JP2002515158A

JP2002515158A - 電圧レベル検知回路を有したエンコーダに有用な方式と装置

Info

Publication number: JP2002515158A
Application number: JP53182397A
Authority: JP
Inventors: ヒューイット、ケント; スミット、ウィレム
Original assignee: マイクロチップテクノロジーインコーポレーテッド
Priority date: 1996-03-05
Filing date: 1997-02-21
Publication date: 2002-05-21
Also published as: WO1997033286A1; KR19990008190A; TW307071B; EP0830687A4; EP0830687B1; KR100396188B1; EP0830687A1; US5675534A; DE69727273D1

Abstract

(57)【要約】本発明は、電子符号化デバイスの不揮発性メモリから、データへの無許可のアクセスを防止するようなデータ読み取り方式を提唱する。ひとつの実施例では、最初のデータセットを不揮発性メモリに書き込んで、この書き込みの間に電圧検知信号を発生する。この電圧検知信号は不揮発性メモリに加えられたソース電圧を示すもので、この電圧検知信号を調べることによって書き込みに成功したかどうかを判定し、この判定結果に基づいて不揮発性メモリからデータを読み出す。

Description

【発明の詳細な説明】電圧レベル検知回路を有したエンコーダに有用な方式と装置発明の背景本発明は、電子符号化と復号化に関係するものであり、特に遠隔操作システムにおいて信号を確実に送受信するためのエンコーダおよびデコーダに関するものである。システムやデバイスの遠隔制御は、今日多くの分野でますます利用が増えている。このような応用は無数にあるが、よく使われているものを例に挙げると、ビルディングの防犯システム、車両盗難防止システム、ガレージドアや門の開閉器などがある。このようなシステムは通常、符号化した信号を送る送信機と、信号を元に復号化して希望の動作を実行する受信機から構成されている。このようなシステムの利用が増すにつれて、当然、悪用を目的としてシステムに侵入しようとする試みも増えてくる。たとえば、比較的単純なシステムでは、一定のコードを１つだけ送信し、受信機側はこのコードだけに応答して動作を起こすように設定されているものがある。しかし、固定コードシステムにはいくつかの方法によって簡単に侵入できる。方法のひとつは、コードスキャナと呼ばれる機器を使用するもので、コードスキャナはすべての可能な組み合わせの固定コードを送信できる。たとえば、コードを作るために８個のディップスイッチを使っているシステムでは、可能な固定コードの組み合わせは256組しかない。一般にコードスキャナがこの数値の組み合わせ全部を送信するには、わずか32秒しかかからない。全部で65536組の組み合わせが可能な16ビットを使っているシステムでも、全部の数値の組み合わせをスキャンするために必要な時間は２時間強である。しかも、実際にスキャナが目的のコードを見つけるために要する時間は最大時間より短く、事実、平均所要時間は最大時間の半分である。無断侵入するもうひとつの方法は、信号を傍受して、その信号を送るという単純な方法である。たとえば、一般に自動車の盗難防止装置や遠隔制御システムに使われているリモートコントロール送信機などは、特定の周波数でコード番号を送信する小型の無線送信機を使っている。このコード番号は、通常、符号化回路によって生成される。送信周波数は各国の法規に基づいて固定されているため、そのような送信機全部からの信号を受信できるような受信機を制作することは当然可能である。このような受信機を、正規の受信者が受信した通信を記録する回路とあわせて使用する。このような装置は、コードグラバー(Code Grabber)またはキーグラバー(Key Grabber)と呼ばれており、防犯装置を備えている私有地や、遠隔操作の盗難防止装置を搭載している自動車に侵入するために用いられる。無断侵入を防ぐために、遠隔操作システムは日々高度になってきている。固定コードシステムの問題点を克服するひとつの方法は、コードホッピングエンコーダを利用することである。コードホッピングエンコーダは、一般に、送信機を使用するごとに異なるコードを発生するアルゴリズムを使っている。受信側は、受信した信号を復号するためのアルゴリズムを使ったデコーダを備えている。コードホッピングエンコーダに使われるアルゴリズムは、一般的に製造元から提供される１つまたは複数の暗号化キーをパラメータとして最終的な出力コードを生成する。このシステムの一例を図１に示す。暗号化キー(10)はメモリに保存されており、暗号化するべきデータ(12)と共に暗号化アルゴリズム(14)に与えられる。送信するデータには、同期カウンタや機器のシリアル番号などの情報が含まれる。