深圳加密芯片公司
發(fā)布時間：2023-12-28 01:45:20
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防止投入大量精力和財力開發(fā)的新技術(shù)的研發(fā)成果被復(fù)制，在開發(fā)階段就需要采取加密保護措施。武漢瑞納捷是一家專業(yè)從事加密芯片和安全芯片研發(fā)設(shè)計的芯片公司，設(shè)計了一種針對主控為FPGA 的加密方案。 ? ?瑞納捷電子提供一個基于Verilog 的算法模塊和一顆IIC 接口的邏輯加密芯片RJGT102，算法模塊作為FPGA 代碼工程的子模塊、與其他代碼一起進行整體的編譯生成可執(zhí)行文件下載， RJGT102芯片通過IIC 接口與FPGA進行通信。 1. 工作流程 1、開發(fā)階段移植關(guān)鍵參數(shù)數(shù)據(jù)。 2、在使用過程中，首先進行雙向身份認證。 3、認證通過，密文讀回數(shù)據(jù)參數(shù)。解密后還原重要參數(shù)，應(yīng)用到程序代碼的下一步運行中。
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RJM8L151有4個時鐘源：內(nèi)部高速時鐘、內(nèi)部低速時鐘、外部高速時鐘和外部低速時鐘。RJM8L151的時鐘控制模塊將這幾個時鐘源通過靈活的配置分頻實現(xiàn)不同的功耗和性能需求。輔助系統(tǒng)時鐘可以使用內(nèi)部低速時鐘或外部低速時鐘實現(xiàn)低功耗的要求，主系統(tǒng)時鐘提供給RJM8L151的CPU，子系統(tǒng)時鐘為外設(shè)提供給時鐘源。多樣的時鐘資源可以降低系統(tǒng)消耗，輔助系統(tǒng)時鐘在保持低功耗的同時也可以接受外部中斷，響應(yīng)外部環(huán)境的變化。使用內(nèi)部高速RC振蕩器作為主系統(tǒng)時鐘，不僅可以省去一個外部的高速晶振，同時可以快速喚醒MCU來降低功耗。 模擬電路方面，RJM8L151有7通道12位逐次逼近型ADC，采樣轉(zhuǎn)換速率高達1MSPS，支持外部參考電壓輸入。 RJM8L151設(shè)計了豐富的定時模塊，包括2個16位基本定時器，1個16位通用定時器支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能。2個16位高級定時器除了支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能，還支持12對互補PWM輸出。1個實時時鐘RTC模塊，產(chǎn)生年、月、日、時、分、秒，并有自動閏年補償功能，采用外部32.768kHz晶振提供時鐘可使計時誤差更小。RJM8L151內(nèi)嵌15位窗口看門狗定時器，采用系統(tǒng)時鐘計時，溢出時可產(chǎn)生中斷或復(fù)位信號，待機模式下停止計數(shù)。
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RJM8L151的正常工作電壓范圍是1.62V到5.5V,非常適合2節(jié)、3節(jié)干電池直接供電，省掉額外的LDO電路，另外RJM8L151低至0.5uA的待機電流，既能保持內(nèi)部RTC的正常計時，又能保持SRAM數(shù)據(jù)不變，該性能可大大減小系統(tǒng)對電池容量尺寸的要求。RJM8L151具有6種電源管理模式，通過裁剪時鐘樹的方式關(guān)閉時鐘來實現(xiàn)不同需求的功耗。一般情況下使用內(nèi)部低速時鐘就可以完成對外部中斷的響應(yīng)，同時又可以保持很低的功耗，這是同類MCU無法做到的。另外，RJM8L151從低功耗狀態(tài)喚醒小于5us，可以實現(xiàn)快速睡眠快速喚醒低占空比工作，這又極大的降低了系統(tǒng)功耗。 RJM8L151有4個時鐘源：內(nèi)部高速時鐘、內(nèi)部低速時鐘、外部高速時鐘和外部低速時鐘。RJM8L151的時鐘控制模塊將這幾個時鐘源通過靈活的配置分頻實現(xiàn)不同的功耗和性能需求。輔助系統(tǒng)時鐘可以使用內(nèi)部低速時鐘或外部低速時鐘實現(xiàn)低功耗的要求，主系統(tǒng)時鐘提供給RJM8L151的CPU，子系統(tǒng)時鐘為外設(shè)提供給時鐘源。多樣的時鐘資源可以降低系統(tǒng)消耗，輔助系統(tǒng)時鐘在保持低功耗的同時也可以接受外部中斷，響應(yīng)外部環(huán)境的變化。使用內(nèi)部高速RC振蕩器作為主系統(tǒng)時鐘，不僅可以省去一個外部的高速晶振，同時可以快速喚醒MCU來降低功耗。
