户接口的小型计算机。这种计算机称之为智能卡。在智能卡中，数据存储器以及运算器和逻辑部件都集成在大小为几平方毫米的单个芯片上。智能卡特别用作为电话卡，GSM SIM卡，以及用在金融和卫生保健业。因此智能卡已经成为一种万能的计算平台。
智能卡目前主要被视为是保密数据的安全存储单元以及密码算法的可靠实施平台。卡上数据和算法为相对安全的假定是基于卡和对外接口的硬件结构。从外面来说，卡是一个“黑盒”，其功能性只能够通过定义明确的硬件/软件接口加以利用，同时可以用它来实施一定的安全政策。一方面，对数据存取可以附加一定条件。关键数据，例如像公共密钥程序的密钥，甚至可以完全隐瞒而不让外部存取知道。另一方面，智能卡能够实施各种算法而不执行从外部能观察到的各独立操作。这些算法本身可以在卡上受到保护而不被修改和读出。在面向对象的意义上，智能卡可以看成是抽象数据类型，它有定义明确的接口，表现出规定性能并且其本身能够确保与其状态相关的一些完整性条件。
基本上有两种不同类型的智能卡。存储器卡只有一个串行接口，一个寻址与安全逻辑电路以及ROM和EEPROM存储器。这些卡只有有限的功能性而且用于专用目的。因此生产这些卡特别便宜。作为微处理器卡生产的智能卡在原则上构成了一台完整的通用计算机。
芯片卡的生产和交付过程分成为下述阶段：
半导体的生产，
半导体的嵌入，
卡的印制，
卡的个人化，
卡的发行。
一般来说，每个阶段都是由专门从事该项具体操作的公司完成的。生产半导体时，尤其是在卡带有硬连线安全逻辑电路的情况下，必须保证良好的内部安全。为了使生产厂家进行正确的最终测试，整个存储器与该可自由地存取。只有在最终测试之后芯片才由传送码加以锁定。在此之后，只有那些有特许权、知道传送码的人才能够使用卡存储器。因此盗用新制的半导体是没有意义的。有特许权的人可以是标明姓名的人或卡的发行者。进入嵌入或印制无需另外的安全功能。相关的公司不需要知道传送码。
通常，不是卡的生产厂家而是其发行机构(例如银行，电话公司，人身健康保险公司)将个人专用数据传送给卡。这种方法称之为个人化，而其确实需要知道传送码。
卡的发行，而从发行机构到持卡人的传送，提出了另外的安全问题。严格地说，只有在出视个人身份证明和进行签名的情况下将卡交付持卡人才是完全可靠的。虽然通过邮寄派送常常更为经济，但其并不十分安全。将PIN通知给持卡人也有问题，而且这需要像对卡一样的小心。
给出位于智能卡控制器上的存储器的有风险的、与安全性有关的内容时，不仅必须要注意这些安全措施，而且要保证额外的防护来防止可能的黑客活动，这涉及到智能卡使用期限的所有阶段，从卡的生产经卡的传送和使用到不再能用的卡的处理。
在将相当大量的数据/代码编程到NV存储器(例如在个人化期间编入EEPROM)中时，耗费了相当大量的时间，一方面是由于数据通过SFR总线的传送，另一方面是由于在每个页面编程后要对所写的EEPROM数据进行必要的验证。
目前，控制器的标准指令集为代码存储区提供了只读指令，即数据或可以从NV存储器中作为指令码检索出来或可以作为数据字(“字节”)由所谓的MOVC指令读出。
数据的写入/编程到NV存储器迄今完全是通过相关存储器接口的寄存器组来完成的，即写入NV存储器期间所用的数据通路与代码提取/MOVC读出所用的数据通路完全分开。
写入需要多个写存取存储器接口寄存器：页面地址和字节地址的写入地址寄存器，写入数据寄存器及控制寄存器。
迄今为止写入NV存储器所用的方法相对于代码提取/读出方法来说其非常之慢，因为这种方法对所写的每个数据字需要二到五个寄存器存取，视存取类型而定，而代码提取和MOVC读出则在处理器的快速代码提取周期中进行。
由于此处的写入完全是通过存储器接口的寄存器接口进行的，存储器管理单元，其在变换与代码存储器存取权的全面控制之下，在写入NV存储器期间没有任何影响。因此，写入NV存储器只能够在控制器操作系统的控制下发生，而且只由系统例行程序上的专用呼叫才可能用于SW应用。
因此，本发明的目的是提供上述类型的方法，设备，相应的计算机程序产品以及相应的计算机可读存储介质，使用它们避免了常规过程的缺点，并且其能够将数据以可能最短的时间写入NV存储器而基本上不必对迄今所用的方法产生干扰，同时又确保更高程度的防止编程错误。
根据本发明的这一目的是通过权利要求1，12，14和15的特征部分中的特性连同前序部分中的特征一起实现的。从属权利要求涵盖了本发明的有利进展。
