ATSHA204芯片手册阅读笔记
使用心得:
（1）配置好IIC，訪問(wèn)芯片之前先喚醒。
（2）按個(gè)人需求配置好Config區(qū)域，配置好之后鎖住Config。只有鎖住了Config，才能去操作Data區(qū)。
（3）開(kāi)始寫(xiě)數(shù)據(jù)區(qū)，可以將一些自己覺(jué)得重要的數(shù)據(jù)寫(xiě)到數(shù)據(jù)區(qū)，寫(xiě)完之后，鎖住才能讀。
????關(guān)于ATSHA204的庫(kù)文件，Atmel會(huì)更新，內(nèi)容可能會(huì)不一樣，下面的鏈接是我在2021/12/07在Github上下載的，本人用的也是這個(gè)庫(kù)文件：
https://pan.baidu.com/s/148GmFoX_r940jYtDje85ng
密碼：10af
????關(guān)于怎么使用這個(gè)庫(kù)文件，可以向下拉看文章結(jié)尾處。
1 簡(jiǎn)介
1.1 芯片介紹和應(yīng)用
ATSHA204A是Atmel公司的加密認(rèn)證芯片。
基于硬件，具有受保護(hù)的密鑰存儲(chǔ)的加密元件
安全對(duì)稱身份驗(yàn)證設(shè)備主機(jī)和客戶端操作
具有消息身份驗(yàn)證碼（MAC）的高級(jí)SHA-256哈希算法
具有唯一的72位序列號(hào)
具有內(nèi)部高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生器（RNG）
具有4.5Kb的EEPROM，用于存儲(chǔ)密鑰和數(shù)據(jù)
具有512位OTP（一次性可編程）用于保存固定信息
可以使用IIC接口，也可以使用單串口。
可應(yīng)用于如下場(chǎng)景：
????*安全下載和boot
????*系統(tǒng)控制
????*反克隆
????*消息加密
????該芯片有靈活的命令，用戶可以通過(guò)命令將芯片設(shè)置成不同的功能，可以應(yīng)用于：
（1）防偽
????驗(yàn)證可移動(dòng)、可更換或可消費(fèi)的客戶端的身份，還可用于驗(yàn)證軟件或者內(nèi)存存儲(chǔ)元件。
（2）保護(hù)固件程序
????驗(yàn)證boot啟動(dòng)時(shí)存儲(chǔ)在閃存中的代碼，以防止未經(jīng)授權(quán)的修改（這也稱為安全啟動(dòng)）；加密下載的媒體文件；并對(duì)代碼映像進(jìn)行唯一加密，使其僅在單個(gè)系統(tǒng)上可用。
（3）交換會(huì)話密鑰
????安全方便地交換加密密鑰，供MCU處理器使用，以管理機(jī)密通信通道、加密下載和類似項(xiàng)目。
（4）安全保存數(shù)據(jù)
????在標(biāo)準(zhǔn)微處理器中存儲(chǔ)加密加速器使用的密鑰?？梢杂脕?lái)存儲(chǔ)配置、校準(zhǔn)、過(guò)程值、消耗數(shù)據(jù)或者校準(zhǔn)所需的少量數(shù)據(jù)和其他密鑰。通過(guò)加密、認(rèn)證讀寫(xiě)保護(hù)實(shí)現(xiàn)可編程保護(hù)。
（5）檢查用戶密碼
????驗(yàn)證用戶輸入的密碼而不讓期望值被人知道，將簡(jiǎn)單密碼映射到復(fù)雜密碼，并與遠(yuǎn)程系統(tǒng)安全地交換密碼值。
1.2 設(shè)備特性
????ATSHA204A設(shè)備包含一個(gè)電可擦除可編程只讀存儲(chǔ)器（EEPROM），可用于密鑰存儲(chǔ)、讀/寫(xiě)數(shù)據(jù)、只讀、保密數(shù)據(jù)、消耗記錄和安全配置?？梢酝ㄟ^(guò)多種方式限制對(duì)內(nèi)存各個(gè)部分的訪問(wèn)，然后可以鎖定配置以防更改。ATSHA204具有廣泛的防御機(jī)制，專門(mén)設(shè)計(jì)用于防止對(duì)設(shè)備本身的物理攻擊或?qū)υO(shè)備與系統(tǒng)之間傳輸數(shù)據(jù)的邏輯攻擊（說(shuō)白了就是防止別人抄板子）。
????可以使用標(biāo)準(zhǔn)I2 C總線（高達(dá)1Mb/s的速度）訪問(wèn)芯片。
????每個(gè)ATSHA204A都附帶一個(gè)保證唯一的9字節(jié)（72位）序列號(hào)。使用芯片支持的加密協(xié)議，主機(jī)系統(tǒng)或遠(yuǎn)程服務(wù)器可以證明序列號(hào)是真實(shí)的，而不是副本（反克隆）。序列號(hào)通常存儲(chǔ)在標(biāo)準(zhǔn)的串行EEPROM中，可以很容易地復(fù)制，主機(jī)無(wú)法知道序列號(hào)是真實(shí)的還是克隆的，必須使用整個(gè)序列號(hào)來(lái)保證唯一性。
????ATSHA204A可以生成高質(zhì)量的隨機(jī)數(shù)，并將其用于任何目的，包括作為該設(shè)備加密協(xié)議的一部分。由于每個(gè)32字節(jié)（256位）隨機(jī)數(shù)不依賴于此設(shè)備或任何其他設(shè)備上生成的過(guò)去的數(shù)字，因此將其包含在協(xié)議計(jì)算中可確保重播攻擊（即重新傳輸以前成功的事務(wù)）無(wú)計(jì)可施。
1.3 加密操作
????ATSHA204A支持標(biāo)準(zhǔn)隨機(jī)數(shù)響應(yīng)協(xié)議，以簡(jiǎn)化編程。在其最基本的安裝中，主機(jī)系統(tǒng)向客戶機(jī)中的設(shè)備發(fā)送隨機(jī)數(shù)，芯片通過(guò)使用來(lái)自系統(tǒng)的消息認(rèn)證碼（MAC）命令將該隨機(jī)數(shù)與密鑰相結(jié)合，并將該MAC命令響應(yīng)發(fā)送回MCU。該芯片使用加密哈希算法進(jìn)行組合（也稱為摘要）。散列算法的使用可以防止別人在通訊總線上導(dǎo)出密鑰的值，同時(shí)允許接收者通過(guò)執(zhí)行相同的計(jì)算來(lái)驗(yàn)證響應(yīng)是否正確，該計(jì)算將隨機(jī)數(shù)與密鑰相結(jié)合，以使用存儲(chǔ)的密鑰副本創(chuàng)建摘要。
????由于ATSHA204A的靈活命令集，對(duì)芯片的基本操作可以以多種方式擴(kuò)展。通過(guò)使用GenDig命令，使其他SLOT（Slot可以理解為一個(gè)32字節(jié)的存儲(chǔ)單元）中的值可以包含在響應(yīng)摘要中，這提供了一種有效的方法來(lái)證明讀取的數(shù)據(jù)確實(shí)來(lái)自設(shè)備，而不是由中間人攻擊者插入。該命令可用于將兩個(gè)密鑰與隨機(jī)數(shù)組合在一起，這在需要執(zhí)行多層身份驗(yàn)證時(shí)非常有用。
