TW509840B - Method of checking EEPROM data with an embedded CRC - Google Patents

Description

509840 A7 B7 五、發明説明（丨 ) 本發明為有關電腦記憶體。更特別的是，本發明為有關 用以檢查儲存在電可抹除可程式唯讀記憶體（EEPROM)内之 完整資料。 CRC已經成為多年來電腦工業完整的一部份，實際的演 算法在網際網路上是完全免費的。簡要介紹循環冗餘核對 (CRC)已經由加州8&111(^八0 1；8公司之111^118(：〇«先生所撰 寫，他的技術筆記 99_11 可在 http://www.acius.com/ACIDOC/CMU/ CMU79909.HTM網頁上找到。另一篇介紹由Eric-Paul先生所 寫，可在 http://utopia.knoware.nl/users/eprebel/Communication/CRC/網 頁上找到。然而，最好的對CRC作一般介紹的是由Rocksoft Pty公司之Ross Williams先生所撰寫，篇名稱為“ CRC錯誤偵測 演算法之無痛苦指導”，可在 ftp://ftp.rocksoft.com/dients/rocksoft/ papers/rcr_v3.txt網頁上找到，所有的文章一併都在此後作為 參考。 現存各種方法以便計算二位元資料之檢查數，以便能看 到例如在經由通訊頻道送出後，假如資料不改變的話。循 環冗餘核對（CRC)是一種通用的方法，用以保護二位元資 料。在過去，不同的CRC存在導致naming架構。 CRC產生器可如同圖1中硬體的一部份，指定的產生器多 項式為g(x)=x16+x12+x5+xG而初始設定為OxFFFF，例如，在與 CRC最重要位元x〇r之後，二位元資料之每個位元（b)移位 進入CRC暫存器中。產生器的這部份確保CRC的循環部分， X0R結果也***至CRC位元5與12之中。在處理位元b的過 -4 - 本紙張尺度適用中國國家檩準(CNS) A4規格(210X297公釐） 509840 A7 B7 五、發明説明（2 ) 程裡，所有目前的CRC位元（修改過的或未修改過的）向左 移動一個位置。假如必須進行處理一個位元組，所有8個 位元必須一個接著一個處理，最重要位元首先處理。 其他人可在軟體中建立CRC產生器，也就是與硬體相類 似的。此解決方案分別地處理每俩位元，使用C程式語 言，程式碼可為： unsigned short crc = OxFFFF ； unsigned short temp ； unsigned char byte = 0x5A ; "just as an example unsigned short index ； for (index = 0 ； index <= 7 ； index++) { temp = (crc » 15)A(byte » 7)； crc «= 1 ; if (temp) { crc Λ= 0x1021 ; } byte «= 1 ； } 首先，計算b與cl5(循環值）X0R，然後CRC位元向左移位 (cO變成0)，循環值必須在cO、c5與cl2中處理。假如循環 值等於1，位元c 0、c 5與cl2在同一時間經由以值0001 0000 -5 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 509840 A7 B7 五、發明説明（3 ) 0010 0001 (0x1021)執行XOR CRC。假如循環值等於0，CRC應該 以值 0000 0000 0000 0000執行 XOR。以 0x0000執行 XOR CRC並未 改變CRC，且因此而忽略。最後，下一個將要處理的位元 準備完成。 唯讀記憶體（ ROM)是一種内容無法改變之記憶體簡單的 種類，即使發生電力損耗。在製造期間内容便已經程式化 過，並在這之後無法變更。唯讀記憶體用於非常高用量控 制應用上，其中簡單而低單位成本是關鍵的，而單位成本 是來自於在記憶體晶片中大量製造程式。 其他一般非揮發性記憶體有PROMs、EPROMs、 EEPROMs 〇可程式唯讀記憶體（PROM)可由使用者經由一不 可逆轉的程序而程式化；一旦寫入，可程式唯讀記憶體便 不能改變。可抹除可程式唯讀記憶體（EPROM)允許經由暴 露於強烈紫外線燈光下可徹底改變。電可抹除可程式唯讀 記憶體（EEPROM)是可改變的，經由使用較大的電流以便重 新設定内部記憶體細胞格。可抹除可程式唯讀記憶體 (EPROM)與電可抹除可程式唯讀記憶體（EEPROM)是非常有 用的，因為它們可以保留電力損耗的殘存；然而，它們能 夠在一段有限的時間裡只用非常慢的速度重新程式化（寫 入）。電可抹除可程式唯讀記憶體的進一步地討論可在 William D· Brown與 Joe E. Brewer(IEEE Press，Piscataway，NJ，1998) “ 非 揮發性半導體記憶體技術，了解與使用NVSM裝置之综合指 導，，第 37-39, 42-47, 67, 115-120, 129-133, 192-193, 309以及 352頁之中 找到，以上都在此後作為參考。 -6 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐）

