化州加密芯片廠家
發(fā)布時(shí)間：2024-03-15 01:35:18
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循序漸進(jìn)式的功耗優(yōu)化已經(jīng)不再是超低功耗MCU的游戲規(guī)則，而是“突飛猛進(jìn)”模式，與功耗相關(guān)的很多指標(biāo)都不斷刷新記錄。我們?cè)谶x擇合適的超低功耗MCU時(shí)要掌握必要的技巧，在應(yīng)用時(shí)還需要一些設(shè)計(jì)方向與思路才能夠更好的應(yīng)用。 一、低功耗MCU的選擇方法 嵌入式微控制器 （MCU）的功耗在當(dāng)今電池供電應(yīng)用中正變得越來越舉足輕重。大多MCU 芯片廠商都提供低功耗低功耗產(chǎn)品，但是選擇一款適合您自己應(yīng)用的產(chǎn)品并非易事，并不像對(duì)比數(shù)據(jù)表前面的數(shù)據(jù)那么簡(jiǎn)單。我們必須詳細(xì)對(duì)比 MCU 功能，以便找到功耗低的產(chǎn)品，這些功能包括：斷電模式、定時(shí)系統(tǒng)、事件驅(qū)動(dòng)功能、片上外設(shè)、掉電檢測(cè)與保護(hù)、漏電流、處理效率。 在低功耗設(shè)計(jì)中，平均電流消耗往往決定電池壽命。例如，如果某個(gè)應(yīng)用采用額定電流為 400mAh 的 Eveready 高電量 9V 1222 型電池的話，要提供一年的電池壽命其平均電流消耗必須低于 400mAh/8760h，即45.7uA。
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在使 MCU 能夠達(dá)到電流預(yù)算的所有功能中，斷電模式重要。低功耗 MCU具有可提供不同級(jí)別功能的斷電模式。例如，TI 超低功耗 MCU MSP430 系列產(chǎn)品可以提供 5 種斷電模式。低功耗模式 0 （LPM0） 會(huì)關(guān)閉 CPU，但是保持其他功能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時(shí)鐘功能。LPM3 是常用的低功耗模式，只保持低頻率時(shí)鐘振蕩器以及采用該時(shí)鐘的外設(shè)運(yùn)行。LPM3 通常稱為實(shí)時(shí)時(shí)鐘模式，因?yàn)樗试S定時(shí)器采用低功耗 32768Hz 時(shí)鐘源運(yùn)行，電流消耗低于 1uA，同時(shí)還可定期激活系統(tǒng)。LPM4 完全關(guān)閉器件上的包括 RAM 存儲(chǔ)在內(nèi)的所有功能，電流消耗僅 100 毫微安。 時(shí)鐘系統(tǒng)是MCU功耗的關(guān)鍵。應(yīng)用可以每秒多次或幾百次進(jìn)入與退出各種低功耗模式。進(jìn)入或退出低功耗模式以及快速處理數(shù)據(jù)的功能極為重要，因?yàn)?CPU會(huì)在等待時(shí)鐘穩(wěn)定下來期間浪費(fèi)電流。大多低功耗 mcu 都具有“即時(shí)啟動(dòng)”時(shí)鐘，其可以在不到 10～20us 時(shí)間內(nèi)為 CPU 準(zhǔn)備就緒。但是，重要的是要明白哪些時(shí)鐘是即時(shí)啟動(dòng)、哪些非即時(shí)啟動(dòng)的。某些 MCU 具有雙級(jí)時(shí)鐘激活功能，該功能在高頻時(shí)鐘穩(wěn)定化過程中提供一個(gè)低頻時(shí)鐘（通常為32768Hz），其可以達(dá)到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時(shí)間內(nèi)正常運(yùn)行，但是運(yùn)行頻率較低，效率也較低。如果 CPU 只需要執(zhí)行數(shù)量較少的指令的話，如：25 條，其需要 763us。CPU 低頻比高頻時(shí)消耗更少的電流，但是并不足于彌補(bǔ)處理時(shí)間的差異。相比而言，某些 MCU 在 6 微秒時(shí)間內(nèi)就可以為 CPU 提供高速時(shí)鐘，處理相同的 25 條指令僅需要大約 9us（6us 激活＋25 條指令′0.125us指令速率），而且可以實(shí)現(xiàn)即時(shí)啟動(dòng)的高速串行通信。
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因?yàn)闊o人機(jī)飛控子系統(tǒng)開發(fā)的難度大，需要投入大量的人力物力，目前只有少數(shù)廠家掌握了其核心開發(fā)技術(shù)，其開發(fā)出來的主控MCU代碼價(jià)值不菲，迫切需要保護(hù)以防被盜。下圖是采用RJGT102做的無人機(jī)保護(hù)方案框圖。 ? RJGT102采用了SHA256對(duì)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(chǎng)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。 一、 加密算法強(qiáng)度高 8字節(jié)Key（可動(dòng)態(tài)更換），8字節(jié)UID，8字節(jié)隨機(jī)數(shù)，32字節(jié)關(guān)鍵數(shù)據(jù)，512bit數(shù)據(jù)源，不可以從消息摘要中復(fù)原信息，兩個(gè)不同的消息不會(huì)產(chǎn)生同樣的消息摘要，修改消息中的一個(gè)比特即會(huì)引起雪崩效應(yīng)，輸出32字節(jié)報(bào)文摘要（MAC）。