????DeriveKey命令，實(shí)施密鑰滾動(dòng)方案。例如，根據(jù)命令模式參數(shù)，產(chǎn)生的操作可能類似于遙控車(chē)庫(kù)門(mén)開(kāi)啟器中實(shí)現(xiàn)的操作。每次使用密鑰時(shí)，密鑰的當(dāng)前值將以加密方式與特定于該系統(tǒng)的值組合，然后該結(jié)果將形成下一次加密操作的密鑰。即使攻擊者獲得一個(gè)密鑰的值，該密鑰在下次使用時(shí)也將永遠(yuǎn)消失。
????DeriveKey還可用于生成新的隨機(jī)密鑰，這些密鑰可能僅對(duì)特定主機(jī)ID、特定時(shí)間段或某些其他限制條件有效。每個(gè)生成的密鑰都不同于任何設(shè)備上生成的任何其他密鑰。通過(guò)以這種方式在字段中“激活”主機(jī)-客戶端，單個(gè)客戶端的克隆將無(wú)法在任何其他主機(jī)上工作。
????在主機(jī)-客戶端配置中，主機(jī)（如移動(dòng)電話）需要驗(yàn)證客戶端（如OEM電池），需要將密鑰存儲(chǔ)在主機(jī)中，以驗(yàn)證客戶機(jī)的響應(yīng)。CheckMac命令允許主機(jī)設(shè)備安全地存儲(chǔ)客戶端的機(jī)密，并從SDA引腳上隱藏正確的響應(yīng)值，僅向微控制器返回是/否答案。
????在需要用戶輸入密碼的情況下，CheckMac命令還提供了一種方法，既可以驗(yàn)證密碼而不在通信總線上公開(kāi)密碼，也可以將密碼映射到具有更高熵的存儲(chǔ)值。
????最后，隨機(jī)數(shù)和密鑰的散列組合（即摘要）可以保存在芯片上，并與Slot的內(nèi)容異或以實(shí)現(xiàn)加密讀取，或者可以與加密輸入數(shù)據(jù)異或以實(shí)現(xiàn)加密寫(xiě)入。通過(guò)在計(jì)算中包含隨機(jī)nonce（32字節(jié)），可以保護(hù)這些操作免受重放攻擊。
????所有安全功能均使用行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SHA-256安全哈希算法實(shí)現(xiàn)，ATSHA204A使用的是256位密鑰，以防止任何類型的窮舉攻擊。
2.芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)
設(shè)備包含下面的兩個(gè)內(nèi)存區(qū)：
????*EEPROM
????*SRAM
2.1 EEPROM結(jié)構(gòu)
EEPROM總共包含664字節(jié)（5312位），分為以下幾個(gè)區(qū)域：
>Data區(qū)（512字節(jié)）
????一個(gè)512字節(jié)（4Kbit）的區(qū)域，分為16個(gè)32字節(jié)（256位）的通用、只讀或讀/寫(xiě)內(nèi)存Slot，每個(gè)Slot可用于存儲(chǔ)鑰匙、校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、型號(hào)或與ATSHA204A設(shè)備所連接項(xiàng)目相關(guān)的其他信息。根據(jù)存儲(chǔ)在配置區(qū)域中的值，每個(gè)Slot可能具有不同的訪問(wèn)限制。
>Configuration（88字節(jié)）
????一個(gè)88字節(jié)（704位）的區(qū)域，包含序列號(hào)和其他ID信息以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器每個(gè)Slot的訪問(wèn)權(quán)限信息。88字節(jié)可從三塊地址空間中訪問(wèn)
>OTP(一次性可編程)區(qū)（64字節(jié)）
????一個(gè)64字節(jié)（512位）區(qū)域，可用于存儲(chǔ)只讀數(shù)據(jù)或單向（保險(xiǎn)絲類型）消耗記錄信息。在鎖定OTP區(qū)域之前，可以使用標(biāo)準(zhǔn)寫(xiě)入命令自由寫(xiě)入位。OTP區(qū)域可從兩塊地址空間內(nèi)訪問(wèn)。在本文件中，術(shù)語(yǔ)OTP[bb]表示OTP區(qū)域內(nèi)的一個(gè)字節(jié)，而OTP[aa:bb]表示一個(gè)字節(jié)范圍。
????在鎖定設(shè)備的配置和/或數(shù)據(jù)部分之前，必須使用所需內(nèi)容覆蓋此數(shù)據(jù)。
2.1.1 Data Zone
????數(shù)據(jù)區(qū)為512字節(jié)（4Kbit），是EEPROM陣列的一部分，可用于安全存儲(chǔ)目的。在使用lock（Config）鎖定配置之前，數(shù)據(jù)區(qū)域是不可訪問(wèn)的，既不能讀取也不能寫(xiě)入。配置鎖定后，可以使用Write命令寫(xiě)入整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域。如果需要，可以對(duì)要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。
2.1.2 Configuration Zone
????配置區(qū)中的88字節(jié)（704位）包含數(shù)據(jù)區(qū)內(nèi)Slot的訪問(wèn)權(quán)限配置。這88字節(jié)的值始終可以使用Read命令獲得。該區(qū)域的字節(jié)排列如表所示。
????這個(gè)表格比較重要，從表格中我們可以知道配置區(qū)中有序列號(hào)，修訂碼，I2C相關(guān)，CheckMac配置，OTP模式，選擇模式，并且有對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)區(qū)的Slot配置信息，還有其他一些配置信息等等。這0x15個(gè)字的內(nèi)容都是可以讀取訪問(wèn)的。
2.1.2.1 I2C Enable
????如果Bit0為0，設(shè)備使用的是單串；否則使用的是IIC接口。
2.1.2.2 I2C Address
（1）如果設(shè)備是工作在IIC模式下，忽視掉Bit0，Bit1-7是I2C地址，如果Bit0為1，我們可以把它看作是I2C的讀（設(shè)備地址|0x01）
（2）如果設(shè)備是工作在單串模式下，那么Bit3為T(mén)TL的使能，為1代表輸入電平使用Vcc作參考。