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五、發明説明（4 ^池中或是低電池力環境中之電可抹除可程式唯讀記 ，的操作，不明確地歸因於缺乏對程式化高電壓的良好 4制因此’錯誤窝人的機會遠大於良好控制的環境。了 解儲存的貝料疋否錯誤是令人期待的，因此也就是說，一 種用以確保儲存於可程式唯讀記憶體中之資料完整性之方 法與裝置之技藝中的需求。 本發明經由提供至少-個連接至兩組方塊之保持鎖存 裔’以解決前述技藝中之問題。第一組方塊包括資料，第 -組万塊包括關於第—組方塊中的資料之循環冗餘核對資 釩、。一旦從第一組資料方塊讀取資料，來自相關的CRC方 塊之CRC貝釩也同樣讀取。讀取的資料應用於crc演算法， 以便產生目前的(：11(：：值。所讀取的資料應用於crc演算法， 以便產生目前的CRC值。目前的CRC值與從相關的crc方塊 獲得的CRC、訊作比較，假如此兩者CRC值為相同，資料视 為有效。否則，資料則為無效。依據此結論，發出適♦的 信號。 ^ 其他與進一步的主題、特色和優點可從以下本發明目前 的較佳具體實施例得到，這些實施例是為了揭露的目的而 公開，並與附圖一起參考。 圖1圖示出前述技藝之CRC硬體； 圖2為本發明之資料方塊與CRC方塊之架構圖； 圖3為本發明產生CRC值的方法之流程圖； 圖4為根據本發明寫入可證明的資訊之方法之流程圖； 以及 ， 本紙張尺賴中國國冢料(CNS) A4«^i^i_97公釐) 五、發明説明（5 圖5為根據本發明讀取可證明的資訊之方法之流程圖。 本發明應用至可程式唯讀記憶體、可抹除可程式唯讀記 憶體’以及電可抹除可程式唯讀記憶體。然而，本發明可 使用於任何記憶體種類，其中包含在記憶體内的資料是否 如同當它在寫入時，或是在寫入時間與讀取時間之間資科 是否為錯誤，是令人期待想知道的。 1寫入的可程式唯讀記憶體基礎RFID標鑛^ 離範例 反分離問顯： 反分離指的是在操作的中段過程中，分離電裝置與其電 力來源的動作。此問題特別強調的是由智慧卡或其他儲存 裝置之金融上或是安全上的處理，其中有關的帳戶資料儲 存於卡上而非中央資料庫之中。由ATM卡所操作的銀行帳 戶資料儲存於銀行資料庫之中，而非在ATM卡上。在這個 例子中應該沒有反分離問題，因為在ATM卡上並無資料改 變0 假如所擁有的並非是中央資料庫而是遠端儲存資料庫， 則某些用來放置以確認資料之安全防護從資料庫正確地接 收與寫入。這些安全防護用來察覺環境條件，而這些環境 條件發生在執行期間以及在執行之間。假如智慧卡放置在 皮包或是車子的左邊，將會遭遇擠壓、扭曲、溫度、震 動、以及濕度等因素，包含在智慧卡裡所有整合的資料在 這些壓力下無法假設其為正確。 本發明應用CRC保護，因此以下的内容排序可決定儲存 -8-

