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SPI Spy - 开源SPI闪存仿真工具

2024-05-20 09:11:37作者:管翌锬

ULX3S connected to SPI flash

1、项目介绍

SPI Spy是一个开源(硬件和软件)的SPI闪存模拟工具,它利用Lattice ECP5-12F FPGA上的16位宽32MB SDRAM存储闪存映像,并通过SPI总线向主机CPU提供该映像。该项目旨在简化固件开发过程中的长SPI闪存擦除/写入周期,并便于探索早期引导时的安全性,防止TOCTOU攻击。

2、项目技术分析

基于ULX3S平台,SPI Spy支持单个SPI接口最高达到20MHz的时钟频率,3字节寻址(最大16MB的闪存映像),以及通过/dev/ttyACM0实现高达1MB/s的数据速率。此外,它还支持串口更新SDRAM、记录闪存访问模式以及SFDP页面。

然而,目前不支持的功能包括双、四SPI、多!CS引脚、高速读取命令等,且写入支持尚不稳定,需要重新设计状态机。

3、应用场景

SPI Spy适用于多种环境,如在Thinkpad x230和Supermicro X11SSH-F主板上进行测试。它特别适合:

  • 固件开发:跳过慢速的SPI闪存擦写过程,提高效率。
  • 安全性研究:实时修改闪存映像以探索TOCTOU攻击。

4、项目特点

  • 灵活性:基于开放源代码,可以在不同平台上移植,如TinyFPGA-EX。
  • 高性能:采用自定义SDRAM控制器,满足严格的时间要求。
  • 实时响应:通过抑制DRAM刷新并在接收最后地址位的同时启动行激活命令,实现高速响应。
  • 可扩展性:计划支持更多功能,如块保护位和Linux RISC-V核心集成。

使用方法与硬件配置

连接SPI Spy至目标设备,如8-SOIC或16-SOIC芯片,通常涉及焊接和跳线操作。连接后,通过USB-CDC-ACM设备文件(如/dev/ttyACM0)与系统通信,使用内置工具将二进制文件写入SDRAM。

结语

对于需要高效固件开发和深入探索系统安全性的开发者,SPI Spy是一个值得尝试的创新工具。其强大的性能、灵活性和开源特性为您的工作提供了新可能,欢迎加入社区,贡献您的智慧,共同推动该项目的发展。

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