專利名稱：一種u盤控制芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種U盤控制芯片。
背景技術(shù)：
U盤，全稱USB閃存驅(qū)動(dòng)器，英文名“USB Flash Disk”。它是一種使用USB接口的無需物理驅(qū)動(dòng)器的微型高容量移動(dòng)存儲(chǔ)產(chǎn)品，通過USB接口與電腦連接，實(shí)現(xiàn)即插即用。U盤的稱呼最早來源于朗科科技生產(chǎn)的一種新型存儲(chǔ)設(shè)備，名曰“優(yōu)盤”，使用USB接口進(jìn)行連接。U盤連接到電腦的USB接口后，U盤的資料可與電腦交換。而之后生產(chǎn)的類似技術(shù)的設(shè)備由于朗科已進(jìn)行專利申請(qǐng)，而不能再稱之為“優(yōu)盤”，而改稱諧音的“U盤”。后來，U盤這個(gè)稱呼因其簡(jiǎn)單易記而因而廣為人知，是移動(dòng)存儲(chǔ)設(shè)備之一。U盤的組成很簡(jiǎn)單:外殼+機(jī)芯，后者為功能性器件，通常機(jī)芯包括一塊PCB+USB主控芯片+晶振+貼片電阻、電容+USB接口 +貼片LED (不是所有的U盤都有)+Flash (快閃存儲(chǔ)器)芯片。其中Flash為存儲(chǔ)芯片，其余部分為通信、控制和傳輸?shù)墓δ苄云骷，F(xiàn)階段Flash存儲(chǔ)介質(zhì)單芯片容量越來越大、價(jià)格越來越低，USB接口也升級(jí)到
3.0，理論上的最高速率達(dá)到5.0Gbps。大容量的Flash對(duì)數(shù)據(jù)的存取速度提出了更高的要求，所以使用USB3.0接口的U盤控制芯片也越來越多。如上述U盤控制的基本構(gòu)成，并沒有考慮數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全性。為了保證Flash存儲(chǔ)器中數(shù)據(jù)的安全性，提出了許多控制芯片，在這些控制芯片中，有的采用軟加密，即通過使用芯片中的微處理器進(jìn)行加密，但這種加密方式速度慢，限制了數(shù)據(jù)的存取速度，不適用于高速存儲(chǔ)。有的雖然采用硬加密， 但是采用分離器件，需要搭建硬件電路進(jìn)行芯片間的通信，這樣同樣會(huì)降低速度，同時(shí)也會(huì)增加功耗。
發(fā)明內(nèi)容為此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種基于SMl加解密模塊的U盤控制芯片，在具有較高數(shù)據(jù)傳輸速度的情況下，具有高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種U盤控制芯片，包括USB接口及通過USB物理層連接該USB接口的USB設(shè)備控制器，以及用于連接Flash的Flash存儲(chǔ)控制器，其特征在于，所述USB設(shè)備控制器和Flash存儲(chǔ)控制器掛于一總線并通過所配置的總線仲裁器取得總線的占有，以用于通信連接；同時(shí)，配置有掛于所述總線的SMl加解密模塊，以在使用加解密功能時(shí)，仲裁用于通信連接的USB設(shè)備控制器和Flash存儲(chǔ)控制器經(jīng)由該SMl加解密模塊進(jìn)行連接。從以上技術(shù)方案可以看出，依據(jù)本實(shí)用新型，當(dāng)需要無需加密的數(shù)據(jù)操作時(shí)，總線仲裁器仲裁USB接口與Flash存儲(chǔ)控制器建立通信，進(jìn)行數(shù)據(jù)搬運(yùn)，當(dāng)需要加密功能時(shí)，SMl加解密模塊作為建立通信連接的節(jié)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)從USB接口端經(jīng)SMl算法加密后搬移到Flash存儲(chǔ)控制器端，從而使得數(shù)據(jù)存儲(chǔ)具有高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性。采用總線控制對(duì)速度的影響不大，能夠保證數(shù)據(jù)傳輸具有較高的速度。[0011]上述U盤控制芯片，所述SMl加解密模塊和USB接口均設(shè)有構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路節(jié)點(diǎn)的DMA。上述U盤控制芯片，所述USB接口配有寄存器組，用于配置USB接口以確定是否使用SMl加解密模塊。上述U盤控制芯片，所述USB接口為USB3.0接口。上述U盤控制芯片，所述總線為內(nèi)部總線，而掛在該總線上的設(shè)備采用IP模塊而被整體封裝。上述U盤控制芯片，該控制芯片內(nèi)嵌有連接于所述總線的RISC處理器，并配有輔助該RISC處理器的ROM。

圖1為依據(jù)本實(shí)用新型的一種U盤控制芯片的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