A7 ---------- B7 五、發明説- 貝料疋否與一開始寫入時相同，或是已經有所改變。此觀 心廣泛地為磁碟驅動磁軌所應用，雖然並未被可程式唯讀 圮憶體所採納，直到本發明的出現。 唯讀記憧艚的遥作： 電可抹除可程式唯讀記憶體狀態（0或丨）經由在一段時間 應用南電壓而改變。在薄介質上之高電壓引起少量電荷穿 越薄氧化物，當足夠的電荷通過氧化物時，在電可抹除可 程式唯讀記憶體浮動閘門上之結果電壓電荷將使得數位資 料狀態改變。經由翻轉資料儲存格與讀取資料儲存格電 流’從電可抹除可程式唯讀記憶體讀取出資料狀態。當閘 門上之正電荷引起電流時，在η頻遒資料儲存格浮動閘門 上<負電荷將使得沒有電流流動。在資料從〇到丨改變或是 從1到〇，在此點上是蠻隨機的，並且乃是根據感應放大器 測量所得到的電流門檻值。 電可抹除可程式唯讀記憶體的另一方面為其資料的保 留。電荷只能在有限的時間保留在浮動閘門上，雖然這已 經有百年了。4了此原因，我們不想在電可抹除可程式唯 讀記憶體開始讀取正確值之第一時間停止程式化資料儲存 格，因為在稍後的時間部分資料儲存格可能轉換其狀態。 經由高溫加速電荷的損耗以及當然地，每個資料儲存=具 有不同的電荷損耗傾向。舉例如何程式化電可抹除可程式 唯讀記憶體，確保電可抹除可程式唯讀記憶體能妥善 式化，以便稍後的電荷損耗不會使得資料無效是令二人: 的。假如無法保證-個堅固的程式循環，則在稍後的=