この情報を使って、遠隔の受信機が、正しい送信機からの送信を受信しているかどうかを判断し、送信内容を解読する。暗号化アルゴリズム(14)は、データ(12)を送信機(16)に送り込む前に暗号化キー(10)を使って暗号化する。次に、送信機(16)はこの暗号化されたデータを、無線周波数、赤外線などの適切な送信方法を用いて受信機に送る。暗号化キーは通常、EEPROMなどの不揮発性メモリに保存されており、機器への電源が切れても暗号化キーは失われない。エンコーダが通常の動作モードにあるとき、暗号化キーは送信されないか、暗号化された形で送信される。したがって、暗号化キーへの無断アクセスは防止される。ただし、暗号化キーが符号化されずにEEPROMメモリから読み出すことのできるような、符号化デバイスのその他の動作モードも備わっている。たとえば、機器の製造時点で、メモリへのプログラムが正しいことを確認するために、プログラム終了直後に製造会社がEEPROMメモリを読む必要がある。したがって、暗号化アルゴリズムを使わずにEEPROM（不揮発性メモリ）に直接アクセスできるような動作モードがなければならない。これは、無許可のオペレータが符号化デバイスをプログラムモードにして、EEPROMメモリから暗号化キーを読み取る危険を招く。この危険に対処するため、EEPROMメモリの消去や書き込みの直後に不揮発性メモリから１回だけ読み取りができるように符号化デバイスを設計することが可能である。理論的には、メモリ内容を上書きしてからでないと読み取りが許可されないため、不揮発性メモリへの無許可のアクセスが防止されることになる。しかし、実際は、符号化デバイスを高温に保った状態で低い電圧をかけることによるなどして、不揮発性メモリへの書き込みが行われないようにすることができる。これにより、メモリ内容を上書きせずにメモリに書き込んで、デバイスへの書き込みが行われたようにみせかけることができる。ここで、デバイスは不揮発性メモリへの書き込みを許可し、無許可のオペレータに暗号化キーを与える結果になる。したがって、本発明の目的は、上記の問題を解決するため、さらに、以降の説明から明らかなように、現存のデバイスをさらに有利にするための方法と装置を提供することにある。本発明の概要本発明のひとつの実施例では、電子符号化デバイスの不揮発性メモリから、データへの無許可のアクセスを防止するようなデータ読み取り方式を提唱する。ひとつの実施例では、最初のデータセットを不揮発性メモリに書き込んで、この書き込みの間に電圧検知信号を発生する。この電圧検知信号は不揮発性メモリに加えられたソース電圧を示すもので、この電圧検知信号を調べることによって書き込みに成功したかどうかを判定し、この判定結果に基づいて不揮発性メモリからデータを読み出す。また、本発明の別の実施例では、データへの無許可のアクセスを防止するような方法で、電子符号化デバイスの不揮発性メモリからデータを読み出せるようなシステムを提唱している。これを進んだ実施例では、システムは最初のデータセットを不揮発性メモリに書き込む方法、書き込み中に電圧検知信号を生成する方法、不揮発性メモリに加えられる入力電圧を示す電圧検知信号、電圧検知信号を調べて書き込みに成功したかどうかを判定する方法、判定結果に基づいて不揮発性メモリからデータを読み出す方法から構成される。さらに進んだ本発明の実施例では、電子符号化デバイスを提供している。ひとつの実施例では、電子符号化デバイスは、不揮発性メモリ、不揮発性メモリにアクセスできるコントローラ、不揮発性メモリにアクセスできる符号化ロジック、コントローラとの電気的通信への入力ロジック、不揮発性メモリとの電気的通信における出力ロジック、不揮発性メモリの書き込み電圧に応答して、不揮発性メモリからの読み取りを可能にする信号を提供するための電圧レベル検知回路から構成される。図の簡単な説明本発明については、以下に示す図を伴う例を使ってさらに詳しく説明する。図１：コードホッピング・エンコーダのブロック図図２：本発明の一実施例に基づく電子符号化デバイスのブロック図図３：本発明の一実施例に基づくエンコーダ内の不揮発性メモリからの読み取り動作を示すフローチャート図４：本発明に基づく、メモリ読み取りを可能にするために使用する電圧レベル検知信号を提供するための回路を示す図図５：本発明の進んだ実施例に基づく、不揮発性メモリからの読み取りを可能にするための信号を提供するための回路図図６：本発明のさらに進んだ実施例に基づく、電子符号化デバイスのブロック図本発明の実施例の概説図２に、本発明のひとつの実施例に基づく電子符号化デバイスのブロック図を示す。この例では、電子符号化デバイス(100)は、発振器(106)、リセット回路(108 )、LEDドライバ(110)、コントローラ(102)に補助機能を提供する電力ラッチおよびスイッチング回路(104)などの周辺回路に電気的に接続されているコントローラ(102)から構成される。別の実施例では、通信ポートなどの回路がコントローラに追加されており、さらに進んだ実施例では、これらの回路はコントローラ(1 02)に直接集積化できる。