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家用可燃氣體報警器的系統(tǒng)設(shè)計以微控制器為核心，配合傳感器采樣電路、聲光報警電路等外圍電路完成氣體濃度的采集、數(shù)據(jù)處理、故障檢測和聲光報警等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如上圖所示。報警器實時監(jiān)測空氣中危險氣體含量，并在報警狀態(tài)下輸出聲光報警，驅(qū)動外聯(lián)控制設(shè)備。本系統(tǒng)選用了瑞納捷電子設(shè)計的低功耗物聯(lián)網(wǎng)安全MCU—RJM8L151C8T6，其內(nèi)置64KB Flash存儲器和8KB SRAM，LQFP48封裝。整個系統(tǒng)的硬件電路部分包括：MCU電路、電源電路、按鍵電路、實時時鐘電路、氣體檢測電路、聲光報警電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路等。 傳感器檢測電路的主要作用是將所檢測氣體濃度的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號，并將其傳送給單片機進行AD轉(zhuǎn)換，為后續(xù)電路的數(shù)據(jù)分析、處理做準(zhǔn)備。信號采集電路直接關(guān)系到后面的數(shù)據(jù)處理部分，在整個系統(tǒng)中起到很重要的作用，這就要求其采樣電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計要盡可能簡單，干擾盡可能小，能夠真實準(zhǔn)確地檢測出相應(yīng)氣體的濃度變化。 RJM8L151C8T6負責(zé)整個報警器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、分析和報警邏輯的判斷，是報警器系統(tǒng)設(shè)計中的重要元器件，RJM8L151C8T6具有高速、低功耗、低成本的特點，非常符合該設(shè)計需求。
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另外，如果 MCU時鐘系統(tǒng)為外設(shè)提供多個時鐘源的話，當(dāng) CPU 處于睡眠狀態(tài)時外設(shè)仍然可以運行。例如，一次 A/D 轉(zhuǎn)換可能需要一個高速時鐘。如果 mcu 時鐘系統(tǒng)提供獨立于 CPU 的高速時鐘，CPU 就可以在 A/D 轉(zhuǎn)換器運行情況下進入睡眠狀態(tài)，從而節(jié)省 CPU 耗流量。 事件驅(qū)動功能與時鐘系統(tǒng)的靈活性并存。中斷會使 mcu 退出低功耗模式，因此，MCU的中斷越多，其防止浪費電流的 CPU 輪詢與降低功耗的靈活性就越大。輪詢意味著進行與不進行功耗預(yù)算之間存在差異，因為它在等待出現(xiàn)事件時會浪費CPU 帶寬并需要額外電流。一個好的低功耗 MCU 應(yīng)具有充分的中斷功能，為其所有外設(shè)提供中斷，同時為外部事件提供眾多外部中斷。 按鈕或鍵盤應(yīng)用可以證明外部中斷的優(yōu)勢。如果不具備中斷功能，MCU必須頻繁輪詢鍵盤或按鈕，以確定其是否被按下。不僅輪詢自身會消耗功率，而且控制輪詢間隔也需要定時器，其會消耗附加電流。相比而言，在具備中斷情況下，CPU 可以在整個過程中保持睡眠狀態(tài)，只有按下按鈕時才激活。 在選擇低功率 MCU時，還需要考慮外設(shè)功耗與電源管理。某些低功率 MCU僅僅是設(shè)計時不具備低利率功能的舊架構(gòu)的改進版本。而有些 MCU在設(shè)計時即具備低功耗特性，并在其外設(shè)中內(nèi)置了低功耗功能。一種特性是在需要時單獨啟動或關(guān)閉外設(shè)的能力，換言之，更重要的是自動啟動或關(guān)閉外設(shè)的能力。A/D 轉(zhuǎn)換器就是一個例子，其在完成一次轉(zhuǎn)換后可以自動關(guān)閉。另外，某些 MCU 正在引入直接存儲器存取功能，其可以在無需 CPU 干預(yù)情況下自動處理數(shù)據(jù)。 大多MCU 具有集成的掉電保護功能，當(dāng)電源低于正常操作范圍時其可以復(fù)位 MCU。通常會提供啟動或關(guān)閉掉電保護以節(jié)省功耗的功能，但是必須在整個過程中都使掉電保護功能置于可用狀態(tài)，因為掉電是不可預(yù)測的。某些 MCU需要70uA 的電流來實現(xiàn)掉電保護。在只需要 45uA 平均電流的應(yīng)用實例中很明顯可以不考慮這些 MCU。----在選擇低功耗 mcu 期間有時會忽視漏電流，但是，在苛刻的低功耗應(yīng)用中則必須考慮到漏電流。大多改進后的低功耗 MCU都具有 1uA 的限定輸入漏電流。在 20 輸入器件中，它可能會消耗 20uA！針對低功耗設(shè)計的新 MCU具有高50nA 的漏電流。