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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(jī)電流，既能保持內(nèi)部RTC的正常計(jì)時(shí)，又能保持SRAM數(shù)據(jù)不變，該性能可大大減小系統(tǒng)對(duì)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(shí)鐘樹的方式關(guān)閉時(shí)鐘來實(shí)現(xiàn)不同需求的功耗。一般情況下使用內(nèi)部低速時(shí)鐘就可以完成對(duì)外部中斷的響應(yīng)，同時(shí)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(shí)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(gè)時(shí)鐘源：內(nèi)部高速時(shí)鐘、內(nèi)部低速時(shí)鐘、外部高速時(shí)鐘和外部低速時(shí)鐘。RJM8L151的時(shí)鐘控制模塊將這幾個(gè)時(shí)鐘源通過靈活的配置分頻實(shí)現(xiàn)不同的功耗和性能需求。輔助系統(tǒng)時(shí)鐘可以使用內(nèi)部低速時(shí)鐘或外部低速時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，主系統(tǒng)時(shí)鐘提供給RJM8L151的CPU，子系統(tǒng)時(shí)鐘為外設(shè)提供給時(shí)鐘源。多樣的時(shí)鐘資源可以降低系統(tǒng)消耗，輔助系統(tǒng)時(shí)鐘在保持低功耗的同時(shí)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(shí)鐘，不僅可以省去一個(gè)外部的高速晶振，同時(shí)可以快速喚醒MCU來降低功耗。
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RJM8L151有4個(gè)時(shí)鐘源：內(nèi)部高速時(shí)鐘、內(nèi)部低速時(shí)鐘、外部高速時(shí)鐘和外部低速時(shí)鐘。RJM8L151的時(shí)鐘控制模塊將這幾個(gè)時(shí)鐘源通過靈活的配置分頻實(shí)現(xiàn)不同的功耗和性能需求。輔助系統(tǒng)時(shí)鐘可以使用內(nèi)部低速時(shí)鐘或外部低速時(shí)鐘實(shí)現(xiàn)低功耗的要求，主系統(tǒng)時(shí)鐘提供給RJM8L151的CPU，子系統(tǒng)時(shí)鐘為外設(shè)提供給時(shí)鐘源。多樣的時(shí)鐘資源可以降低系統(tǒng)消耗，輔助系統(tǒng)時(shí)鐘在保持低功耗的同時(shí)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(shí)鐘，不僅可以省去一個(gè)外部的高速晶振，同時(shí)可以快速喚醒MCU來降低功耗。 RJM8L151設(shè)計(jì)了豐富的定時(shí)模塊，包括2個(gè)16位基本定時(shí)器，1個(gè)16位通用定時(shí)器支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能。2個(gè)16位高級(jí)定時(shí)器除了支持輸入捕獲/輸出比較/PWM輸出功能，還支持12對(duì)互補(bǔ)PWM輸出。1個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘RTC模塊，產(chǎn)生年、月、日、時(shí)、分、秒，并有自動(dòng)閏年補(bǔ)償功能，采用外部32.768kHz晶振提供時(shí)鐘可使計(jì)時(shí)誤差更小。RJM8L151內(nèi)嵌15位窗口看門狗定時(shí)器，采用系統(tǒng)時(shí)鐘計(jì)時(shí)，溢出時(shí)可產(chǎn)生中斷或復(fù)位信號(hào)，待機(jī)模式下停止計(jì)數(shù)。 RJM8L151單片機(jī)的開發(fā)環(huán)境是Keil uVision4。Keil是全球領(lǐng)先的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)工具供應(yīng)商，uVision4是C/C++編譯器和調(diào)試器的集成開發(fā)環(huán)境（IDE）的第4版本，其中的Keil C51支持RJM8L151的開發(fā)調(diào)試，該環(huán)境集編輯，編譯，仿真于一體，支持匯編和C語言的程序設(shè)計(jì)。 RJM8L151系列MCU配備了高效的在線仿真器和下載器，既可以方便前期開發(fā)調(diào)試又為后期生產(chǎn)安裝提供了方便。RJM8L151支持標(biāo)準(zhǔn)JTAG下載和調(diào)試，可以不使用仿真器，用離線編程器就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)存Flash的修改，提高了批量燒錄的效率，也為程序升級(jí)維護(hù)提供了方便。
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基于RJM8L151的門磁報(bào)警器解決方案 NB-IoT智能門磁報(bào)警器是一種基于物聯(lián)網(wǎng)傳輸技術(shù)的安防產(chǎn)品，主要用于探測(cè)門、窗、抽屜等物體是否被非法打開或移動(dòng)。此次方案采用無線通信設(shè)計(jì)，可連接電信、移動(dòng)NB-IoT等網(wǎng)絡(luò)，可通過NB-IoT無線網(wǎng)絡(luò)將報(bào)警信息上傳到云端管理平臺(tái)，在疫情防護(hù)、居家隔離和防盜報(bào)警等方面得到廣泛的應(yīng)用。 應(yīng)用簡(jiǎn)介 門磁報(bào)警系統(tǒng)通過磁簧感應(yīng)原理，用于監(jiān)控各類門、窗的開關(guān)狀態(tài)，通過NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)將信號(hào)傳輸?shù)铰?lián)網(wǎng)中心監(jiān)控服務(wù)平臺(tái)，同時(shí)系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)向相關(guān)人員發(fā)送短信和撥打電話通知，以及手機(jī)APP和微信推送報(bào)警信息，從而防止非法侵入，捍衛(wèi)人身財(cái)產(chǎn)安全