正確にどのようなコントローラを使うかはここでは重要でなく、適切なコントローラが適宜考えられるであろう。コントローラ(102)は入力ロジックを通してユーザ入力を受け取る。ここに示した例では、入力ロジックは、４個の外部スイッチＳー〜Ｓ３から入力を受信するボタン入力ポート(118)から成る。ただし、シリアルポートやキーボードなど、他の適切な入力システムを利用してもよい。コントローラ(102)は、不揮発性メモリ（この例ではEEPROMメモリ(112)）にアクセスする。ユーザ入力に応じて、コントローラ(102)はEEPROMメモリ(112)にデータを書き込ませたり、デバイス（ 100）に組み込まれた出力ロジックを通じてEEPROMメモリ(112)から読み出させたりする。この例では、出力ロジックは、32ビット・シフトレジスタ(116)から構成され、このシフトレジスタの内容はパルス幅変調回路（図には示さない）へと送られる。パルス幅変調回路へと送られたデータは、次に、符号化デバイスから遠隔の受信機へと送信される。入力ロジック同様、出力ロジックについても適切な実施例を一例だけ示すが、他にも適切な方式が考えられる。たとえば、本発明の別の方式では、EEPROM(112)からのデータは、EEPROMメモリ(112)の内容を判断するための、外部機器によって読み取ることができるように、シリアル通信ポートに送られる。 EEPROMメモリ(112)にはエンコーダロジック(114)も接続されている。エンコーダロジック(114)も、EEPROM(112)にアクセスして、送信するデータを符号化し、パルス幅変調回路を介して送信用に符号化したデータを32ビット・シフトレジスタに送る。前述したように、標準の動作モードでは、パルス幅変調回路から送られたデータは、送信前にエンコーダ(114)によって符号化される。したがって、データに暗号化キーが含まれていても、送信したコードを無許可で傍受しても暗号化キーを知ることはできない。ただし、デバイス(100)がプログラムモードのとき、EEPROMメモリ(112)への書き込みが終わったすぐ後に、EEPROM(112)の内容を確認するために、EEPROM(112)の内容が少なくとも１度、読み出される。故意に偽の書き込みを行った直後にEEPR OMメモリの内容を読み取ってEEPROMメモリ(112)に無断でアクセスすることを防止するために、電圧レベル検知回路(113)が設けられている。ひとつの実施例では、電圧レベル検知回路(113)は、不揮発性メモリ書き込み電圧に応答する信号を発生して、不揮発性メモリ(112)からの読み出しを許可または禁止する。したがって、EEPROMメモリ(112)の書き込み電圧がEEPROMメモリ(112)中のデータを変更できるだけ十分に高くないとメモリ読み取りができないため、EEPROMメモリ(1 12)への偽の書き込み操作が符号化デバイス(100)を読み取り可能な状態にするのを防ぐことになる。このように、EEPROMメモリ(112)からは直前に書き込まれた内容だけを読み取ることができる。これについては、図３を使ってより詳しく説明する。図３は、符号化デバイス(100)のEEPROMメモリ(112)からの読み出し動作を示すフローチャート(300)である。この実施例では、符号化デバイス(100)がステップ(302)でまずプログラムモードにされる。次に、ステップ(304)で、EEPROMメモリ(112)の内容全部が消去されるか、少なくとも新しいデータで上書きされる。次にステップ(306)に移り、電圧レベル検知回路からの信号がテストされ、EEPRO Mメモリ(112)への書き込み電圧が内容を変更するだけ十分に高いかどうか確認される。この電圧が十分に高くなければ、ステップ(316)で処理が中断し、EEPROM メモリ(112)からの読み出しは禁止される。しかし、電圧が十分に高ければ、処理はステップ(308)に進みEEPROMメモリ(112)をプログラムするためのデータが読み出せる。この実施例では、EEPROMメモリ(112)の内容は消去される。つまり、ステップ(304)で論理０にセットされる。したがって、ステップ(310)で、シリアル番号、暗号化キーなどの希望のデータがEEPROMメモリ(112)にプログラムされる。このデータは、EEPROMメモリ(112)の内容を確認するためにステップ(312)で読み出され、ステップ(314)で処理が終了する。図４は、本発明にとって有用な、電圧レベル検知信号を発生するための回路の図である。この実施例では、対になったＰ型トランジスタ(202)および(204)が直列接続されている。トランジスタ(202)のソースは電源電圧Vddまたはメモリ書き込み電圧に接続されている。トランジスタ(202)のゲートは、トランジスタ(204)のソースに接続されており、トランジスタ(204)のゲートはグラウンドに接続されている。エンコーダシステム(100)の必要電圧に応じて、Ｐ型トランジスタ(202) および(204)に対して異なる閾値電圧が印加される。必要電圧に応じて、これらの閾値電圧は異なるレベルに設定できる。