浦東新加密芯片廠家
發(fā)布時間：2023-10-22 01:47:24
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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，以便找到功耗最低的產(chǎn)品，這些功能包括：斷電模式、定時系統(tǒng)、事件驅(qū)動功能、片上外設(shè)、掉電檢測與保護、漏電流、處理效率。 在低功耗設(shè)計中，平均電流消耗往往決定電池壽命。例如，如果某個應(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） 會關(guān)閉 CPU，但是保持其他功能正常運轉(zhuǎn)。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時鐘功能。LPM3 是最常用的低功耗模式，只保持低頻率時鐘振蕩器以及采用該時鐘的外設(shè)運行。LPM3 通常稱為實時時鐘模式，因為它允許定時器采用低功耗 32768Hz 時鐘源運行，電流消耗低于 1uA，同時還可定期激活系統(tǒng)。最后，LPM4 完全關(guān)閉器件上的包括 RAM 存儲在內(nèi)的所有功能，電流消耗僅 100 毫微安。 時鐘系統(tǒng)是MCU功耗的關(guān)鍵。應(yīng)用可以每秒多次或幾百次進入與退出各種低功耗模式。進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，因為 CPU會在等待時鐘穩(wěn)定下來期間浪費電流。大多低功耗 mcu 都具有“即時啟動”時鐘，其可以在不到 10～20us 時間內(nèi)為 CPU 準(zhǔn)備就緒。但是，重要的是要明白哪些時鐘是即時啟動、哪些非即時啟動的。某些 MCU 具有雙級時鐘激活功能，該功能在高頻時鐘穩(wěn)定化過程中提供一個低頻時鐘（通常為32768Hz），其可以達到 1 毫秒。CPU 在大約 15us 時間內(nèi)正常運行，但是運行頻率較低，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 低頻比高頻時消耗更少的電流，但是并不足于彌補處理時間的差異。相比而言，某些 MCU 在 6 微秒時間內(nèi)就可以為 CPU 提供高速時鐘，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），而且可以實現(xiàn)即時啟動的高速串行通信。
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系列國密算法中每個算法都有其獨特的用途，有些用于大量數(shù)據(jù)的加解密，有些用于身份的認(rèn)證，有些用于防止數(shù)據(jù)被篡改。這些算法的安全性經(jīng)過大量的論證，并基于現(xiàn)代密碼學(xué)的原理，逐步公開算法的具體實現(xiàn)，任何單位和個人都可以使用國密算法來保護自己的信息安全，其中應(yīng)用多廣的是SM2、SM3、SM4算法。 SM2算法是一種基于橢圓曲線的非對稱密碼算法，即使用私鑰加密后的密文只能用對應(yīng)公鑰進行解密，反之使用公鑰加密的密文也只能用對應(yīng)的私鑰進行解密。通過對私鑰進行橢圓曲線運算可以生成公鑰，而由于橢圓曲線的特點，知道公鑰卻很難反推出私鑰，這就決定了SM2算法的安全性。SM2算法常見的應(yīng)用是進行身份認(rèn)證，也就是我們熟知的數(shù)字簽名與驗簽，通過私鑰的私密性來實現(xiàn)身份的性和合法性。
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如何降低MCU的功耗 低功耗是MCU的一項非常重要的指標(biāo)，比如某些可穿戴的設(shè)備，其攜帶的電量有限，如果整個電路消耗的電量特別大的話，就會經(jīng)常出現(xiàn)電量不足的情況，影響用戶體驗。 平時我們在做產(chǎn)品的時候，基本的功能實現(xiàn)很簡單，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的MCU，而自己設(shè)計的低功耗怎么測都是毫安級的，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)時鐘，對于現(xiàn)在市面上出現(xiàn)的大多數(shù)的MCU，其外設(shè)模塊都對應(yīng)著一個時鐘開關(guān)。只需要打開這個外設(shè)的時鐘，就可以正常的使用這個外設(shè)了，當(dāng)然，此外設(shè)也就會產(chǎn)生相應(yīng)的功耗;反之，如果想要讓這個外設(shè)不產(chǎn)生功耗，只需關(guān)閉它的時鐘即可。 2、讓工作節(jié)奏慢下來——時鐘不要倍頻 除了外設(shè)模塊功率消耗之外，還有一個功耗大戶需要注意一下，這就是PLL和FLL模塊。PLL和FLL主要是用來對原始的時鐘信號進行倍頻操作，從而提高系統(tǒng)的整體時鐘，相應(yīng)的，其功耗也會被提上去。所以在進入低功耗之前，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喚醒之后再把時鐘切換回去。
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物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時代的來臨，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，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，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)計時僅僅考慮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)品進行保護，需外加一個SE安全單元，無形增加了客戶的產(chǎn)品硬件成本。
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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、定時系統(tǒng)、事件驅(qū)動功能、片上外設(shè)、掉電檢測與保護、漏電流、處理效率。 在低功耗設(shè)計中，平均電流消耗往往決定電池壽命。例如，如果某個應(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45.7u。 在使 MCU 能夠達到電流預(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） 會關(guān)閉 CPU，但是保持其他功能正常運轉(zhuǎn)。LPM1 與 LPM2 模式在禁用功能列表中增加了各種時鐘功能。LPM3 是常用的低功耗模式，只保持低頻率時鐘振蕩器以及采用該時鐘的外設(shè)運行。LPM3 通常稱為實時時鐘模式，因為它允許定時器采用低功耗 32768Hz 時鐘源運行，電流消耗低于 1uA，同時還可定期激活系統(tǒng)。LPM4 完全關(guān)閉器件上的包括 RAM 存儲在內(nèi)的所有功能，電流消耗僅 100 毫微安。
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RJM8L303是武漢瑞納捷電子技術(shù)有限公司推出的一款采用增強型80C51內(nèi)核，擁有8KB SRAM和128KB Flash存儲容量的低功耗安全MCU芯片。它具有快速中斷響應(yīng)，休眠和深度休眠模式。 芯片支持UART、SPI、I2C、GPIO、ISO7816、JTAG等數(shù)字通信接口；還支持13.56MHz無線接口，符合IOS14443 typeA標(biāo)準(zhǔn)，能實現(xiàn)無線數(shù)據(jù)傳輸。芯片內(nèi)置DES、3DES、國密SM4等三種加密算法，以及頻率安全探測器，用以保證芯片在非正常工作條件下的操作安全和數(shù)據(jù)安全。 另外，為了滿足某些應(yīng)用中安全交易流程的需要，芯片還內(nèi)嵌了一個8位隨機數(shù)發(fā)生器。該隨機數(shù)發(fā)生器是采用數(shù)字振蕩環(huán)方式設(shè)計的真隨機數(shù)發(fā)生器，符合國家密碼安全管理局《隨機性檢測規(guī)范》的相關(guān)要求，通過了隨機數(shù)測試國際標(biāo)準(zhǔn) FIPS 140-2和NIST SP800-22標(biāo)準(zhǔn)測試。