2.1.2.3 CheckMacConfig
????這個(gè)字節(jié)僅僅使用于命令CheckMac,Read,和Write:
(1)Read和Write情況下：
????位0控制Slot0、1，位1控制Slot2、3，依此類推。如果TempKey.SourceFlag與此字節(jié)中的相應(yīng)位不匹配，則任何加密的讀/寫(xiě)命令都將失敗。對(duì)于明文讀取和寫(xiě)入，忽略此字節(jié)。
(2)CheckMac情況下：
????位0控制Slot1，位1控制Slot3，依此類推。僅當(dāng)與目標(biāo)Slot對(duì)應(yīng)的CheckMacSource值與CheckMac命令的模式位2的值匹配時(shí)，才會(huì)啟用復(fù)制功能。如果模式位2與TempKey.SourceFlag不匹配，則該命令將失敗。因此這相當(dāng)于要求該字節(jié)中的相應(yīng)位與TempKey.SourceFlag匹配。
2.1.2.4 OTP Mode
????0xAA（只讀模式）=當(dāng)OTP區(qū)域被鎖定時(shí)，將禁用寫(xiě)入，并允許讀取所有字。
????0x55（消耗模式）=OTP區(qū)域鎖定時(shí)寫(xiě)入OTP區(qū)域?qū)?dǎo)致位僅從1轉(zhuǎn)換為零。允許閱讀所有字。
????0x00（傳統(tǒng)模式）=當(dāng)OTP區(qū)域被鎖定時(shí)，寫(xiě)入被禁用，字0和1的讀取以及32字節(jié)讀取被禁用。
????所有其他模式均保留。
2.1.2.5 Selector Mode
????如果為0，則選擇器將更新為UpdateExtra。
2.1.2.6 SlotConfig
????總共有16個(gè)Slot,每個(gè)Slot對(duì)應(yīng)一個(gè)Slot Config。Slot Config用于配置Slot的讀寫(xiě)方式。下面是SlotConfig每個(gè)位的意義：
淺析下上面的表格：
Bit0-3:用于加密讀取的密鑰Slot，值可以是0-15，恰好16個(gè)Slot。如果為0，則此Slot可以用作CheckMac Copy命令。
Bit4: 如果為0，代表這個(gè)Slot可以用于所有加密命令；如果為1，代表這個(gè)Slot能用于CheckMac和GenDig命令
Bit5: 如果為0，沒(méi)有限制鑰匙的使用次數(shù)；如果為1，根據(jù)Slot的UseFlag（或LastKeyUse）限制可以使用密鑰 的次數(shù)。
Bit6: 如果為0，允許明文讀；如果為1，要求Slot是加密的，加密讀取才能訪問(wèn)。
Bit7: 如果為0，Slot不是加密的，允許明文讀取、明文寫(xiě)入、無(wú)MAC檢查和無(wú)Derivekey命令。如果為1，Slot是加密的，允許加密讀寫(xiě)。
????除非WriteConfig為“始終”，否則要啟用正確的芯片操作，必須設(shè)置此位。設(shè)置該位為1的Slot,禁止4字節(jié)訪問(wèn)。用于存儲(chǔ)密鑰的Slot應(yīng)始終將IsSecret設(shè)置為1，將EncryptRead設(shè)置為0（禁止讀取），以獲得最大的安全性。對(duì)于固定密鑰，WriteConfig應(yīng)設(shè)置為“從不”。以這種方式配置時(shí)，數(shù)據(jù)區(qū)域鎖定后無(wú)法讀取或?qū)懭朊荑€。它只能用于加密操作。
Bit8-11: 4個(gè)位，用于驗(yàn)證加密寫(xiě)入的密鑰Slot
Bit12-15: 4個(gè)位，具體看下面的表格：
（1）執(zhí)行DeriveKey命令情況下：
（2）執(zhí)行寫(xiě)命令情況下：
注意：上面的表格會(huì)重疊。例如，0110表示可以使用Write命令以加密形式寫(xiě)Slot，并且該SLOT也可以是未經(jīng)授權(quán)的DeriveKey命令的目標(biāo)。
2.1.2.7 Use Flag
????用于“一次性Slot”?！?”位的數(shù)量表示Slot0到7在被禁用之前可以使用的次數(shù)
2.1.2.8 Update Count
????指示Slot0到7已使用DeriveKey更新了多少次（所以我們這里可以知道DeriveKey命令是更新Slot內(nèi)容）。
2.1.2.9 Last Key Use
????用于控制slot15的有限使用,也即是說(shuō)上面表格的16個(gè)Last Key Use都是給Slot15使用的，Slot15的有限使用次數(shù)最大為16*8 = 128。每個(gè)“1”位表示Slot15的剩余使用。僅當(dāng)設(shè)置了SlotConfig.SingleUse單次使用時(shí)適用
2.1.2.10 UserExtra
????為了通用系統(tǒng)使用，可以通過(guò)UpdateExtra命令修改。
2.1.2.11 Selector
????選擇執(zhí)行Pause命令后將保持活動(dòng)模式的設(shè)備
2.1.2.12 Lock Data
????0x55:表示數(shù)據(jù)和OTP區(qū)未上鎖，可以寫(xiě)訪問(wèn)。
????0x00:表示數(shù)據(jù)和OTP區(qū)上鎖。只能根據(jù)相應(yīng)的WriteConfig字段修改數(shù)據(jù)區(qū)中的Slot。OTP區(qū)域只能根據(jù)OTP模式進(jìn)行修改。
2.1.2.13 Lock Config
????0x55:表示配置區(qū)擁有寫(xiě)訪問(wèn)（未上鎖）。
????0x00:表示配置區(qū)失去寫(xiě)訪問(wèn)（上鎖）。
2.1.2.14 配置區(qū)的特殊內(nèi)存值（Bytes 0-12）
????ATSHA204A中包含各種固定信息，這些信息在任何情況下都無(wú)法寫(xiě)入，并且始終可以讀取，而不管鎖位的狀態(tài)如何。
SerialNum
????9個(gè)字節(jié)的序列號(hào)（SN[0:8]）,形成一個(gè)唯一的值，加密身份驗(yàn)證系列中的任何設(shè)備不可能存在相同的序列號(hào)，序列號(hào)分為兩組：
1.SN[0:1]和SN[8]
????在大多數(shù)版本的ATSHA204A中，這些位的值在制造時(shí)是固定的。其默認(rèn)值為（0x01 0x23 0xEE）。這24位始終包含在ATSHA204A進(jìn)行的SHA-256計(jì)算中.
