【匠芯创D133CBS】--4.eFuse 读写使用测试

andeyqi

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eFuse 简介

芯片电路通常是生产时物理固化的电路，生产完成之后不可改变。实际应用中有一些重要信息，需要固化在芯片之中， 使得上电即可读取使用，比如一些硬件的性能参数信息。但是这些参数可能与芯片的生产工艺、所用的材料等有关系， 无法在设计时确定，因此需要有一种存储技术，即可以固化信息，又能够在生产之后进行修改。

eFuse 就是一种允许芯片上的电路在运行时进行修改的技术。它类似 EEPROM，属于一次性可编程存储器。eFuse ROM 里初始存储的内容都是 0，当需要修改某个比特位的值时，通过片上电压（通常为2.5V）提供一个持续一定时长的直流脉冲， 将代表该比特位的单根熔丝烧断，使得该比特位变为 1。熔丝被烧断之后，无法再恢复连接，因此这样的修改是一次性不可逆的。

SID（Secure ID）模块主要用于读写eFuse，包括每颗芯片独立ID，每颗芯片量产校准， 以及安全管理用到的KEY，HASH码等信息，eFuse 的控制可以使用 SID 来进行读写访问，对应的block 图如下。

对应的特性如下，结合block 可以了解efuse 的功能。

• 4Kbit eFuse双备份实现2Kbit空间，软件读写按照4Kbit空间，以32bit为单位
• 2Kbit SRAM缓存，上电复位放开后自动读取eFuse值到SRAM
• 2Kbit空间，以32bit为单位，可烧写禁止读操作或写操作
• 提供CE安全密钥功能（SSK/HUK/PNK/PSK0/PSK1/PSK2/PSK3）
• 具备 BROM 特权保护功能，固件防回滚计数区域仅在 BROM 中可烧
• 支持通过烧写关闭JTAG功能，并可通过安全认证再打开JTAG

从上述信息可以知道芯片内集成了4K bit即512byte fuse memory 空间，访问读写按照32bit 为单位即128 word 的操作空间，上述的128 word 按照双分区的模式被加载到SRAM空间，SRAM 空间大小为64 word,对应eFuse 的 和SRAM 的映射关系如下：

对应的fuse 64 word 的空间byte00xff 其中0x000xbf 芯片设计时已经定义好了使用方法，留给用户自定义使用的空间为0xc00xff 64 byte 的空间（word 4863），我们本次实验也基于这个空间进行测试efuse 功能。

eFuse 读写验证

env环境下 menuconfig 使能SDI 驱动测试接口

开启上述配置后系统年内汇集成efuse 驱动及efuse 读取写入测试接口，对应命令使用说明如下：

aic /> efuse help
efuse command usage:
  efuse help                     : Get this help.
  efuse dump     offset len      : Dump data from eFuse offset.
  efuse read     addr offset len : Read eFuse data to RAM addr.
  efuse write    addr offset len : Write data to eFuse from RAM addr.
  efuse writehex offset data     : Write data to eFuse from input hex string.
  efuse writestr offset data     : Write data to eFuse from input string.

我们先使用 efuse dump 命令dump 2Kbit efuse 数据

aic /> efuse  dump 0 0x100
0x00000000: 00 00 00 0F 00 00 00 00 00 00 00 0F 00 00 00 00     |................|
0x00000010: C8 81 C6 B8 2C 3E 20 20 03 0C 03 45 02 00 30 04     |....,>  ...E..0.|
0x00000020: 00 00 00 00 21 00 00 00 0D 02 00 3F A8 65 5A 00     |....!......?.eZ.|
0x00000030: 00 00 00 00 D6 17 7D 2E 00 00 00 00 00 00 00 00     |......}.........|
0x00000040: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x00000050: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x00000060: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x00000070: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x00000080: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x00000090: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x000000a0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x000000b0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x000000c0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x000000d0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x000000e0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|
0x000000f0: 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00     |................|

