CN112116942A - 一种利用fpga对flash进行分段保护的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，采用FPGA对FLASH器件WE信号进行封锁保护，仅在用户解锁后的对应数据段访问且FLASH供电正常时，允许WE信号有效，否则一直无效；以实现任意FLASH段的用户解锁和保护，实现设备通电和掉电时FLASH数据保护。它包括电源监测电路，分段保护状态存储电路，段地址比较电路，写使能封锁电路。本发明的优点是，本发明利用FPGA和电源监测器件实现FLASH数据分段保护、掉电保护，解决了常见FLASH数据意外丢失问题，具有实现方式巧妙、电路设计简洁、配置灵活、易于推广等优点。

Description

一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路
技术领域
本发明属于一种电学-基本电子电路，具体涉及一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，避免系统掉电时或使用中意外擦除或编程操作更改FLASH中数据信息。
背景技术
传统NOR FLASH数据保护基于FLASH器件WP引脚、软件擦除和编程指令序列，在程序跑飞或设备掉电时无法保护FLASH中数据，易导致FLASH数据被意外改写或擦除。部分FLASH器件无WP引脚，多数FLASH器件WP引脚只保护高段或低段，无法实现整片FLASH数据的保护，使用WP引脚做数据保护具有局限性。设备工作中需进行FLASH擦除和编程操作时，软件中必须包含完整的FLASH擦除指令序列和FLASH编程指令序列，当程序跑飞或设备掉电时，可能意外执行了FLASH擦除或编程指令序列，造成存储的数据丢失或损坏。
本发明提出了一种简洁地FLASH保护方法，在不增加电路其它硬件开销的同时可显著提高FLASH数据安全性。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，采用FPGA对FLASH器件WE信号进行封锁保护，仅在用户解锁后的对应数据段访问且FLASH供电正常时，允许WE信号有效，否则一直无效；以实现任意FLASH段的用户解锁和保护，实现设备通电和掉电时FLASH数据保护。
本发明是这样实现的，一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，它包括电源监测电路，分段保护状态存储电路，段地址比较电路，写使能封锁电路。
所述的电源监测电路输出电源监测电路输出的电源状态信号至写使能封锁电路，分段保护状态存储电路输出分段保护状态存储电路记录的各FLASH段状态至段地址比较电路，处理器输出的高位地址线与段地址比较电路连接，段地址比较电路输出段地址比较电路输出的安全信号至写使能封锁电路，处理器写信号输入至写使能封锁电路，写使能封锁电路输出FLASH写使能信号。
所述的电源监测电路对FLASH供电电源电压进行监测，FLASH供电电压在正常范围时，输出高电平，表示电源正常；在电源电压低于正常值，FLASH进入低电压保护前，电压监测电路提前识别出供电异常，输出低电平，指示电源异常，电源监测电路输出信号接入写使能封锁电路。
所述的分段保护状态存储电路由FPGA内触发器实现，存储FLASH对应逻辑段是否保护的状态，上电默认所有FLASH段均处于保护状态；FLASH段的划分根据用户需求定义，通过处理器进行读写控制；处理器进行FLASH擦写前，先解锁对应段保护状态，擦写结束后锁定对应段，分段保护状态存储电路输出信号接入段地址比较电路。
所述的段地址比较电路由FPGA内组合逻辑实现，对FLASH段访问地址的安全性进行判断，仅在处理器高位地址线与解锁状态的段地址匹配时，输出高电平，否则输出低电平，段地址比较电路输出信号接入写使能封锁电路。
所述的写使能封锁电路由FPGA内组合逻辑实现，对处理器写FLASH的控制信号进行封锁控制，在电源监测电路和段地址比较电路同时输出高电平时，FLASH写使能跟随处理器写信号状态，否则FLASH写使能保持无效状态。
本发明的优点是，本发明利用FPGA和电源监测器件实现FLASH数据分段保护、掉电保护，解决了常见FLASH数据意外丢失问题，具有实现方式巧妙、电路设计简洁、配置灵活、易于推广等优点。
附图说明
图1为本发明所提供一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路功能框图。
图中：a电源监测电路输出的电源状态信号，b分段保护状态存储电路记录的各FLASH段状态，c处理器输出的高位地址线，d.段地址比较电路输出的安全信号，e处理器写信号，fFLASH写使能信号，1电源监测电路，2分段保护状态存储电路，3段地址比较电路，4写使能封锁电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细介绍：
如图1所示，一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路包括电源监测电路1，分段保护状态存储电路2，段地址比较电路3，写使能封锁电路4。电源监测电路1输出电源监测电路输出的电源状态信号至写使能封锁电路4，分段保护状态存储电路2输出分段保护状态存储电路记录的各FLASH段状态至段地址比较电路3，处理器输出的高位地址线与段地址比较电路3连接，段地址比较电路3输出段地址比较电路输出的安全信号至写使能封锁电路4，处理器写信号输入至写使能封锁电路4，写使能封锁电路4输出FLASH写使能信号。
本发明利用FPGA和电源监测器件将处理器对FLASH的写使能信号进行封锁控制，仅在FLASH供电正常且处理器访问未保护的FLASH段时允许FLASH写使能信号有效，否则FLASH写使能信号保持无效状态。FLASH保护电路由电源监测电路、分段保护状态存储电路、段地址比较电路、写使能封锁电路组成。
电源监测电路对FLASH供电电源电压进行监测。FLASH供电电压在正常范围时，输出高电平，表示电源正常；在电源电压低于正常值，FLASH进入低电压保护前，电压监测电路提前识别出供电异常，输出低电平，指示电源异常。电源监测电路输出信号接入写使能封锁电路。
分段保护状态存储电路由FPGA内触发器实现，存储FLASH对应逻辑段是否保护的状态。上电默认所有FLASH段均处于保护状态；FLASH段的划分根据用户需求定义，通过处理器进行读写控制；处理器进行FLASH擦写前，先解锁对应段保护状态，擦写结束后锁定对应段。分段保护状态存储电路输出信号接入段地址比较电路。
段地址比较电路由FPGA内组合逻辑实现，对FLASH段访问地址的安全性进行判断。仅在处理器高位地址线与解锁状态的段地址匹配时，输出高电平，否则输出低电平。段地址比较电路输出信号接入写使能封锁电路。
写使能封锁电路由FPGA内组合逻辑实现，对处理器写FLASH的控制信号进行封锁控制。在电源监测电路和段地址比较电路同时输出高电平时，FLASH写使能跟随处理器写信号状态，否则FLASH写使能保持无效状态。
本发明的创新点包括：
1、本发明采用硬件方法保护FLASH数据，可靠性高；
2、本发明使用常用数字电路中已有的FPGA和电源监测器件实现FLASH数据保护，无需额外硬件开销；
3、本发明利用了FPGA宽IO电压工作的特性，在FLASH欠压时屏蔽意外擦写操作，构思巧妙；
4、本发明采用FPGA实现FLASH分段保护控制，配置灵活，易于推广；
5、本发明采用简单组合逻辑完成FLASH写使能信号的封锁控制，设计简洁；
6、本发明采用电源监测器件实时控制，有效解决通电和掉电过程中FLASH意外擦写问题，对系统工作流程和软件开发约束少，应用简单。

