深圳加密芯片制造
發(fā)布時(shí)間：2023-10-16 01:48:08
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如何降低MCU的功耗 低功耗是MCU的一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)，比如某些可穿戴的設(shè)備，其攜帶的電量有限，如果整個(gè)電路消耗的電量特別大的話，就會(huì)經(jīng)常出現(xiàn)電量不足的情況，影響用戶體驗(yàn)。 平時(shí)我們?cè)谧霎a(chǎn)品的時(shí)候，基本的功能實(shí)現(xiàn)很簡(jiǎn)單，但只要涉及低功耗的問題就比較棘手了，比如某些可以低到微安級(jí)的MCU，而自己設(shè)計(jì)的低功耗怎么測(cè)都是毫安級(jí)的，電流竟然能夠高出標(biāo)準(zhǔn)幾百到上千倍，遇到這種情況千萬不要怕，只要認(rèn)真你就贏了。 下邊咱們仔細(xì)分析一下這其中的原因。 1、掐斷外設(shè)命脈——關(guān)閉外設(shè)時(shí)鐘 先說最直觀的，也是工程師都比較注意的方面，就是關(guān)閉MCU的外設(shè)時(shí)鐘，對(duì)于現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的大多數(shù)的MCU，其外設(shè)模塊都對(duì)應(yīng)著一個(gè)時(shí)鐘開關(guān)。只需要打開這個(gè)外設(shè)的時(shí)鐘，就可以正常的使用這個(gè)外設(shè)了，當(dāng)然，此外設(shè)也就會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的功耗;反之，如果想要讓這個(gè)外設(shè)不產(chǎn)生功耗，只需關(guān)閉它的時(shí)鐘即可。 2、讓工作節(jié)奏慢下來——時(shí)鐘不要倍頻 除了外設(shè)模塊功率消耗之外，還有一個(gè)功耗大戶需要注意一下，這就是PLL和FLL模塊。PLL和FLL主要是用來對(duì)原始的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行倍頻操作，從而提高系統(tǒng)的整體時(shí)鐘，相應(yīng)的，其功耗也會(huì)被提上去。所以在進(jìn)入低功耗之前，需要切換是種模式，旁路掉PLL和FLL模塊，從而盡可能的降低MCU的功耗，等到mcu喚醒之后再把時(shí)鐘切換回去。
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TM8L151/152、051、052系列MCU是意法半導(dǎo)體（簡(jiǎn)稱ST）2010年推出的8位超低功耗系列微控制器。該系列MCU經(jīng)過多年的市場(chǎng)推廣，已滲透到各個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域，深受廣大工程師和用戶的喜愛。其在便攜式消費(fèi)電子、物聯(lián)網(wǎng)終端產(chǎn)品上的年需求量已超5000萬顆，并以20%以上的年增長(zhǎng)率不斷增長(zhǎng)。然而ST的工廠產(chǎn)能有限，幾年擴(kuò)充的MCU產(chǎn)能主要針對(duì)STM32系列，面對(duì)客戶端對(duì)STM8L不斷增長(zhǎng)的旺盛需求，ST給出的解決方案是升級(jí)采用高成本的32位MCU方案！更改方案既給客戶增加了技術(shù)升級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)，又額外增加了研發(fā)成本和BOM成本。同時(shí)STM8L系列交期越拉越長(zhǎng)，從過去三年一遇的缺貨周期演變成現(xiàn)在的年年缺貨。尤其是新冠肺炎（COVID-19）在ST的大本營(yíng)意大利和法國(guó)爆發(fā)后，導(dǎo)致工廠大面積停工停產(chǎn)。再加日本、馬來西亞等地區(qū)疫情的蔓延，導(dǎo)致半導(dǎo)體材料和晶圓供應(yīng)也受到嚴(yán)重影響，ST全線產(chǎn)品的交期至少12周以上。
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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(gè)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(gè)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(huì)被搞芯片破解的人，輕而易舉的改動(dòng)主控芯片的二進(jìn)制碼，跳過加密芯片運(yùn)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(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。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，且具有優(yōu)秀的軟硬結(jié)合認(rèn)證機(jī)制。
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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，但是選擇一款最適合您自己應(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，以便找到功耗最低的產(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。 在使 MCU 能夠達(dá)到電流預(yù)算的所有功能中，斷電模式最重要。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 是最常用的低功耗模式，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)。最后，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。