AN6088 应用说明如何在 STM32 MCU 上使用 MCE 进行加密/解密

介绍

内存密码引擎（MCE）是一种加密外设，它确保了对外部非易失性或易失性存储器进行实时加密和解密。MCE可以保护位于外部存储器中的代码或数据。本文档涵盖了MCE可以提供保护的三种用例。

• 原地执行（XiP）：代码和数据存储位于非易失性外部存储器中，而代码是从外部闪存执行的。

• 在外部RAM中加载和运行（L&R_Ext）：代码和数据存储位于外部闪存中，该闪存被复制到外部RAM中以供执行。MCE允许保护外部RAM和闪存存储器。

• 在内部RAM中加载和运行（L&R_Int）：代码和数据存储位于外部闪存中，该闪存被复制到内部RAM中以供执行。在这种情况下，MCE仅启用对外部闪存存储器的保护。

这三个用例基于STM32CubeH7RS固件中的示例作为参考。它们基于ST不可变和OEM可更新的根信任引导解决方案，分别称为STiRoT和OEMuRoT。

用户可以根据定制的OEM不可变和可更新根信任路径（OEMiRoT + OEMuRoT）定义自己的根信任引导路径。本文档仅涵盖STiRoT+OEMuRoT引导路径，并不涵盖自定义定义的OEMiRoT + OEMuRoT引导路径。

本文档适用于下表中的产品，这些产品在本文档的其余部分被称为STM32H7Sx。

MCE（内存密码引擎）概述

内存密码引擎（MCE）在给定的地址空间中定义了具有特定安全设置的多个区域。这些安全设置可以涉及加密、权限或写入。所有通过加密区域的系统总线流量都由MCE实时管理，如果获得授权，将自动解密读取和加密写入。

每个MCE可以定义多达四个区域，粒度为4 K字节。MCE支持可以应用于不同区域（特权、写入）的访问过滤功能。请参阅下图。

下表列出了MCE支持的功能。当选择流密码时，重要的是在加密整个区域后立即激活写保护（只读区域）。

STM32H7Sx的实现定义了三个连接到外部内存接口的MCE实例。当MCE与XSPI一起使用时，必须将闪存控制器设置为内存映射模式。此外，使用DMA执行以16字节突发方式写入闪存也是必须的。表2详细列出了三个MCE实例之间的主要实现差异。

STM32H7Sx中的MCE实现

STM32H7Sx的实现定义了三个连接到外部内存接口的MCE实例。当MCE与XSPI一起使用时，必须将闪存控制器设置为内存映射模式。还必须使用DMA以16字节突发的方式执行对闪存的写操作。

在STM32H7Sx的实现中，MCE（Memory Cryptographic Engine）保护存储在外部内存中的代码或数据的机密性（四个区域/内存）。MCE外设实例与xSPI外设实例的连接方式如下：

• MCE1连接到xSPI1内存接口，该接口可以连接到NOR闪存或PSRAM。

• MCE2连接到xSPI2内存接口，该接口可以连接到NOR闪存或PSRAM。

• MCE3连接到FMC内存接口，该接口可以连接到PSRAM、SDRAM或FRAM。

xSPI1和xSPI2连接到XSPIM（xSPI IO管理器），它允许外部内存（NOR闪存或PSRAM）的复用连接。可以考虑以下几种使用情况：

• XSPI1映射到端口1，XSPI2映射到端口2（直接模式）。

• XSPI1映射到端口2，XSPI2映射到端口1（交换模式）。

• 两个XSPI驱动一个外部内存。

– XSPI1和XSPI2都映射到端口1，带仲裁（复用模式到端口1）。

– XSPI1和XSPI2都映射到端口2，带仲裁（复用模式到端口2）。

• 一个XSPI驱动两个外部内存。

在安装任何加密镜像之前，MCE加密/解密必须考虑相应的IO管理器使用案例/模式。STM32CubeH7RS固件根据XSPIM的前两个使用案例提供了模板。