寶山城工業(yè)園加密芯片公司
發(fā)布時(shí)間：2022-11-29 02:03:29
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隨著社會(huì)發(fā)展向著數(shù)字化和信息化邁進(jìn),人們工作交流的方式正與時(shí)俱進(jìn)的朝著越來越智能的方向發(fā)展，高清視頻會(huì)議正應(yīng)網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的進(jìn)步開始了領(lǐng)銜會(huì)議通信的發(fā)展時(shí)期，給用戶帶來了的更高品質(zhì)的服務(wù)體驗(yàn)。高清視頻會(huì)議終端產(chǎn)品是高清視頻會(huì)議實(shí)現(xiàn)的重要組成部分，下圖是基于RJGT102的視頻會(huì)議終端的保護(hù)方案框圖。 ? 由于DSP處理器的核心代碼是放在外部的NOR Flash中保存，NOR Flash沒有任何防盜措施，很容易別外人讀取。據(jù)統(tǒng)計(jì)，企業(yè)每年因?yàn)楸I版軟件和硬件導(dǎo)致的收益損失超過數(shù)百億美元。在大眾創(chuàng)業(yè)、萬眾創(chuàng)新的時(shí)代中，無論是打印機(jī)、智能終端、醫(yī)療設(shè)備、無人機(jī)、廣告機(jī)企業(yè)，還是熱門的消費(fèi)電子企業(yè)，或者是打印機(jī)耗材、醫(yī)療耗材、電池和配件企業(yè)，他們投入了大量的時(shí)間、精力和資金用于核心技術(shù)的研發(fā)。但是這些核心技術(shù)往往都放在沒有保護(hù)措施的普通MCU里，很容易被外人盜取和抄襲，給企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。 如何才能保護(hù)企業(yè)的核心技術(shù)——MCU固件呢？主要考慮3種情況，采用軟硬件同時(shí)加密的方式，保證產(chǎn)品必須使用公司的核心固件才能正常運(yùn)行。第二，將公司的核心固件存放在加密存儲(chǔ)器中。第三，在核心固件升級(jí)過程中進(jìn)行加密。 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。
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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。我們在選擇合適的超低功耗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，并不像對比數(shù)據(jù)表前面的數(shù)據(jù)那么簡單。我們必須詳細(xì)對比 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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物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時(shí)代的來臨，萬物互聯(lián)。與其它的很多行業(yè)一樣，在物聯(lián)網(wǎng)迅速發(fā)展的同時(shí)，安全問題也伴隨而生。越來越多的物聯(lián)網(wǎng)及互聯(lián)網(wǎng)OT設(shè)備向以IP為主的IT世界轉(zhuǎn)型，IoT的增長速度遠(yuǎn)超過網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品的迭代速度。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，全球?qū)⒂?70億終端，其中100億 活躍于企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。而企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全產(chǎn)品仍然以防火墻、入侵檢測、殺毒軟件“老三樣”為主，物聯(lián)網(wǎng)IoT安全產(chǎn)品寥寥無幾。目前物聯(lián)網(wǎng)終端面臨的安全形勢不容樂觀，安全事件層出不窮，而且一次比一次規(guī)模大，影響深遠(yuǎn)。 像智能家居，智能搖控器、互聯(lián)網(wǎng)端點(diǎn)設(shè)備、煙感偵測裝置等lot產(chǎn)品都是電池供電應(yīng)用，這些產(chǎn)品會(huì)用到低功耗mcu。大多mcu 芯片廠商都能提供低功耗低功耗產(chǎn)品，但是選擇一款適合您自己應(yīng)用的芯片并非易事，特別是涉及到lot產(chǎn)品終端安全方面，很多廠家的mcu都顯得無能為力。目前市場中絕大部分mcu在設(shè)計(jì)時(shí)僅僅考慮mcu產(chǎn)品功能應(yīng)用，并未考慮安全問題。若需對LOT終端產(chǎn)品進(jìn)行保護(hù)，需外加一個(gè)SE安全單元，無形增加了客戶的產(chǎn)品硬件成本。
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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。 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(dá)1MSPS，支持外部參考電壓輸入。 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)。
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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(huì)消耗功率，而且控制輪詢間隔也需要定時(shí)器，其會(huì)消耗附加電流。相比而言，在具備中斷情況下，CPU 可以在整個(gè)過程中保持睡眠狀態(tài)，只有按下按鈕時(shí)才激活。 在選擇低功率 MCU時(shí)，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(jì)時(shí)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(jì)時(shí)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(shí)單獨(dú)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力，換言之，更重要的是自動(dòng)啟動(dòng)或關(guān)閉外設(shè)的能力。A/D 轉(zhuǎn)換器就是一個(gè)例子，其在完成一次轉(zhuǎn)換后可以自動(dòng)關(guān)閉。另外，某些 MCU 正在引入直接存儲(chǔ)器存取功能，其可以在無需 CPU 干預(yù)情況下自動(dòng)處理數(shù)據(jù)。 最后，我們常常會(huì)誤解 mcu 處理效率。大家通常會(huì)認(rèn)為 16 位 MCU需要兩倍于 8 位 MCU的內(nèi)存，但是一個(gè) 16 位架構(gòu)實(shí)際上需要比 8 位架構(gòu)要少一些的代碼，而 16 位 MCU 一般會(huì)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(jì)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(gè)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(shí)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(xiàng)耗時(shí)、棘手的工作。如果花費(fèi)一些時(shí)間來了解可用產(chǎn)品選項(xiàng)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(jì)。