写入控制器结构NV存储器的方法，其具体优点是，通过把数据值或数据字写入NV存储器的高速缓存的写数据的页面寄存器的预定位置并更新NV存储器的页面地址的指令指针寄存器来把定义数据值或定义数据字写入NV存储器内的定义目标地址。
写入控制器结构NV存储器的设备，其最好设计成包括一个处理器，而处理器设计成可以完成写入控制器结构的NV存储器，其中通过把数据值或数据字写入NV存储器之高速缓存的写数据的页面寄存器的预定位置并更新NV存储器的页面地址的指令指针寄存器来把定义数据值或定义数据字写入NV存储器内的定义目标地址。
写入控制器结构中NV存储器的计算机程序产品，其包括存储有程序的计算机可读存储介质，一旦将其装入计算机或智能卡控制器的存储器，它就能够使计算机或智能卡控制器完成控制器结构中的写入NV存储器，其中通过把数据值或数据字写入NV存储器之高速缓存的写数据的页面寄存器的预定位置并更新NV存储器的页面地址的指令指针寄存器来把定义数据值或定义数据字写入NV存储器内的定义目标地址。
为了完成写入控制器结构中的NV存储器，最好使用存储有程序的计算机可读存储介质，一旦将其装入计算机或智能卡控制器的存储器，它就能够使计算机或智能卡控制器完成控制器结构中的写入NV存储器，其中通过把数据值或数据字写入NV存储器之高速缓存的写数据的页面寄存器的预定位置并更新NV存储器的页面地址的指令指针寄存器来把定义数据值或定义数据字定入NV存储器内的定义目标地址。
为了写入NV寄存器，通过附加的传送码写指令(MOVCWR指令)进一步有利地扩充了控制器芯的指令集。根据本发明方法的优选进展，其特征在于，控制器芯的附加指令完成地址指针以及待写入数据值或待写入数据字的参数传送，并且启动用于所谓存储器管理单元(MMU)以及NV存储器接口的相应控制信号。
已经证明，在有存储器管理单元(MMU)的情况下，以与处理代码提取或MOVC指令相同的方式对MOVCWR指令进行地址处理是有利的。另外，根据本发明方法的优选进展，其特征还在于，在有控制器之存储器管理单元(MMU)的情况下，通过控制信号通路扩充读MMU。
在有MMU的情况下，只写入由该MMU使能的NV存储器的地址区是有利的。对在控制器结构中写入NV存储器来说，还可以证明，在有MMU的情况下，对控制器地址区内考虑代码存储器的专用映射是有利的。
根据本发明方法的另一优选进展，其特征在于具有同一页面地址的多个数据值和/或数据字依次写入。
最好将高速缓存的写数据的页面寄存器的内容通过写入NV存储器的控制寄存器编程到NV存储器。另外，根据本发明方法的优选进展，其特征还在于倘若在有MOVCWR指令的情况下改变到新页面地址时，NV存储器的高速缓存的写数据的页面寄存器则被清零。
根据本发明方法的另一优点是，避免了在不正确地址下对旧的页面寄存器内容进行非所需要的编程。另外，根据本发明设备的优选进展，其特征在于处理器是智能卡控制器的一部分，而设备则是智能卡。
根据本发明的方法，相对于以前写入高速缓存的写数据的页面寄存器的方法，具有很多优点，其完全由NV存储器的寄存器接口支持。
用MOVCWR写入NV存储器时每数据字(字节)只需要一个MOVCWR指令，而传送地址指针和数据字的两个参数。倘若有多个连续的MOVCWR指令时，像在MOVC读出的情况中一样，可以使用地址指针的“自动增量”。这一指令的启用表示相对于通过NV存储器的地址/数据寄存器组的写入，其大大的加快了写入过程。
代码存储器的专用地址区映射或存取限制，这些限制由当前可选的MMU监测，它们像适用于代码提取和MOVC一样同样适用于MOVCWR，即处理器芯用MOVCWR进行了与用代码提取/MOVC同样的存储器映射。
因此，还能够直接使用MOVCWR指令用于SW应用，以便写入NV存储器的高速缓存的写数据的页面寄存器而不必启用系统呼叫。控制器的OS通过MMU控制寄存器的配置控制存储器的存取权。
把NV存储器之高速缓存的写数据的页面寄存器的旧内容错误地编程到错误的页面地址是不再可能的，因为高速缓存的写数据的页面寄存器用各MOVCWR复位了，其地址指针改变了页面地址。
参照实施方案实施例将对本发明予以进一步的说明。
所提出的方法在于使用所谓的MOVCWR(传送码写)指令来扩充控制器的指令集，MOVCWR指令能够把定义数据字(字节)写入NV代码存储器内的定义目标地址。数据字(字节)在这里被写入相关NV存储器之高速缓存的写数据的页面寄存器的正确位置，而该存储器的页面地址的指令指针寄存器则用相关的页面地址更新。