从上面的efuse 功能介绍可知，SID 模块在启动后会将efuse 的数据加载到内部的SRAM 中，对应的寄存器为efuse_data

我们来添加命令来dump 该段寄存器的数值和fuse 的数据比较看是否一致,对应的寄存器地址为sid_base + offfset = 0x19010000 + 0x200 = 0x19010200

aic /> hexdump1  0x19010200   256   1
         00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F
00000000:00 00 00 0F 00 00 00 00 00 00 00 0F 00 00 00 00        ................
00000010:C8 81 C6 B8 2C 3E 20 20 03 0C 03 45 02 00 30 04        ....,>  ...E..0.
00000020:00 00 00 00 21 00 00 00 0D 02 00 3F A8 65 5A 00        ....!......?.eZ.
00000030:00 00 00 00 D6 17 7D 2E 00 00 00 00 00 00 00 00        ......}.........
00000040:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
00000050:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
00000060:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
00000070:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
00000080:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
00000090:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
000000a0:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
000000b0:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
000000c0:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
000000d0:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
000000e0:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................
000000f0:00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00        ................

我们compare 下这两组数据，比较结果也是一致的符合预期值。

efuse 的读写控制流程如下：
写流程：

1.检查eFuse控制寄存器（EFUSE_CTL）状态位（EFUSE_WRITE_START/EFUSE_READ_START/EFUSE_AUTO_STATUS），若为非空闲则等待，若都为空闲则继续步骤2；
2.配置要烧写eFuse地址到eFuse地址寄存器（EFUSE_ADDR）；
3.配置要烧写eFuse数据到eFuse写数据寄存器（EFUSE_WDATA）；
4.配置eFuse控制寄存器（EFUSE_CTL）启动烧写流程，EFUSE_WRITE_START和EFUSE_OP_CODE都需要配置；
5.等待EFUSE_WRITE_START自动清零，硬件自动关闭LDO。

读取流程：

1.检查eFuse控制寄存器（EFUSE_CTL）状态位（EFUSE_WRITE_START/EFUSE_READ_START/EFUSE_AUTO_STATUS），若为非空闲则等待，若都为空闲则继续步骤2；
2.配置要读取eFuse地址到eFuse地址寄存器（EFUSE_ADDR）；
3.配置eFuse控制寄存器（EFUSE_CTL）启动读取流程，EFUSE_READ_START和EFUSE_OP_CODE都需要配置；
4.等待EFUSE_READ_START自动清零，读取eFuse读数据寄存器（EFUSE_RDATA）获得eFuse的值。

我们对用户自定义的0xc0~0xff 区间的0xc0 地址空间写入01测试 写入功能，然后dump数据发现0x01 已经被写入

写入01后我们再次写入00 发现dump 回来的数据还是1，因为fuse 是只能写入一次的。

对写入的数据还是需要谨慎的，一旦被写入后是无法再次被修改的。

从以下efuse 的初始化流程说明可知,修改完fuse 后SID的SRAM 的数据和efuse 的数据是不一致的，触发读取操作后会更先SRAM数据

每次系统上电复位后，SID会自动读取所有eFuse值到SRAM，软件只需要读取对应地址的值即可。 注意第一次烧写后，SRAM值不会自动更新，此时可通过软件读操作将对应地址的值读到寄存器。

我们对c0 地址更新为010310 ，然后读取SRAM 数据和efuse 数据进行比较查看是否是不一致的，对0xc0 更新后,读取SRAM数据发现并没有更新为写入数据跟上述说明一致。再此基础上我们使用dump 命令读取efuse 数据在dump SRAM数据，理论上此时0xc0会被更新为03，按照此流程进行验证运行结果如下，和上述说明保持一致。

Jacktang

 BROM 特权保护功能，固件防回滚计数区域仅在 BROM 中可烧，这个功能可以有