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