如果在高级智能卡控制器的情况下有MMU(存储器管理单元)，在这个MMU的完全控制下，像MOVC读出或代码提取一样，进行这种MOVCWR写入高速缓存的写数据的页面寄存器，因此只能够写入基本上由MMU为这一用途而使能的存储器之地址区。这里考虑了控制器地址区之内代码存储器的专用变换。
这样，为了填充高速缓存的写数据的页面寄存器，可以依次写入多个具有同样页面地址的多个字节/字。通过写入相关NV存储器之控制寄存器，那么就可以把高速缓存的写数据的页面寄存器的内容编程到NV存储器中。
倘若有MOVCWR指令，新页面地址的每个变化都使NV存储器的高速缓存的写数据的页面寄存器立即清零，以便能使数据在新页面地址下编程并且防止在不正确的地址下对旧的页面存储内容进行不想要的编程。
在实施方案实例中，通过附加的MOVCWR指令来扩充控制器芯的指令集，以便以根据本发明的方式完成写入NV存储器。附加的MOVCWR指令保证了待写地址指针和数据值的参数传送并启动了MMU和存储器接口的相应控制信号。
通过相应的控制信号通路来扩充控制器的当前可选的MMU(存储器管理单元)，其在执行MOVCWR指令时产生出存储器接口的相应的芯片选择信号。MOVCWR指令(或变换和存取数)的地址处理在这里与代码提取或MOVC指令的处理没有什么不同。
NV存储器的存储器接口通过高速缓存的写数据的页面寄存器的相应写入方式支持这一功能，同时支持每个MOVCWR过程之后地址寄存器的更新功能。此外，在每个MOVCWR过程之前，复位逻辑电路进行旧与新页面地址之间的地址比较，倘若地址有变化，在写入高速缓存的写数据的页面寄存器之前有选择地清除旧的寄存器内容。
本发明并不限于这里所说明的实施方案实例，而是能够通过综合和修改所述装置及特点来获得其他不同的实施方案，而又不超出本发明的范围。

Claims (13)

1.写入控制器结构中NV存储器的方法，其特征在于通过把数据值或数据字写入NV存储器之高速缓存的写数据的页面寄存器的预定位置并更新NV存储器的页面地址的指令指针寄存器来把定义数据值或定义数据字写入NV存储器内的定义目标地址。
2.按权利要求1中所要求的方法，其特征在于，为写入NV存储器，扩充控制器芯的指令集一个附加的传送码写指令(MOVCWR指令)。
3.按前面权利要求其中之一所要求的方法，其特征在于，控制器芯的附加指令实施地址指针以及待写数据值或待写数据字的参数传送并启动存储器管理单元(MMU)和NV存储器接口的相应控制信号。
4.按前面权利要求其中之一所要求的方法，其特征在于，在有存储器管理单元(MMU)的情况下，MOVCWR指令的地址处理以与代码提取或MOVC指令处理的同样方式进行。
5.按前面权利要求其中之一所要求的方法，其特征在于，在有控制器的存储器管理单元(MMU)的情况下，扩充该MMU一个控制信号通路。
6.按前面权利要求其中之一所要求的方法，其特征在于，在有MMU的情况下，只写入由MMU释放的NV存储器的地址区。
7.按前面权利要求其中之一所要求的方法，其特征在于，在有MMU的情况下，在控制器的地址区内考虑了芯存储器的专用映射。
8.按前面权利要求其中之一所要求的方法，其特征在于，将具有同一页面地址的多个数据值和/或数据字依次写入。
9.按前面权利要求其中之一所要求的方法，其特征在于，通过写入NV存储器的控制寄存器将高速缓存的写数据的页面寄存器的内容编程到NV存储器。
10.按前面权利要求之一所要求的方法，其特征在于，在有MOVCWR指令的情况下当改变至新页面地址时NV存储器的高速缓存的写数据的页面寄存器被清零。
11.按前面权利要求之一所要求的方法，其特征在于防止了在不正确地址下旧页面寄存器内容的不想要的编程。
12.具有处理器的设备，该设备被设计成可以进行写入控制器结构中的NV存储器，其中通过把数据值或数据字写入NV存储器之高速缓存的写数据的页面寄存器的预定位置并更新NV存储器的页面地址的指令指针寄存器来把定义数据值或定义数据字写入NV存储器内的定义目标地址。
13.按权利要求12中所要求的具有处理器的设备，其特征在于，处理器是智能卡控制器的一部分，而所述设备是智能卡。
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