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TERASIC友晶板卡DE1-SOC|Intel FPGA開發(fā)平臺(tái)加密燒錄方法

在競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的商業(yè)以及軍事環(huán)境中，設(shè)計(jì)安全對(duì)于數(shù)字設(shè)計(jì)人員而言是一個(gè)至關(guān)重要的考慮因素。隨著 FPGA 在更龐大、更關(guān)鍵的系統(tǒng)組件中扮演著愈來愈重要的角色，保護(hù)設(shè)計(jì)免受非法復(fù)制、逆向工程以及篡改也愈加顯得重要。

FPGA 內(nèi)嵌一個(gè)專用的解密模塊，通過運(yùn)用 AES算法 ( 一種行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的加密算法 ) 對(duì)用戶自定義的 256-bit 密鑰的配置數(shù)據(jù)進(jìn)行解密，必須在接收到加密數(shù)據(jù)前，將自定義的 256- bit 密鑰寫入器件中。如果沒有使用安全特性，那么 AES 解密器將被旁路。當(dāng)使用設(shè)計(jì)安全特性時(shí)，密鑰被存儲(chǔ)在 FPGA 中，能夠防止未經(jīng)授權(quán)的復(fù)制、逆向工程以及篡改。

FPGA既支持易失性密鑰存儲(chǔ)，也支持非易失性密鑰存儲(chǔ)。其中，易失性密鑰需要電池來存儲(chǔ)和更新密鑰，而非易失性密鑰存儲(chǔ)不需要電池，只需對(duì)一個(gè)密鑰進(jìn)行編程，不需要電池。在本文中，我們將以DE1-SoC開發(fā)板為例，具體描述如何在FPGA上對(duì)設(shè)計(jì)代碼進(jìn)行非易失性密鑰加密（支持燒寫非易失性密鑰的Blaster下載器工具有 Intel Ethernet Blaster Cable 和 Intel UB2 Blaster Cable，這里以Intel FPGA Ethernet Cable來進(jìn)行操作）。
首先，我們來了解下非易失性密鑰（non-volatile security key）加密原則，如下圖：

那使用DE1-SoC開發(fā)板來對(duì)設(shè)計(jì)代碼進(jìn)行非易失性密鑰加密，具體該怎么操作呢？
Step 1:準(zhǔn)備好加密Key，存檔為 x.key。

Step 2:在Quartus軟件中，使用Convert Programming File 產(chǎn)生 .ekp文件，燒錄FPGA （即在FPGA內(nèi)設(shè)定non-volatle key）。
首先，在生成jic文件前，點(diǎn)擊sof 文件，選擇Properties:

其次，設(shè)定生成sof的文件信息：

最后，命名和存檔.ekp文件：

Step 3:產(chǎn)生加密的 jic 文件。
首先，打開加密Key 文件，勾選Key entry：

在完成添加后，返回上級(jí)菜單。點(diǎn)擊Generate按鈕，生成.jic文件。

Step 4:打開Quartus Programer 程序，燒錄非易失性密鑰。
燒錄非易失性密鑰時(shí)，需要用到Intel Ethernet Blaster Cable, 因此，先在Hardware處選擇Ethernet Blaster ，再在Tools 菜單欄下選擇Option: Tools --> Options，取消Configure volatile design security key when avaliable前的勾選符號(hào)。然后，選擇剛產(chǎn)生的.ekp文件下載到FPGA中。（注意：下載成功后，就不可再燒寫其他加密程序了！?。?/span>）

如果出現(xiàn)以下信息，代表成功燒錄了.ekp 文件：

Step 5：測(cè)試。
燒錄加密的.jic 文件，如果開發(fā)板可以成功運(yùn)行該加密程序，則說明加密操作成功。