たとえば、トリップポイント、つまり、EEPROMメモリ(112)からの書き込みが許可される電圧レベルを3.5Vに設定したい場合は、各トランジスタ（202、204）の閾値電圧は-1.5Vに設定する。トランジスタ（204）のドレインは、Ｎ型トランジスタ(206)のソースに接続されている。Ｎ型トランジスタ(206)のドレインは、グラウンドに接続されており、ゲートはノード(208)に接続されている。この例のトランジスタ(206)の閾値電圧は0.1Vである。メモリ書き込み電圧が十分に高いと、望ましいトリップ電圧がノード(208)にかかる。どのような温度においても間違いなく書き込みが行われるようにトリップポイントを十分高くしておくことが望ましい。したがって、バッファ(210)とバッファ(212)を通してノード(214)における電圧トリップ信号へライン(208)からの信号パスが設けられている。ノード(214)にきている電圧トリップ信号は、EEPROMメモリ(112)への前回の書き込み時にノード(208)における電圧レベルが十分に高ければ論理１で、それ以外の場合は論理０になる。図４に示す回路は一実施例に過ぎない。書き込み時にEEPROMメモリに印加される電圧を検出する回路は、ほかにもいろいろ適切なものが当業者には考えられるはずである。たとえば、図５の本発明の別の実施例に基づく回路を参照されたい。不揮発性メモリにかかっているVddまたはソース電圧を検知する代わりに、図５に示す回路は不揮発性メモリセルに加えられる書き込み電圧を直接検出する。不揮発性メモリ（この例では、EEPROMメモリ(510)）に書き込むために、特にチャージポンプ(502)を使っている。チャージポンプ(502)は、発振器OSC1とOSC2によって駆動され、コンデンサ(504)を、EEPROMメモリ(510)に書き込みができるだけ十分に高い電圧レベルにまで充電する。EEPROM(510)の回路構成および方式にもよるが、典型的な書き込み電圧レベルは約20Vである。EEPROM(510)に加えられた書き込み電圧が正しく書き込みを行うために十分な高さであったことを確認するために、ノード(518)において電圧クランプ回路(506)が書き込み（プログラミング）供給電圧に接続されている。この実施例では、電圧クランプ回路(506)は、４個の直列に接続したツェナーダイオード(508a〜508d)で構成されている。説明のため、EEPROMの適正な書き込み電圧が20Vであるとする。この場合、各ツェナーダイオード(508a〜508d)の降伏電圧は5Vである。よって、ノード(518)において適正なメモリ書き込み電圧が得られると、ノード(520)における電圧は5Vになる。電流ミラーや抵抗などの小さい電流源(512)が、ノード(520)から電荷を流し出して、ノード(518)が20V以下に落ちたときにもノード(520) が5Vを維持し続ける原因である電荷の蓄積を防ぐ。もちろん、チャージポンプ(502)の動作のため、ノード(520)における電圧は平坦な直流にはならず、スパイクが発生するため、フィルタ(516)を使って平滑化する必要がある。ひとつの実施例では、フィルタ(516)はシュミットトリガー回路から構成される。ただし、フィルタの正確な実装方法は重要ではなく、当業者には他にも適切な方法が考えられるであろう。フィルタ(516)の出力をHVOK信号と呼ぶが、これはEEPROMメモリ(510)への書き込みに成功したかどうかを確認するためにサンプルされる。ノード(518)における電圧レベルがEEPROMメモリ(510)のプログラミングに不十分であると、HVOK信号にも影響して、チャージポンプの動作を中断し、EEPROMの書き込みおよびプログラミング・シーケンスを停止する。その結果、符号化デバイスはそれ以上のEEPR OMメモリ(510)の読み取りを禁止する。図６は、本発明の別の実施例に基づく符号化デバイスのブロック図で、図５の回路を符号化デバイスに統合したものを示している。この例では、前述したように、HVOK信号回路(115)がEEPROM(112)の書き込みライン間の電圧レベルをサンプルする。HVOK信号そのものが、コントローラ(102)に送られ、ここでEEPROMメモリ( 112)への書き込みに成功したかどうか、次に、読み出しを許可するかどうかが決定される。ひとつの実施例では、不揮発性メモリの読み出しに必要なステップは、図３に示したフローチャートとほとんど同じであるが、ステップ(306)では、V ddトリップ信号の代わりに実際の書き込み電圧が（HVOKを介して）サンプルされる。上記の実施例で説明した符号化デバイスを使うと、まず不揮発性メモリの内容全部が消去されるか、新しいデータで上書きされないと、メモリ内のデータを読み出すことはできない。さらに、故意にEEPROMメモリ(112)に偽の書き込みを行って不揮発性メモリに無断でアクセスすることを防止する。上記の実施例は現発明の説明のためにだけ示したものであり、当業者には本発明の適用範囲内で他の適切な実施例が考えられることは当然である。