2.SN[2:7]
????這些位的值在制造過(guò)程中由Atmel編程，每個(gè)芯片的值都不同。這些6字節(jié)（48位）可選地包括在ATSHA204A進(jìn)行的一些SHA-256計(jì)算中。
RevNum
????Atmel用于提供制造版本信息的4字節(jié)信息。這些字節(jié)可以自由讀取為RevNum[0:3]，但系統(tǒng)軟件不應(yīng)使用這些字節(jié)，因?yàn)樗鼈兛赡軙?huì)不時(shí)變化。（小編不知道這里啥意思，為啥可能，試了好幾次沒(méi)變化）
2.1.3 OTP區(qū)
????64字節(jié)（512位）的OTP區(qū)域是EEPROM陣列的一部分，可用于只讀存儲(chǔ)。在鎖定配置部分（使用lockConfig）之前，OTP區(qū)域是不可訪問(wèn)的，既不能讀取也不能寫(xiě)入。在配置鎖定之后，但在鎖定OTP區(qū)域之前（使用lockData），可以使用Write命令寫(xiě)入整個(gè)OTP區(qū)域。如果需要，可以對(duì)要寫(xiě)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。OTP未上鎖是無(wú)法讀取OTP區(qū)域。
????鎖定OTP區(qū)域后，配置區(qū)域中的OTPmode字節(jié)將控制此區(qū)域的權(quán)限。
2.1.4 設(shè)備鎖
設(shè)備兩個(gè)獨(dú)立的鎖字節(jié)：
????配置區(qū)的鎖和數(shù)據(jù)及OTP的鎖。
（上面的兩把鎖都放在配置區(qū)里面，通過(guò)Lock命令修改鎖的值。內(nèi)存區(qū)一旦鎖上，無(wú)法解鎖。）
????在應(yīng)用芯片時(shí)，根據(jù)需求對(duì)設(shè)備進(jìn)行個(gè)性化配置，并鎖定配置區(qū)域。此鎖定完成后，應(yīng)使用寫(xiě)入命令（允許的話，可以加密寫(xiě)入）將所有必要的公共和機(jī)密信息寫(xiě)入EEPROM Slot。完成對(duì)數(shù)據(jù)和OTP區(qū)域的寫(xiě)入后，應(yīng)鎖定數(shù)據(jù)和OTP區(qū)域。
????在鎖定配置節(jié)之前讀取或?qū)懭霐?shù)據(jù)或OTP節(jié)的操作都會(huì)導(dǎo)致芯片返回錯(cuò)誤。
2.1.4.1 配置區(qū)上鎖
????無(wú)論LockConfig的狀態(tài)如何，都無(wú)法修改配置區(qū)域中的某些字節(jié)，比如前面說(shuō)到的序列號(hào)和修訂號(hào)碼?？聪旅娴膱D（Table2-7），使用配置區(qū)域中的LockConfig字節(jié)控制對(duì)區(qū)域內(nèi)剩余字節(jié)的訪問(wèn)。如果LockConfig為0x55，則表示配置區(qū)域未上鎖；否則它是鎖定狀態(tài)。
2.1.4.2 數(shù)據(jù)區(qū)及OTP上鎖
2.2靜態(tài)RAM
2.2.1TempKey
????TempKey是SRAM陣列中的一個(gè)存儲(chǔ)寄存器，可用于存儲(chǔ)來(lái)自Nonce、GenDig、CheckMac或SHA命令。該寄存器的內(nèi)容永遠(yuǎn)無(wú)法被微控制器讀取（只有芯片本身可以內(nèi)部讀取和使用該TempKey）
????在應(yīng)用中，我們說(shuō)的“TempKey”指的是32字節(jié)（256位）數(shù)據(jù)寄存器的內(nèi)容。其余的位字段稱為T(mén)empKey.SourceFlag,TempKey.GenData等等。
TempKey在以下的幾種情況下是無(wú)效的:
*上電，睡眠，斷電，看門(mén)狗溢出，篡改檢測(cè)。（空閑模式下TempKey的內(nèi)容是保留的）。
*無(wú)論命令執(zhí)行是否成功，執(zhí)行除Nonce或GenDig以外的任何命令后。除非成功復(fù)制，否則可通過(guò)CheckMac命令清除。如果存在通信問(wèn)題，則不會(huì)清除，比如循環(huán)冗余校驗(yàn)（CRC）錯(cuò)誤。
*分析或執(zhí)行GenDig和/或Nonce命令時(shí)出錯(cuò)。
*GenDig的執(zhí)行將會(huì)使用其輸出替換Nonce命令的輸出。Nonce命令的執(zhí)行同樣會(huì)替換GenDig命令以前的任何輸出。
3 安全特性
3.1 物理加密
????主要介紹了內(nèi)存的硬件加密。
3.2 RNG
????ATSHA204A包括向主控制器返回32字節(jié)隨機(jī)數(shù)的高質(zhì)量RNG。該芯片將生成的數(shù)字與單獨(dú)的輸入數(shù)字組合，以形成一個(gè)nonce，該nonce存儲(chǔ)在設(shè)備中的TempKey中，可供后續(xù)命令使用。系統(tǒng)可將此RNG用于任何目的。一個(gè)常見(jiàn)的用途是在單獨(dú)的加密身份驗(yàn)證設(shè)備上作為MAC命令的輸入隨機(jī)數(shù)。該芯片為此目的提供了一個(gè)特殊的隨機(jī)命令，該命令不會(huì)影響內(nèi)部存儲(chǔ)的nonce。
????為了簡(jiǎn)化系統(tǒng)測(cè)試，在鎖定配置區(qū)域之前，RNG始終返回以下值：ff ff 00 ff 00…其中ff是從設(shè)備讀取的第一個(gè)字節(jié)，用于SHA消息。我們可以在應(yīng)用中用邏輯分析儀抓取波形驗(yàn)證。
????為了防止對(duì)傳遞給ATSHA204A或從ATSHA204A傳遞來(lái)的加密數(shù)據(jù)的重播攻擊，芯片要求在用于保護(hù)正在讀取或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)的加密序列中包含一個(gè)新的內(nèi)部生成的nonce。為實(shí)現(xiàn)此要求，GenDig生成(并由Read或Write命令使用)的數(shù)據(jù)保護(hù)密鑰必須使用內(nèi)部RNG，所以Gendig命令的輸入?yún)?shù)沒(méi)有隨機(jī)數(shù)，而是SlotID。
????隨機(jī)數(shù)由硬件RNG的輸出和內(nèi)部種子值的組合生成，外部MCU無(wú)法訪問(wèn)該值。內(nèi)部種子存儲(chǔ)在EEPROM中，通常在每次通電或睡眠/喚醒循環(huán)后更新一次。更新后，該種子值保留在設(shè)備內(nèi)的SRAM寄存器中，如果設(shè)備進(jìn)入睡眠模式或電源斷開(kāi)，該寄存器將失效。
4 通用I/O信息
4.1 字節(jié)和位排序
CryptoAuthentication對(duì)字節(jié)以及數(shù)據(jù)表中數(shù)字和數(shù)組的表示方式使用通用的排序方案：
所有多字節(jié)聚合單元都被視為字節(jié)數(shù)組，并按照索引#0首先接收或發(fā)送的順序進(jìn)行處理。
2字節(jié)（16位）整數(shù)，典型的Param2,低字節(jié)優(yōu)先傳輸在總線上。
5 I2C接口
· 通信速度<1Mhz
· 喚醒的條件是SDA維持60us以上的低電平，這里我直接將IIC總線的頻率設(shè)置成100KHZ，然后發(fā)送字節(jié)0x00，低電平超過(guò)了60us就會(huì)被喚醒，喚醒之后延遲2.5ms就可以開(kāi)始通訊了。
在IIC寫(xiě)過(guò)程中，第一個(gè)字節(jié)是寫(xiě)信號(hào)，第二個(gè)字節(jié)是Word Address Values，Word Address Values如下表所示：
????看起來(lái)也就4個(gè)word address value有用到，前面3個(gè)都很簡(jiǎn)單，但是后面的Command功能就多了，我們配置芯片和讀寫(xiě)操作都是通過(guò)這個(gè)Command展開(kāi)的，后面會(huì)講到。
5.1 I2C同步
