珠海低功耗MCU制造
發(fā)布時間：2024-03-12 01:34:58
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1、NB-IoT是一種基于蜂窩的窄帶物聯(lián)網(wǎng)的新興技術(shù)，也被稱為”低功耗廣域網(wǎng)“。在同樣的頻段下，NB-IoT相對于GPRS增益20db，覆蓋面積可擴(kuò)大100倍。門磁報警器中只需要將NB-IoT與MCU建立好通信，即可實現(xiàn)手機(jī)APP端、PC端的管理，極大地節(jié)約了成本和時間，是工程師和廣大消費者的福音。 2、RJM8L151作為系統(tǒng)主控制器，其主要功能是通過UART總線與NB-IoT模塊通信，實時的將其檢測到的門磁狀態(tài)，開關(guān)門次數(shù)，實時時間以及電池電壓狀態(tài)，上報服務(wù)器、手機(jī)或PC端。 3、霍爾傳感器，主用于檢測門、窗、店鋪柜以及貴重物品的抽屜等是否有打開或關(guān)閉。 4、外部RTC電路，主要用于計錄實時時間。此方案采用的是工業(yè)級RJ8563時鐘IC ,具備計時精度高、報警、中斷、低功耗，寬電壓等特點，性價比高，穩(wěn)定性好。 5、供電方式：采用常規(guī)5號電池1.5v*2節(jié)供電。 四、基于RJM8L151的門磁報警器功能特點 1. 低功耗：主控采用RJM8L151系列MCU的寬電壓工作特點，多達(dá)6種低功耗管理模式，待機(jī)功耗低至0.35uA，待機(jī)喚醒時間低于5us。常規(guī)5號電池2節(jié)。續(xù)航能力可達(dá)1年以上。 2.?低成本:外圍器件少且小，省去復(fù)雜的布線。 3. 易安裝:無線通信，內(nèi)置電池，即貼即用，安裝方便簡單，減少施工難度。 4.易維護(hù):智能運營維護(hù)，實時監(jiān)測設(shè)備運行狀態(tài)，電池電壓狀態(tài)。 5.以管理:可通過小程序、PC客戶平臺、網(wǎng)絡(luò)短信等接受報警信息，實時查看門窗開啟狀態(tài)。 6. 集成硬件加密模塊。RJM8L151系列MCU內(nèi)置對稱式分組加密算法AES和SM4,SM4符合國家密碼管理局發(fā)布的GM/T 0002-2012《SM4分組密碼算法》標(biāo)準(zhǔn)，適用于物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的數(shù)據(jù)加解密。 7. 真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。RJM8L151系列內(nèi)置基于數(shù)字振蕩環(huán)的8位真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，符合國家密碼管理局《隨機(jī)數(shù)檢測規(guī)范》標(biāo)準(zhǔn)。 注：不要將門磁報警器安裝至強(qiáng)磁場環(huán)境。
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邏輯加密概述 上位機(jī)軟件保護(hù)，其實就是對運行在PC機(jī)、手機(jī)端、嵌入式設(shè)備、工控設(shè)備上的軟件進(jìn)行保護(hù)，相當(dāng)于對軟件進(jìn)行上鎖，也就是加密鎖。 上位機(jī)軟件可以直接控制下端的硬件設(shè)備。 應(yīng)用方案 ◆瑞納捷提供邏輯加密芯片RJGT102和加密算法代碼。 ◆硬件設(shè)備添加瑞納捷加密芯片RJGT102。 ◆?上位機(jī)軟件在其應(yīng)用層添加加密算法，在其軟件運行之前，先行運行加密認(rèn)證算法代碼。 ◆?設(shè)備上電，先行與軟件進(jìn)行身份認(rèn)證，認(rèn)證通過，則在運行正式代碼 。 優(yōu)勢 ◆線路上除了隨機(jī)數(shù)、命令外，其他的數(shù)據(jù)全為密文傳輸。 ◆參與加密運算的數(shù)據(jù)除隨機(jī)數(shù)外，ID、密鑰、關(guān)鍵常數(shù)、page數(shù)據(jù)都提前寫入芯片，不進(jìn)行傳輸。 ◆SHA256加密算法為摘要算法，不可逆。 ◆密鑰可以在空閑時，進(jìn)行更新，這樣只有設(shè)備知道密鑰，防止密鑰泄露和盜取事件發(fā)生。
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傳統(tǒng)的機(jī)械鎖具已走過了近百年歷史，其功能及性能幾乎己詮釋到了。然而，仍不能滿足現(xiàn)代人們對鎖具高可靠性、高安全性、信息化、智能化的要求，自?50?年代末，半導(dǎo)體(晶體管)技術(shù)問世后，人們便將該技術(shù)應(yīng)用于鎖具上，發(fā)明了形形色色、功能豐富的電子鎖具。無源鎖是一種基于13.56MHz的近場無線通信技術(shù)的應(yīng)急開鎖裝置，多用于物流鎖、智能門鎖、柜鎖、箱包鎖等設(shè)備上。