Claims

【特許請求の範囲】 1. 最初のデータセットを不揮発性メモリに書き込み、書き込み時に、不揮発性メモリに加えられる電源電圧を意味する電圧検知信号を生成し、電圧検知信号を調べて書き込みに成功したかどうかを判断し、この判断に基づいて、不揮発性メモリからデータを読み取る方法から成る、データへの無断アクセスを防ぐことのできる、電子符号化デバイス中の不揮発性メモリからのデータの読み出し方法。 2. 最初のデータセットを不揮発性メモリに書き込む方法と、書き込み時に、不揮発性メモリに加えられる電源電圧を意味する電圧検知信号を生成する方法と、電圧検知信号を調べて書き込みに成功したかどうかを判断する方法と、この判断に基づいて、不揮発性メモリからデータを読み取る方法と、から構成される、データへの無断アクセスを防いで、電子符号化デバイス中の不揮発性メモリからデータを読み出すことのできるシステム。 3. 不揮発性メモリと、不揮発性メモリにアクセス可能なコントローラと、不揮発性メモリにアクセス可能なエンコーダロジックと、コントローラとの電気的通信における入力ロジックと、不揮発性メモリとの電気的通信における出力ロジックと、不揮発性メモリ書き込み電圧に応じて、不揮発性メモリからの読み出しを可能にする信号を生成する電圧レベル検知回路と、から成る、電子符号化デバイス。 4. 電圧レベル検知回路が、各トランジスタが最初の閾値電圧を持つ直列接続された１対のＰ型トランジスタと、第２の閾値電圧を持つ１対のＰ型トランジスタに直列接続されたＮ型トランジスタと、Ｎ型トランジスタのソースとコントローラの間に接続された電圧検知信号パスと、から構成される、請求項１に記載の電子符号化デバイス。 5. 最初のデータセットを不揮発性メモリに書き込み、書き込み時に、不揮発性メモリに加えられる電源電圧を意味する電圧検知信号を生成し、電圧検知信号を調べて書き込みに成功したかどうかを判断し、この判断に基づいて、不揮発性メモリからデータを読み取る方法から成る、データへの無断アクセスを防ぐことのできる、電子符号化デバイス中の不揮発性メモリからのデータの読み出し方法。 6. 不揮発性メモリと、不揮発性メモリにアクセス可能なコントローラと、不揮発性メモリにアクセス可能なエンコーダロジックと、コントローラとの電気的通信における入力ロジックと、不揮発性メモリとの電気的通信における出力ロジックと、不揮発性メモリに加えられるソース電圧に応じて、不揮発性メモリからの読み出しを可能にする信号を生成する電圧レベル検知回路と、から構成される、電子符号化デバイス。