????系統(tǒng)可能會(huì)失去與ATSHA204A上I/O端口的同步，例如，由于系統(tǒng)復(fù)位、I/O噪聲或某些其他情況。在這種情況下，ATSHA204A可能沒(méi)有按預(yù)期響應(yīng)，可能處于休眠狀態(tài)，或者可能在系統(tǒng)預(yù)期發(fā)送數(shù)據(jù)的時(shí)間間隔內(nèi)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)和設(shè)備失去同步時(shí)，I/O緩沖區(qū)中的任何命令都可能丟失,這時(shí)就需要同步芯片的I2C接口了。下面是I2C同步步驟：
（1）.發(fā)送IIC起始信號(hào)
（2）.發(fā)送九個(gè)時(shí)鐘周期的SDA_H（總線上會(huì)返回NACK）
（3）.重新發(fā)送IIC起始信號(hào)
（4）.發(fā)送IIC停止信號(hào)
（5）.嘗試發(fā)送讀信號(hào)，同步成功的話是會(huì)返回ACK的
（6）.如果（5）有ACK，那么就發(fā)送Reset(Word Address Values)給芯片，以強(qiáng)制忽略可能已發(fā)送的任何部分輸入命令。如果（5）接收到的是NACK，那么芯片可能進(jìn)入睡眠模式，此時(shí)需要先將設(shè)備喚醒；如果芯片仍然沒(méi)有相應(yīng)，那么它就是在執(zhí)行命令，此情況下需要等待tEXEC,再發(fā)送讀信號(hào)給芯片，芯片會(huì)有應(yīng)答的。
6 安全命令
這一小節(jié)講解的命令都是使用Word address value = Command展開(kāi)的，總線的寫(xiě)命令格式是這樣子的：
| IIC_address_Write | 寫(xiě)信號(hào) |
| Command | 字地址值0x03 |
| Count | 數(shù)據(jù)包字節(jié)長(zhǎng)度（包含Count,Data,Checksum） |
| N Data | 如果命令有參數(shù)的話，非空 |
| Checksum | CRC-16，多項(xiàng)式為0x8005 |
6.1 Status/Error Codes
芯片是沒(méi)有狀態(tài)寄存器的，但是輸出FIFO能返回一些狀態(tài)碼代表芯片的工作狀態(tài)。狀態(tài)有：
6.2 命令排序
6.2.1 命令打包
6.2.2 命令操作碼和執(zhí)行時(shí)間
????注意，在使用芯片的過(guò)程中，命令的執(zhí)行時(shí)間也是值得關(guān)心的，當(dāng)你在執(zhí)行完一條命令后，到從機(jī)的響應(yīng)這段期間就是命令的執(zhí)行時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)嘗試讀，會(huì)無(wú)響應(yīng)（NACK）。
????后面我們會(huì)來(lái)學(xué)習(xí)上面涉及到的命令。在學(xué)習(xí)這些命令之前，我們先來(lái)了解區(qū)編碼和地址編碼。
6.2.3 區(qū)編碼
????命令數(shù)據(jù)幀中，我們使用參數(shù)1來(lái)指定命令訪問(wèn)的是哪一個(gè)區(qū)，如下圖所示：
????可以看到，（1）配置區(qū)任何時(shí)候都能讀訪問(wèn)。未上鎖時(shí)，部分內(nèi)存支持寫(xiě)。在上鎖或者加密后是寫(xiě)禁止的。
（3）OTP區(qū)在未上鎖時(shí)不允許讀，鎖上之后能讀，除了遺留模式。當(dāng)配置區(qū)未上鎖不允許寫(xiě)；當(dāng)配置區(qū)上鎖數(shù)據(jù)區(qū)不上鎖支持寫(xiě)。
（4）Data區(qū)未上鎖是不能讀的，鎖上之后根據(jù)IsSecret和EncryptRead進(jìn)行讀操作。當(dāng)配置區(qū)未上鎖不允許寫(xiě)；當(dāng)配置區(qū)上鎖數(shù)據(jù)區(qū)未上鎖支持寫(xiě)操作；當(dāng)數(shù)據(jù)區(qū)上鎖之后寫(xiě)訪問(wèn)通過(guò)WriteConfig位控制。
6.2.4 地址編碼
????命令數(shù)據(jù)幀中，我們使用參數(shù)2來(lái)指定命令訪問(wèn)的是區(qū)的哪個(gè)字地址，如下圖所示
????可以看到，Data有16個(gè)塊；Config有3個(gè)塊；OTP有2個(gè)塊，每個(gè)塊32字節(jié)，即8個(gè)字，因此偏移offset占3個(gè)位。
下面我們就開(kāi)始了解指令吧。
6.2.5 CheckMac Command
????CheckMac命令計(jì)算和生成MAC響應(yīng)，并將內(nèi)部MAC響應(yīng)與外部輸入的Digest進(jìn)行比較，返回一個(gè)布爾結(jié)果。
在運(yùn)行此命令之前，可以選擇運(yùn)行Nonce和/或GenDig命令，以在TempKey中創(chuàng)建和加載Key或Nonce值。
輸入?yún)?shù)格式：
參數(shù)1：Mode:bit0決定“key”（SHA消息的前32字節(jié)）的源；
???????Mode:bit1決定“challenge/nonce”（SHA消息的第二個(gè)32字節(jié)）的源。
???????Mode:bit2,如果TempKey被使用，這個(gè)位必須與TempKey.SourceFlag的值匹配。
???????Mode:bit3-4:0。
???????Mode:bit5,SHA消息中的8字節(jié)，0:Zeros；1:OTP區(qū)。
???????Mode:bit6-7:0。
參數(shù)2：SlotID: bit0:3用于指定哪個(gè)內(nèi)部Slot用作響應(yīng)產(chǎn)生。
數(shù)據(jù)1：微控制器給的隨機(jī)數(shù)，32字節(jié)
數(shù)據(jù)2：微控制器的響應(yīng)，32字節(jié)，這里的響應(yīng)最終是要跟CheckMac命令產(chǎn)生的內(nèi)部響應(yīng)做比較的。
數(shù)據(jù)3：其他數(shù)據(jù)，目的是構(gòu)造一條SHA-256消息，該消息將與MAC消息完全匹配，通過(guò)比較MAC命令的SHA-256所使用的消息，其他數(shù)據(jù)可以定義為如下：
????輸出參數(shù)：返回1個(gè)字節(jié)，0代表相應(yīng)與芯片內(nèi)部計(jì)算出的摘要匹配；1代表不匹配。
????如果TempKey是計(jì)算值的一部分，Mode:bit2控制對(duì)隨機(jī)nonce的要求。如果bit2為1，則必須使用Nonce（固定）生成TempKey；如果為零，則必須使用Nonce（隨機(jī)）生成TempKey。
如果比較結(jié)果匹配，則可以將目標(biāo)Slot值復(fù)制到TempKey中。如果SlotID為偶數(shù)，則目標(biāo)Slot為SlotID+1，否則目標(biāo)插槽為SlotID。要進(jìn)行復(fù)制，必須滿足以下條件。如果它們不是全部為真，則ATSHA204A將返回比較結(jié)果，但不會(huì)復(fù)制Key值。
1.CheckMac的Mode參數(shù)的值必須為0x01或0x05。
2.目標(biāo)Key的SlotConfig.ReadKey必須為零。
3.與Slot對(duì)應(yīng)的Config.CheckMacSource的值必須與Mode:bit2匹配。
CheckMac命令執(zhí)行流程大致是：
TempKey與Slot或者隨機(jī)數(shù)組合，然后加入Sha認(rèn)證，認(rèn)證會(huì)生成一個(gè)摘要，將摘要與微處理器發(fā)送過(guò)來(lái)的響應(yīng)進(jìn)行匹對(duì)，相同輸出0，不相同輸出1。
6.2.6 DeriveKey命令
前面說(shuō)到這個(gè)命令是用來(lái)更新Slot內(nèi)容的，先來(lái)看看該命令的輸入?yún)?shù)格式：