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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(jìn)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)。 最后，我們常常會誤解 mcu 處理效率。大家通常會認(rèn)為 16 位 MCU需要兩倍于 8 位 MCU的內(nèi)存，但是一個 16 位架構(gòu)實際上需要比 8 位架構(gòu)要少一些的代碼，而 16 位 MCU 一般會更快速地執(zhí)行任務(wù)。例如，8 位 MCU 需要 CPU 開銷來管理具有 10 位 A/D 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)或需要 16 位計算的應(yīng)用中的數(shù)據(jù)。而且當(dāng)今許多MCU 產(chǎn)品都具有單個工作文件或累加器，其數(shù)據(jù)必須進(jìn)行傳輸，以便處理，因此，與基于寄存器的架構(gòu)相比需要額外的 CPU 開銷。表 1 說明在 16 位現(xiàn)代架構(gòu)與8 位 8051 架構(gòu)上傳輸 10 位 A/D 數(shù)據(jù)的指令。在采用 1Mhz 時鐘情況下，16 位器件需要 6us 進(jìn)行傳輸，而 8 位器件則需要 24us。 選擇低功率 MCU是一項耗時、棘手的工作。如果花費一些時間來了解可用產(chǎn)品選項的架構(gòu)特性，我們就能夠開發(fā)出能滿足最苛刻功率預(yù)算的設(shè)計。
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加密芯片承載著整套方案的安全重任，其本身是否安全可靠，至關(guān)重要。衡量一顆加密芯片是否足夠安全，主要考慮 2 個方面：硬件、軟件。 市面上的加密芯片五花八門，種類繁多，讓我們看的眼花繚亂。一個加密芯片是否足夠安全，加密芯片本身的硬件結(jié)構(gòu)，至關(guān)重要。如果加密芯片自身能夠像主控 MCU 一樣被破解，那么整套方案就毫無安全可言。 在加密芯片硬件可靠的基礎(chǔ)上，使用的是哪種軟件方案也同樣重要。有一些加密芯片硬件安全度很高，不可被破解，但使用的軟件方案不好，這樣也會被搞芯片破解的人，輕而易舉的改動主控芯片的二進(jìn)制碼，跳過加密芯片運行，或者在功能上模擬出一樣的加密芯片，從而破解整套方案。 ? ?RJGT102 采用了 SHA256 對稱加密算法，256 位的大數(shù)加密，破解成本極 高。該芯片有 TSOP8 和 SOP23-6 兩種封裝，滿足客戶不同場景的需求。每片 RJGT102 都有的客戶編碼，非常適合做防抄板，防抄軟件，管控工廠生產(chǎn) 數(shù)量，防止方案外泄等。RJGT102 采用了 SHA256 對稱加密算法，256 位的大數(shù)加密，破解成本極高，且具有優(yōu)秀的軟硬結(jié)合認(rèn)證機(jī)制。
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因為RJGT101D6的RSD腳既是電源輸入腳又是數(shù)據(jù)通信腳，當(dāng)它做為數(shù)據(jù)通信腳時需要外部上拉電阻才能輸出高電平，所以我們在2個上橋臂上增加1個公用的2.2KΩ上拉電阻后到電源VCC。發(fā)熱絲工作時需要1A以上的電流，不能用有上拉電阻的H橋來驅(qū)動，因為上拉電阻會限制輸出電流，需要另外設(shè)計2個上橋臂，也就是圖中的MOS5和MOS6。當(dāng)發(fā)熱絲需要工作當(dāng)時，MOS5或者M(jìn)OS6導(dǎo)通，電池電流直接驅(qū)動發(fā)熱絲，通過下橋臂MOS2或者M(jìn)OS4流入到GND。 ? ?上一章中提到，我們將煙彈內(nèi)部的發(fā)熱絲和加密芯片RJGT101D6采用串聯(lián)連接。因為只有RJGT101D6是由極性的，我們考慮設(shè)計一個單向旁路電路與RJGT101D6并聯(lián)，實現(xiàn)RJGT101D6正向工作反向旁路的效果。經(jīng)過驗證我們選用了P-MOS管設(shè)計單向旁路電路，當(dāng)然也可以用N-MOS管。但不能用二極管，因為二級管的正向?qū)▔航荡笥?.3V，相當(dāng)于給RJGT101D6提供了負(fù)0.3V的工作電壓，這會導(dǎo)致其損壞。事實上很多邏輯芯片的工作電壓都不能小于負(fù)0.3V。發(fā)熱絲和RJGT101D6不能并聯(lián)也是出于過高的負(fù)電壓會損壞RJGT101D6考慮的，因為發(fā)熱絲的瞬時壓降會到達(dá)3V以上。