首先,關(guān)于國(guó)家密碼算法SMl,全稱是SMl cryptographic algorithm,即商密I號(hào)算法，亦稱SCB2算法；SMl算法是由國(guó)家密碼管理局編制的一種商用密碼分組標(biāo)準(zhǔn)對(duì)稱算法。該算法是國(guó)家密碼管理部門審批的SMl分組密碼算法，分組長(zhǎng)度和密鑰長(zhǎng)度都為128比特，算法安全保密強(qiáng)度及相關(guān)軟硬 件實(shí)現(xiàn)性能與AES相當(dāng)，僅以IP核(IntellectualProperty core,知識(shí)產(chǎn)權(quán)核)的形式存在于芯片中。如圖1所示的SMl加解密模塊，是硬核。應(yīng)知，IP核是一段具有特定電路功能的硬件描述語(yǔ)言程序，該程序與集成電路工藝無關(guān)，可以移植到不同的半導(dǎo)體工藝中去生產(chǎn)集成電路芯片。而硬核提供設(shè)計(jì)階段最終階段產(chǎn)品:掩模。以經(jīng)過完全的布局布線的網(wǎng)表形式提供，這種硬核既具有可預(yù)見性，同時(shí)還可以針對(duì)特定工藝或購(gòu)買商進(jìn)行功耗和尺寸上的優(yōu)化。盡管硬核由于缺乏靈活性而可移植性差，但由于無須提供寄存器轉(zhuǎn)移級(jí)(RTL)文件，因而更易于實(shí)現(xiàn)IP保護(hù)。設(shè)計(jì)者的主要任務(wù)是在規(guī)定的時(shí)間周期內(nèi)完成復(fù)雜的設(shè)計(jì)。調(diào)用IP核能避免重復(fù)勞動(dòng)，大大減輕工程師的負(fù)擔(dān)，因此使用IP核是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。IP可以看成是黑箱，在應(yīng)用時(shí)只需關(guān)注起外部的連接屬性，而不必考慮其內(nèi)部結(jié)構(gòu)。宏觀的例子更容易被理解，如網(wǎng)絡(luò)適配器(俗稱網(wǎng)卡)，無需關(guān)注他配置有哪些硬件、軟件或者固件，只需要利用他的接口接入電路構(gòu)成該電路的功能部分即可。參照說明書附圖1，一種U盤控制芯片，其包含匹配的接口，以及其他輔助器件，如片載存儲(chǔ)器ROM等，如圖1所示，設(shè)有總線，通過總線仲裁器控制總線所掛設(shè)備對(duì)總線的占用，如通過外部命令的驅(qū)動(dòng)或者通過某種時(shí)序控制實(shí)現(xiàn)所掛設(shè)備的占用。在這樣的結(jié)構(gòu)中，匹配U盤控制芯片配置的結(jié)構(gòu)，設(shè)置SMl加解密模塊，從而，通過SMl加解密模塊與所選接口信道的建立，進(jìn)行數(shù)據(jù)搬運(yùn)，用于保證數(shù)據(jù)搬運(yùn)的安全性。如圖1所示，是一個(gè)相對(duì)比較完整的結(jié)構(gòu)，其配有32位RISC處理器，USB3.0物理層、USB3.0設(shè)備控制器、SMl加解密模塊、Flash存儲(chǔ)控制器、中斷控制器、時(shí)鐘產(chǎn)生器、DMA(Direct Memory Access，直接存儲(chǔ)器存取，用于Flash存儲(chǔ)控制器與SRAM中傳遞Block映射表和Page映射表)控制器，上述模塊全部集成在一起，通過總線進(jìn)行連接。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員據(jù)此可以精簡(jiǎn)其中的部分設(shè)備，如時(shí)鐘產(chǎn)生器，顯然可以引入外部時(shí)鐘。作為一個(gè)整體，發(fā)明人認(rèn)為可以采用如圖1所示較完整的配置。USB3.0超高速接口(USB3.0物理層加上USB3.0設(shè)備控制器組成)、SMl加解密模塊、Flash存儲(chǔ)控制器、中斷控制器、時(shí)鐘產(chǎn)生器、DMA控制器通過總線與32位RISC處理器
連接在一起。在上述結(jié)構(gòu)中，與外部的數(shù)據(jù)接口為USB3.0接口，F(xiàn)lash為存儲(chǔ)單元，其余為輔助器件，如32位RISC處理器充當(dāng)微處理器，封裝在芯片中，結(jié)構(gòu)緊湊。當(dāng)采用USB3.0與主機(jī)相連時(shí)，USB3.0物理層加上USB3.0設(shè)備控制器構(gòu)成了完整的USB3.0超高速接口。USB3.0設(shè)備控制器既可以主動(dòng)占有總線，也可以被動(dòng)在總線上發(fā)送接收數(shù)據(jù)。用戶可以通過配置USB3.0設(shè)備控制器寄存器選擇是否對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加解密。當(dāng)不使用加密功能時(shí)，通過USB3.0設(shè)備控制器自帶的DMA把外部線纜上的高速數(shù)據(jù)(當(dāng)前技術(shù)條件下，最高值為5Gbps)搬移到Flash存儲(chǔ)控制器。