????命令執(zhí)行之后將會(huì)返回1個(gè)有效字節(jié)，表示命令執(zhí)行成功與否，為0x00表示成功。
????芯片組合key的當(dāng)前值和存儲(chǔ)在TempKey中的Nonce，然后將結(jié)果存放在目標(biāo)key Slot里面。注意，SlotConfig[目標(biāo)Key].Bit13必須為1，不然DeriveKey將返回錯(cuò)誤。
????如果SlotConfig[目標(biāo)Key].Bit12為0，即將與TempKey組合的源Key是命令行中指定的目標(biāo)Key;如果SlotConfig[目標(biāo)Key].Bit12為1，源Key就是目標(biāo)Key的Parent Key(這里我譯為上級(jí)Key),上級(jí)Key可以SlotConfig[目標(biāo)Key].WriteKey中找到。
在執(zhí)行DeriveKey命令之前，必須先運(yùn)行Nonce命令以在TempKey中創(chuàng)建有效的Nonce。根據(jù)輸入模式第二位的狀態(tài)，該nonce可能是使用內(nèi)部RNG創(chuàng)建的，也可能是固定。
若SlotConfig[TargetKey].Bit15為1，則必須存在輸入MAC，即命令中的Data不能少。
如果SlotConfig[TargetKey].Bit12或者Bit15為1，并且SlotConfig[ParentKey].SingleUse為1，那么在UseFlag[ParentKey]為0的情況下命令最終將返回錯(cuò)誤。如果SlotConfig[TargetKey].Bit12和Bit15都0的話DeriveKey命令忽視目標(biāo)Key的SingleUse和UseFlag。
????注意該命令只對(duì)Slot0到7有效。
6.5.7 DevRev命令
????DevRev命令返回四個(gè)字節(jié)表示設(shè)備版本號(hào)。它可能會(huì)時(shí)不時(shí)更改。該指令比較簡(jiǎn)單，輸入?yún)?shù)格式如下：
成功執(zhí)行之后會(huì)返回四個(gè)有效字節(jié)。
6.5.8 GenDig命令
????GenDig命令使用SHA-256將存儲(chǔ)值與TempKey的內(nèi)容組合在一起，TempKey的內(nèi)容必須在執(zhí)行此命令之前有效。存儲(chǔ)值可以來(lái)自其中一個(gè)數(shù)據(jù)Slot、OTP頁(yè)、配置區(qū)域的前兩個(gè)頁(yè)或從硬件傳輸密鑰數(shù)組檢索。生成的摘要保留在TempKey中，可按以下三種方式之一使用：
1.它（結(jié)果）可以作為MAC、CheckMac或HMAC命令使用的消息的一部分。由于MAC響應(yīng)輸出包含GenDig計(jì)算中使用的數(shù)據(jù)和來(lái)自MAC命令的密鑰，因此它用于驗(yàn)證存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)和/或OTP區(qū)域中的數(shù)據(jù)。
2.后續(xù)讀或?qū)懨羁梢允褂迷撜獮閿?shù)據(jù)提供身份驗(yàn)證和加密，在這種情況下，它又被稱為數(shù)據(jù)保護(hù)摘要。
3.通過(guò)使用傳輸密鑰數(shù)組中的值，此命令可用于安全個(gè)性化。生成的數(shù)據(jù)保護(hù)摘要可以被Write命令使用。
先來(lái)看看該命令的輸入?yún)?shù)格式：
參數(shù)1：選擇存儲(chǔ)值的區(qū)，可以是Data、Config或者OTP。
????0x00，選擇的是Config區(qū)，根據(jù)參數(shù)2（SlotID）來(lái)決定選擇配置區(qū)的 哪一塊數(shù)據(jù)作為組合對(duì)象，只能選擇第0塊和第1塊。
????0x01，選擇的是OTP區(qū)，根據(jù)參數(shù)2（SlotID）來(lái)決定選擇第0/1塊數(shù) 據(jù)作為組合對(duì)象。
????0x02，選擇的是Data區(qū)，根據(jù)參數(shù)2（SlotID）來(lái)決定組合對(duì)象是來(lái)自 Data區(qū)的某個(gè)Slot還是來(lái)自硬件陣列傳輸密鑰。
注意：SlotID<=15時(shí)，GenDig命令會(huì)將TempKey.GenData置1，并且 TempKey.SlotID = SlotID(參數(shù)2)。
參數(shù)2：指定使用哪個(gè)密鑰，或者選擇哪個(gè)OTP塊。
Data： 如果使用CheckOnly Key那么這里應(yīng)該為SHA運(yùn)算填上4個(gè)字節(jié)。否則 忽視。
不管計(jì)算的結(jié)果摘要如何，我們都不能讀的到。TempKey.Valid如果是無(wú)效（0），命令執(zhí)行失敗返回Error；如果是有效（1），那么摘要已經(jīng)存放到TempKey中。
????如果命令執(zhí)行成功返回1個(gè)有效字節(jié)表示成功狀態(tài)，0表示成功。
6.5.9 HMAC命令
????HMAC命令計(jì)算存儲(chǔ)在芯片中的密鑰的HMAC/SHA-256摘要、隨機(jī)數(shù)和其他信息。
正常使用步驟：
1.運(yùn)行Nonce命令加載輸入隨機(jī)數(shù)，并可以選擇將其與生成的隨機(jī)數(shù)組合。此操作的結(jié)果是芯片內(nèi)部Tempkey存儲(chǔ)一個(gè)nonce。
2.可選地運(yùn)行GenDig命令，將設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)值與nonce組合。結(jié)果存儲(chǔ)在設(shè)備內(nèi)部。
3.運(yùn)行此HMAC命令，將步驟1（和步驟2，如果需要）的輸出與EEPROM Key組合，以生成輸出響應(yīng)。
輸入?yún)?shù)格式如下：
參數(shù)1：Mode決定哪個(gè)區(qū)用于消息中。該字節(jié)描述如下：
????HMAC命令執(zhí)行成功的話返回32個(gè)有效字節(jié)（HMAC摘要）。
6.5.10 Lock命令
????Lock命令用于將配置區(qū)和Data(OTP)區(qū)上鎖。如果已經(jīng)上鎖了再執(zhí)行這條命令會(huì)返回錯(cuò)誤。
輸入?yún)?shù)格式如下：
????一般我們只需配置參數(shù)1的Bit0,和參數(shù)2，指定了哪個(gè)區(qū)，區(qū)里邊的哪個(gè)，不過(guò)我用的時(shí)候是把Param2直接設(shè)置成0。
執(zhí)行成功返回0。
6.5.11 MAC命令
????MAC命令計(jì)算存儲(chǔ)在設(shè)備中的密鑰的SHA-256摘要、隨機(jī)數(shù)以及設(shè)備上的其他信息。此命令的輸出是此消息的摘要。
正常使用步驟：
??1.運(yùn)行Nonce命令加載輸入隨機(jī)數(shù)，并可以選擇將其與生成的隨機(jī)數(shù)組合。此操作的結(jié)果是設(shè)備內(nèi)部存儲(chǔ)一個(gè)nonce。
??2.可選地運(yùn)行GenDig命令，將設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)存儲(chǔ)值與nonce組合。結(jié)果存儲(chǔ)在設(shè)備內(nèi)部。
??3.運(yùn)行此MAC命令，將步驟1（和步驟2，如果需要）的輸出與EEPROM Key組合，以生成輸出響應(yīng)。
輸入?yún)?shù)格式如下：
????其中的參數(shù)1（Mode）的定義如下：
????其中注意Bit2，如果bit0或是bit1為1，表示數(shù)值取于Tempkey，那么bit2就要匹配Tempkey.sourceflag位，前面使用了Nonce命令的話，如果nonce命令中的nonce.mode等于0或者1，這里就等于0，如果nonce.mode等于3，這里就等于1.