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過程強調的是有關電壓檢查架構上的另一不確定：如 知高電壓水準與時間好得足以提供給特殊儲存格成功的程 式？由於流程的變動，電可抹除可程式唯讀記憶體甚至從 位元到位元發生變動’真實地了解其唯—的方法便是讀取 此後的資料。在智慧卡整合電路上這已經是已知的問題一 當面電壓好得足以提供程式化時此類決定的問題。本發明 的安全防護之-為在程式運作後，RF標籤在程式化之後馬 上返回讀取電可抹除可程式唯讀記憶體内容。假如訊問者 並未在交易時間取回正確的資料，則警報響起提醒人們交 易並未正確地發生。對於立即的檢查這是好的，但如何確 認稍後的資料讀取方法與目前寫入的方法是相同的？此問 題可由本發明解決。 請參考附圖。在本發明中，描述記憶體一如每個方塊具 有資料區段以及相關的CRC區段，如圖2所示。本發明的較 佳具體實施例為電可抹除可程式唯讀記憶體，在其他具體 實施例中雖然可能有其他類型記憶體，卻是在不達背申請 專利總結範圍與精神下。每個資料方塊（2 2，2 4，2 6，· 2 8)具有相關的(^〇：方塊（3 2,3 453 6，.38分別相對地）。 同時，描述也閉鎖了閂門，此閂門閉鎖了即將寫入至記憶 體中之資料。這些閂門只是為了關閉即將寫入的資料，且 並非是本發明恰當的方法。對本發明而言，任何閃門或是 其同類物都是可用的。 CRC值的產生如圖3所示，首先，經由CRC計算器4 2送出 資料40，其中CRC計算器並依序地產生CRC值44。在較佳 __— _-11 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 509840 A7 B7 五、發明説明（9 ) 裝 具體實施例中，CRC方塊將包括在寫入指令送至裝置期間 所計算出的CRC值，如此一來，每次資料方塊寫入，CRC計 算器在指令送出期間將計算出CRC值，並且當程式化實際 地發生時，CRC與資料方塊一同程式化至CRC方塊之中。此 指令通常包括方塊資料與方塊位址，因此資料方塊的相關 CRC值將包括有關在其自身方塊中之資料，以及方塊位址 的資訊。 寫入操作將牽涉到送出指令到裝置上，當CRC產生器42 在指令期間計算CRC值4 4時，此裝置放置即將寫入保持鎖 存器1 2之資料。請注意，即將算出的CRC值44是完整的寫 入指令的一部份，完整的寫入指令傳統上包括：寫入op 碼、記憶體位址以及記憶體資料。在指令（包括資料與方 塊位址）與傳送用之檢查CRC—起送出後，假如最後結果 CRC符合檢查CRC，則與方塊資料一起載入最後結果CRC至 一或多個保持鎖存器之中。在此同時，完整的保持鎖存器 資料（資料加上CRC值）寫入至電可抹除可程式唯讀記憶 體。 特定的寫入操作如圖4所示。首先，即將寫入至電可抹 除可程式唯讀記憶體中之資料在步驟404中提供。接下來在 步騾406中使用所提供的資料計算出CRC值。在此之後，步 驟408資料寫入至電可抹除可程式唯讀記憶體上之資料方塊 的資料區段。最後，在步騾410中CRC值寫入至資料方塊的 CRC區段，而流程結束於步騾412。 當讀取資料方塊時，也同時讀取資料方塊以及相關的 -12- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 509840 A7 B7 五、發明説明（1() CRC方塊。讀取的子系統必須計算什麼必須在crc方塊中， 並決定CRC是否正確。因此，為了通過讀取流程，讀取器 子系統· 1)發出讀取指令；2 )從記憶體讀取資料方塊，包 括一般資料以及CRC值；3)針對即將寫入剛剛讀取的資料 之寫入指令而計算CRC值；4)使用比較器一同比較所計算 的CRC以及讀取記憶體之€11(：值。比較器是技藝中一已知簡 單％路所組成，而比較的是兩個最後大小的資料，比較器 僅推斷兩者資料是否相同。來自比較器的信號可用來當作 信號通知其他資料是否正確或錯誤之電路。 俶如目前計算的CRC值（依據所讀取的資料）並不符合從 記憶體讀取之CRC值，則會有以下情形發生：1}在資料方 塊中之資料已經改變；2)儲存於CRC方塊中之CRC值已經改 變；或是3)裝置將資料寫入至錯誤的方塊。在任何情況 下，資料被認為是錯誤的並發出適當的信號。例如，假如 貧料被認為是正確的，則發出正確的信號，否則發出錯誤 的信號。另一方面，僅當資料被認為是正確時，才會發出 單一仏號。在此狀況中電路必須注意信號，並且假如沒有 到來’則視同資料為錯誤的而因此處理。在另一具體實施 例中，僅當資料是錯誤時才可能發出。在此狀況中電路必 須注意信號，並且假如到來時，則視同資料為錯誤的而因 此處理。 本發明的讀取操作如圖5所示。特別地，在步驟5〇4開始 操作，其中資料是從電可抹除可程式唯讀記憶體資料方塊 上之資料區段讀取出來。接下來在步騾506中，從資料方塊 -13- 509840 A7 B7

之CRC區段讀取出CRC值，此值與先前讀取的資料方塊之資 料區段有關。從技藝中所述可了解，上述兩個讀取操作可 簡化為一個讀取操作，其中讀取單一資料流並分析資料元 素與CRC元素。在任何情況下，經由使用CRC計算器計算出 目前的CRC值，步驟508。在步驟510中，比較器用來比較目 如的CRC值（依據所讀取的資料）以便讀取CRC值（依據所寫 入的資料）。在步騾512中，決定兩者CRC值是否相同（也就 是資料是正確的）。假如測試為正（是）的，則執行步驟514 並發出正確的#號。否則，執行分支到步驟516，並發出錯 誤的信號而流程結束於步騾518。從技藝中所述可了解，在 不達背本發明的精神下，本發明交替的具體實施例只在正 確資料決定時（也就是CRC值為相同時）或只在錯誤資料決 定時（也就是CRC值為不同時）發出信號。 因此本發明非常適合執行本主體，並獲得最後的與所提 過的優點，以及其他的利益。當完成描繪、描述:發明 後，以及參考本發明特殊較佳具體實施例而定義後，這些 參考並不包含發明的限制，而且也沒有這樣的限制。本發 明允許在形式與/或功能上修改、更替、改變以及同等替 代物，如同在適當的技藝中發生在一般的技藝身上。本： 明所描繪與描述的較佳具體實施例是只有示範性，而且並 非是發明的全部範圍。因此本發明傾向於只限制在申請專 利總結之精神與範圍内，並在各方面對於同等替代物=著 充分的認知。 -14 - 本紙張尺度適财®目家標準(cSiTII規格(21GX 297公釐)—