Claims (6)

1.一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，其特征在于：它包括电源监测电路(1)，分段保护状态存储电路(2)，段地址比较电路(3)，写使能封锁电路(4)。
2.如权利要求1所述的一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，其特征在于：所述的电源监测电路(1)输出电源监测电路输出的电源状态信号至写使能封锁电路(4)，分段保护状态存储电路(2)输出分段保护状态存储电路记录的各FLASH段状态至段地址比较电路(3)，处理器输出的高位地址线与段地址比较电路(3)连接，段地址比较电路(3)输出段地址比较电路输出的安全信号至写使能封锁电路(4)，处理器写信号输入至写使能封锁电路(4)，写使能封锁电路(4)输出FLASH写使能信号。
3.如权利要求1所述的一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，其特征在于：所述的电源监测电路对FLASH供电电源电压进行监测，FLASH供电电压在正常范围时，输出高电平，表示电源正常；在电源电压低于正常值，FLASH进入低电压保护前，电压监测电路提前识别出供电异常，输出低电平，指示电源异常，电源监测电路输出信号接入写使能封锁电路。
4.如权利要求1所述的一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，其特征在于：所述的分段保护状态存储电路由FPGA内触发器实现，存储FLASH对应逻辑段是否保护的状态，上电默认所有FLASH段均处于保护状态；FLASH段的划分根据用户需求定义，通过处理器进行读写控制；处理器进行FLASH擦写前，先解锁对应段保护状态，擦写结束后锁定对应段，分段保护状态存储电路输出信号接入段地址比较电路。
5.如权利要求1所述的一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，其特征在于：所述的段地址比较电路由FPGA内组合逻辑实现，对FLASH段访问地址的安全性进行判断，仅在处理器高位地址线与解锁状态的段地址匹配时，输出高电平，否则输出低电平，段地址比较电路输出信号接入写使能封锁电路。
6.如权利要求1所述的一种利用FPGA对FLASH进行分段保护的电路，其特征在于：所述的写使能封锁电路由FPGA内组合逻辑实现，对处理器写FLASH的控制信号进行封锁控制，在电源监测电路和段地址比较电路同时输出高电平时，FLASH写使能跟随处理器写信号状态，否则FLASH写使能保持无效状态。
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