????命令執(zhí)行完成將會(huì)返回32字節(jié)（SHA-256摘要）。
6.5.12 Nonce命令
????這條命令很常用，Nonce命令通過(guò)將內(nèi)部生成的隨機(jī)數(shù)與來(lái)自系統(tǒng)的輸入值相結(jié)合，生成一個(gè)Nonce，供后續(xù)GenDig、MAC、HMAC、Read或Write命令使用。生成的nonce存儲(chǔ)在TempKey內(nèi)部，生成的隨機(jī)數(shù)返回給系統(tǒng)。輸入值旨在防止針對(duì)主機(jī)的重播攻擊，必須由系統(tǒng)從外部生成，并使用此命令傳遞到設(shè)備中。它可以是任何持續(xù)變化的值，例如非易失性計(jì)數(shù)器、當(dāng)前實(shí)時(shí)時(shí)間等；也可以是外部生成的隨機(jī)數(shù)。
????為隨后的加密命令提供nonce值，輸入碼和輸出隨機(jī)數(shù)散列（are hashed）在一起。結(jié)果摘要（nonce）始終存儲(chǔ)在TempKey寄存器TempKey中。TempKey.Valid置1、TempKey.SourceFlag清0使內(nèi)部產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)。
??或者，如果后續(xù)命令需要固定的nonce，則此命令也可以在傳遞模式下運(yùn)行。在這種情況下，輸入值必須為32字節(jié)長(zhǎng)，并且直接傳遞給TempKey而無(wú)需修改。
輸入?yún)?shù)格式如下：
????在此再貼出Mode參數(shù)的定義表格：
????可以從Mode的表格中看出Bit0:1為0代表內(nèi)部隨機(jī)數(shù)和傳入芯片的Numln數(shù)據(jù)組合生成一個(gè)nonce存儲(chǔ)在TempKey中，在隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生之前自動(dòng)更新EEPROM種子；為1代表內(nèi)部隨機(jī)數(shù)和傳入芯片的Numln數(shù)據(jù)組合生成一個(gè)nonce存儲(chǔ)在TempKey中，使用EEPROM中已存在的種子生成隨機(jī)數(shù)，不更新EEPROM種子；為2無(wú)效；為3工作在旁路模式下，直接使用傳入芯片的值寫(xiě)入到TempKey。
值得注意的是命令中的Data有20個(gè)字節(jié)或者是32個(gè)字節(jié)長(zhǎng)度，那么怎么確定命令中Data的長(zhǎng)度呢？如果Mode[Bit0:1]為0或者1，那么Data為20個(gè)字節(jié)的隨機(jī)數(shù)，為3則是32字節(jié)。另外為3命令執(zhí)行結(jié)果只返回1個(gè)字節(jié)，否則返回的是32字節(jié)（隨機(jī)數(shù)）。
6.5.13 Random命令
????顧名思義，該命令用來(lái)產(chǎn)生隨機(jī)數(shù)的。
????隨機(jī)數(shù)是通過(guò)硬件RNG的輸出和存儲(chǔ)在EEPROM或SRAM中的內(nèi)部種子值的組合生成的。外部系統(tǒng)可選擇在生成隨機(jī)數(shù)之前更新內(nèi)部存儲(chǔ)的EEPROM種子值。生成的隨機(jī)數(shù)可以作為nonce或random命令執(zhí)行的一部分，為了最高安全性，Atmel建議始終更新EEPROM種子。
下面是輸入?yún)?shù)格式：
????Mode設(shè)置為0可以確保更新EEPROM隨機(jī)數(shù)種子，一般我們就設(shè)置為0。
????命令執(zhí)行成功返回32字節(jié)的隨機(jī)數(shù)。
6.5.15 Read命令
????該命令用的頻率非常高，如果讀取SlotConfig.EncryptRead為1的對(duì)應(yīng)Slot，那么在執(zhí)行這條命令之前必須先執(zhí)行GenDig命令獲取加密使用的Key。SlotConfig.ReadKey中指定的密鑰必須已在GenDig計(jì)算中使用。
????該設(shè)備通過(guò)將從EEPROM讀取的每個(gè)字節(jié)與TempKey中相應(yīng)的字節(jié)進(jìn)行異或來(lái)加密要讀取的數(shù)據(jù)。不允許對(duì)配置和OTP區(qū)域進(jìn)行加密讀取。
????對(duì)于Data,如果數(shù)據(jù)區(qū)未上鎖，Read命令返回Error;否則，根據(jù)SlotConfig來(lái)對(duì)Slot進(jìn)行讀訪問(wèn)。如果SlotConfig.IsSecret置1和嘗試讀四字節(jié)，最終只會(huì)返回Error。如果EncrytRead置1，Read命令按指定方式加密數(shù)據(jù)。如果IsSecret置1并且EncryptRead為0，命令執(zhí)行結(jié)果Error;如果IsSecret為0并且EncryptRead為0，命令返回的是明文的Slot數(shù)據(jù)。
????對(duì)于Config,數(shù)據(jù)允許在任何情況下讀取。
????對(duì)于OTP，如果OTP區(qū)未上鎖，不能讀。一旦鎖上，并且OTP模式?jīng)]設(shè)置成Legacy,所有的字都能被讀取；如果OTP模式設(shè)置成Legacy,只允許四字節(jié)讀，讀取地址0或者1將返回錯(cuò)誤。
下面是該命令的輸入?yún)?shù)格式：
????上面的表格理解起來(lái)也簡(jiǎn)單，再看看數(shù)據(jù)區(qū)的讀操作中涉及到的一個(gè)重要的表格：
????如果要讀取的Slot號(hào)是偶數(shù)，那么TempKey.SourceFlag必須為Rand(隨機(jī)數(shù));如果Slot號(hào)為奇數(shù)，TempKey.SourceFlag必須與相應(yīng)Slot的Config.CheckMacSource匹配。內(nèi)存區(qū)的數(shù)據(jù)異或上TempKey的值就能返回明文。
這里參考8981文檔，簡(jiǎn)單說(shuō)一下標(biāo)準(zhǔn)的加密讀取流程：
（1）運(yùn)行一次Random命令獲取高質(zhì)量隨機(jī)數(shù)；
（2）運(yùn)行一次Nonce命令，將第一步的隨機(jī)數(shù)作為輸入?yún)?shù)使用，mode=1，執(zhí)行后更新TempKey；
（3）MCU使用相同的Nonce函數(shù)算出ATSHA204中的TempKey，并返回32字節(jié)的隨機(jī)數(shù)（Randout）；
（4）運(yùn)行一次Gendig命令，傳參中的SlotID是讀取密鑰的ID號(hào)，ID號(hào)等于想讀的Slot的ReadKey，比如我想讀Slot5的內(nèi)容，但是我們先前就將Slot5配置成加密讀取的，密鑰是存在Slot3（也就是Readkey）；
（5）MCU使用相同的Gendig函數(shù)算出Tempkey的值；
（6）接下來(lái)就使用Read命令，指定讀取的Slot，返回32字節(jié)，這32字節(jié)是密文的；
（7）將讀取到32字節(jié)與TempKey異或，這樣就得到了Slot里面的明文數(shù)據(jù)。