Claims (1)

1. 509840 第090115201號專利申請案 中文申請專利範圍修正本（91年9月) A BCD 六、申請專利範圍 1. 一種具有一可核對可程式唯讀記憶體之電腦系統，該電 腦系統包括： 在該可程式唯讀記憶體中至少有一個資料方塊，該資 料方塊具有資料區段，該資料區段建構並安排用來儲存 資料，該資料方塊進一步具有循環冗餘核對（CRC)區段， 該CRC區段與該資料區段有關，該CRC區段建構並安排用 來包含CRC值； 一種CRC計算器，該CRC計算器建構並安排用來根據從 該資料區段讀取之資料，以產生目前的CRC值；以及 一種比較器，該比較器建構並安排用來比較目前的 CRC值與儲存於該CRC區段中之CRC值； 其中，依據目前的CRC值與儲存於該CRC方塊中之CRC 值是否相同決定信號是否發出。 2. 如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中該可程式唯讀記 憶體為一 PROM。 3. 如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中該可程式唯讀記 憶體為一 EPROM。 4. 如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中可程式唯讀記憶 體為一 EEPR0M。 5. 如申請專利範圍第1項之電腦系統，其中該系統進一步包 括連接至資料方塊與CRC方塊之一保持鎖存器。 6. —種用以核對來自可程式唯讀記憶體資料之方法，該方 法包括步騾： a)在該.可程式唯讀記憶體中從資料方塊之資料區段讀 裝 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210x 297公釐）

   申請專利範圍 「一'一一一7Γ — ί 年扣_雙正丨 L 謂了无丨 …丨丨—II.丄一一—一，一一一----- 取資料； b) 從資料方塊之CRC區段讀取CRC值，該CRC區段與資 料區段有關； c) 使用從資料區段讀取之資料以計算目前的CRC值； d) 比較從資料方塊讀取之CRC值與目前的CRC值；以 及 e)發出回應目前的CRC值與從資料方塊讀取之CRC值 比較後之信號。 7. —種用以窝入核對資料至一可程式唯讀記憶體之方法， 該方法包括步騾： a) 提供資料； b) 依據資料計算CRC值； c) 將該資料寫入至可程式唯讀記憶體之資料方塊之資 料區段；以及 d) 將該CRC值寫入至資料方塊之CRC區段。 8. —種具有一 EEPROM(電可抹除可程式唯讀記憶體）記憶體 之無線廣播頻率識別（RFID)系統，該系統進一步包括： 在該電可抹除可程式唯讀記憶體中至少有一個資料方 塊，該資料方塊具有資料區段，該資料區段建構並安排 用來儲存資料，該資料方塊進一步具有CRC區段，該CRC 區段與該資料區段有關，該CRC區段建構並安排用來包含 CRC 值； 一種CRC計算器，該CRC計算器建構並安排用來根據從 該資料區段讀取之資料，以產生目前的CRC值；以及. -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 509840 8 8 8 8 A BCD

   申請專利範圍 一種比較器，該比較器建構並安排用來比較目前的 CRC值與儲存於該CRC區段中之CRC值； 其中發出回應目前的CRC值與儲存於CRC方塊中之CRC 值比較後之信號，該比較用來辨別在資料方塊中之資料 是否正確。 裝 訂 線 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)