當(dāng)使用加密功能時(shí)，SMl加解密模塊通過自帶的DMA將數(shù)據(jù)從USB3.0設(shè)備控制器經(jīng)SMl算法加密后搬移到Flash存儲(chǔ)控制器，解密過程相反。如前所述，32位RISC處理器在這里起到微處理器的作用，通過運(yùn)行固件程序引導(dǎo)和調(diào)配片上資源。在 ROM 里固化了 32 位 RISC (Reduced Instruction Set Computing,精簡(jiǎn)指令集)處理器的引導(dǎo)程序。1-RAM SRAM為固件程序運(yùn)行的指令內(nèi)存空間。D-RAM SRAM為固件程序運(yùn)行時(shí)所需的數(shù)據(jù)內(nèi)存空間。時(shí)鐘產(chǎn)生器產(chǎn)生系統(tǒng)所需的不同頻率的時(shí)鐘。中斷控制器用于控制中斷信號(hào)的產(chǎn)生。Flash存儲(chǔ)控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可靠管理，數(shù)據(jù)糾錯(cuò)。那么依據(jù)上述結(jié)構(gòu)的一種面 向超高速接口 U盤的控制芯片,采用SoC (System onChip，片上系統(tǒng))架構(gòu)。與現(xiàn)有的技術(shù)相比具有以下有益的效果: (I)通過SMl加解密模塊，即可以使用國(guó)密算法SMl對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行保護(hù)，提高了 Flash用戶數(shù)據(jù)安全性；(2)使用SoC架構(gòu)進(jìn)行封裝，集成大量IP，如圖1所示的掛在總線上的各模塊均采用IP，設(shè)計(jì)難度地，并且可以有效地減少了外圍芯片，降低嵌入式系統(tǒng)成本；(3)可以使用單接口協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)快速傳輸，降低系統(tǒng)復(fù)雜性，提高系統(tǒng)可靠性。
權(quán)利要求1.一種U盤控制芯片，包括USB接口及通過USB物理層連接該USB接口的USB設(shè)備控制器，以及用于連接Flash的Flash存儲(chǔ)控制器，其特征在于，所述USB設(shè)備控制器和Flash存儲(chǔ)控制器掛于一總線并通過所配置的總線仲裁器取得總線的占有，以用于通信連接；同時(shí)，配置有掛于所述總線的SMl加解密模塊，以在使用加解密功能時(shí)，仲裁用于通信連接的USB設(shè)備控制器和Flash存儲(chǔ)控制器經(jīng)由該SMl加解密模塊進(jìn)行連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U盤控制芯片，其特征在于，所述SMl加解密模塊和USB接口均設(shè)有構(gòu)成數(shù)據(jù)鏈路節(jié)點(diǎn)的DMA。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的U盤控制芯片，其特征在于，所述USB接口配有寄存器組，用于配置USB接口以確定是否使用SMl加解密模塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的U盤控制芯片，其特征在于，所述USB接口為USB3.0接□。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U盤控制芯片，其特征在于，所述總線為內(nèi)部總線，而掛在該總線上的設(shè)備采用IP模塊而被整體封裝。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的U盤控制芯片，其特征在于，該控制芯片內(nèi)嵌有連接于所述總線的RISC處理器 ，并配有輔助該RISC處理器的ROM。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種U盤控制芯片，USB接口及通過USB物理層連接該USB接口的USB設(shè)備控制器，以及用于連接Flash的Flash存儲(chǔ)控制器，其特征在于，所述USB設(shè)備控制器和Flash存儲(chǔ)控制器掛于一總線并通過所配置的總線仲裁器取得總線的占有，以用于通信連接；同時(shí)，配置有掛于所述總線的SM1加解密模塊，以在使用加解密功能時(shí)，仲裁用于通信連接的USB設(shè)備控制器和Flash存儲(chǔ)控制器經(jīng)由該SM1加密模塊進(jìn)行連接。依據(jù)本實(shí)用新型在具有較高數(shù)據(jù)傳輸速度的情況下，具有高的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)安全性。
文檔編號(hào)G06F21/78GK203102295SQ20132002632
公開日2013年7月31日 申請(qǐng)日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者李風(fēng)志, 張洪柳, 戴紹新, 劉松, 楊萌, 姚香君 申請(qǐng)人:山東華芯半導(dǎo)體有限公司