上面講到的Nonce函數(shù)和Gendig函數(shù)是Atmel提供的，可以在官網(wǎng)上下載得到，函數(shù)在help.c里面。
6.5.16 Write命令
????Write命令將一個(gè)4字節(jié)的字或一個(gè)32字節(jié)的8字塊寫(xiě)入設(shè)備上的一個(gè)EEPROM區(qū)域。根據(jù)此Slot的WriteConfig字節(jié)的值，微控制器可能需要在將數(shù)據(jù)發(fā)送到設(shè)備之前對(duì)其進(jìn)行加密。
????對(duì)于Data,如果配置區(qū)域已鎖定且數(shù)據(jù)區(qū)域未上鎖，則所有區(qū)域中的所有字節(jié)都可以使用純文本或加密數(shù)據(jù)寫(xiě)入，使用32字節(jié)方式寫(xiě)入。鎖定數(shù)據(jù)區(qū)域后，WriteConfig字節(jié)中的值控制對(duì)數(shù)據(jù)Slot的訪問(wèn)。如果此Slot的WriteConfig位設(shè)置為“始終”，則輸入數(shù)據(jù)應(yīng)以明文方式傳遞給設(shè)備。如果SlotConfig的位：14設(shè)置為1，則應(yīng)加密輸入數(shù)據(jù)并計(jì)算輸入MAC。
????對(duì)于Config，如果配置區(qū)域已鎖定或Zone:6為1，則此命令返回錯(cuò)誤；否則，將按請(qǐng)求寫(xiě)入字節(jié)。
????對(duì)于OTP，如果OTP區(qū)域已解鎖，則可以使用此命令寫(xiě)入所有字節(jié)。如果OTP區(qū)域被鎖定，且OTPmode字節(jié)為只讀或Legacy(遺留)，則此命令返回錯(cuò)誤；否則，OTP模式為消耗模式，此命令將OTP區(qū)域中與輸入?yún)?shù)值中的零位對(duì)應(yīng)的位設(shè)置為零。當(dāng)OTP區(qū)域被鎖定時(shí)，無(wú)論OTP模式如何，都不允許對(duì)其進(jìn)行加密寫(xiě)入。
輸入?yún)?shù)格式如下：
如果滿足以下四個(gè)條件，則僅允許在數(shù)據(jù)和OTP區(qū)域中進(jìn)行四字節(jié)寫(xiě)入：
???? *SlotConfig.IsSecret必須為0
???? *SlotConfig.WriteConfig必須為Always
????*輸入數(shù)據(jù)必須是沒(méi)加密的
????*Data/OTP區(qū)必須上鎖
在其他情況下，四字節(jié)寫(xiě)將會(huì)返回錯(cuò)誤。
命令上面的Address格式可以參考前面的Address編碼，如果是32位的寫(xiě)忽略Address[0:2]。
命令執(zhí)行成功返回0。
6.5.17 SHA命令
????SHA命令計(jì)算供系統(tǒng)通用的SHA-256摘要?？梢匀菁{任何消息長(zhǎng)度。MCU負(fù)責(zé)發(fā)送最后一個(gè)塊的pad和length字節(jié)。
可以通過(guò)下面兩個(gè)步驟生成一個(gè)摘要：
1.初始化
????通過(guò)使用初始化常量覆蓋TempKey的當(dāng)前值來(lái)設(shè)置SHA-256計(jì)算單元。強(qiáng)制TempKey標(biāo)志與Nonce（Fixed）命令后的狀態(tài)匹配。此模式不接受任何消息字節(jié)。
2.計(jì)算
????在這種模式下，可以多次調(diào)用該命令以向消息中添加字節(jié)。此模式的每次迭代必須包含64字節(jié)的消息。輸出緩沖區(qū)始終包含摘要，如果需要，可以忽略摘要。摘要也會(huì)加載到TempKey中。
????先執(zhí)行初始化再執(zhí)行計(jì)算。微控制器可以根據(jù)需要運(yùn)行任意多個(gè)SHA（Compute）命令來(lái)計(jì)算所需摘要。如果在“Init”迭代和最后一次“Compute”迭代之間運(yùn)行SHA以外的任何命令，則返回錯(cuò)誤。如果模式字節(jié)的值不是0或1，則該命令還返回分析錯(cuò)誤。
????如果設(shè)備處于睡眠狀態(tài)或看門(mén)狗計(jì)時(shí)器過(guò)期，則存儲(chǔ)在TempKey中的中間摘要將無(wú)效。系統(tǒng)軟件必須確保在單個(gè)喚醒/看門(mén)狗間隔期間將整個(gè)消息發(fā)送至設(shè)備。
下面是該命令的輸入?yún)?shù)格式：
????應(yīng)用SHA需要調(diào)用該命令兩次，一次是初始化，一次是運(yùn)算。
????初始化成功返回0，計(jì)算摘要成功返回32字節(jié)的SHA-256摘要。
7 庫(kù)文件的使用
解壓之后會(huì)有兩個(gè)文件夾：
sha204_library文件夾和sha204_helper文件夾
sha204_library文件夾目錄內(nèi)容如下：
????其中arch文件夾里面存的是IIC的驅(qū)動(dòng)和延時(shí)的驅(qū)動(dòng)，平臺(tái)不一樣，我們可能需要修改它們。
????sha204_comm.c文件主要是提供CRC計(jì)算檢查，芯片的喚醒和收發(fā)函數(shù)API，不是底層。
????sha204_comm_marshaling.c有命令執(zhí)行函數(shù)，我們所有的命令都是通過(guò)調(diào)用里面的一個(gè)函數(shù)執(zhí)行的。
????其中的傳參tx_size和rx_size其實(shí)不起作用，函數(shù)會(huì)根據(jù)命令來(lái)決定tx_size和rx_size是多大，我們需要做的是tx_buffer和rx_buffer指向的緩存足夠就可以，40個(gè)字節(jié)應(yīng)該就夠了。
????sha204_i2c.c文件就是調(diào)用底層IIC驅(qū)動(dòng)對(duì)芯片進(jìn)行訪問(wèn)，比如進(jìn)入空閑模式，進(jìn)入睡眠模式，復(fù)位IO等等。
sha204_helper文件目錄如下：
????我們可以利用sha204_helper.c文件里面提供的函數(shù)算出芯片內(nèi)部的TempKey等數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)稱加密。
8 總結(jié)
????關(guān)于ATSHA204的了解就到這。
????在應(yīng)用的過(guò)程，筆者使用的是AtmelSamE70Q21做主控，使用TWI接口實(shí)現(xiàn)與ATsha204芯片的通訊，過(guò)程中出現(xiàn)點(diǎn)小問(wèn)題就是不能讀取TWI_SR寄存器里面的NACK位來(lái)判斷從機(jī)有沒(méi)有響應(yīng)，導(dǎo)致我讀ATSHA204命令執(zhí)行響應(yīng)需要中間靠延時(shí)來(lái)確保在執(zhí)行時(shí)間之后正常讀取執(zhí)行結(jié)果數(shù)據(jù)。
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的ATSHA204芯片手册阅读笔记的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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