北辰超低功耗MCU公司
發(fā)布時(shí)間：2023-12-21 01:45:16
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武漢瑞納捷推出的RJM8L151系列低功耗MCU，在煙霧報(bào)警器上得到廣泛應(yīng)用，相較于其它品牌的單片機(jī)有如下特點(diǎn)： 1. RJM8L151自帶AES128加密算法器 煙感通過LoRa無線通訊與后臺完成數(shù)據(jù)交互，相應(yīng)的協(xié)議中要求使用AES128算法，常見的方案是通過軟件去實(shí)現(xiàn)，會占用一定的FLASH代碼空間，同時(shí)軟件算法較硬件運(yùn)行耗時(shí)較長，占用CPU資源，同時(shí)也增加了功耗； 2. RJM8L151內(nèi)置有真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器 煙感會定時(shí)與后臺交互數(shù)據(jù)，通過隨機(jī)數(shù)設(shè)置錯開各個設(shè)備與后臺的交互時(shí)間，避免出現(xiàn)信道冗堵的情況。事實(shí)上常見的方案是通過偽隨機(jī)數(shù)去實(shí)現(xiàn)，由于種子一樣，會出現(xiàn)有個多個設(shè)備同時(shí)與后臺交互數(shù)據(jù)的現(xiàn)象，真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器杜絕了此類情況的發(fā)生； 3. 寬泛的工作電壓 RJM8L15的工作電壓范圍在1.62V-5.5V，在電池電壓較低的情況下還能繼續(xù)工作，電池得到有效利用，延長產(chǎn)品使用時(shí)間； 4. 低功耗，休息狀態(tài)下不用喚醒 深度休眠狀態(tài)下功耗在350nA以下，能定時(shí)喚醒，中途不用喂看門狗，有效保證報(bào)警器工作5年以上。
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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(shí)系統(tǒng)、事件驅(qū)動功能、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(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”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、哪些非即時(shí)啟動的。某些 MCU 具有雙級時(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(dú)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(shí)現(xiàn)，任何單位和個人都可以使用國密算法來保護(hù)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(jìn)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(jìn)行解密。通過對私鑰進(jìn)行橢圓曲線運(yùn)算可以生成公鑰，而由于橢圓曲線的特點(diǎn)，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(jìn)行身份認(rèn)證，也就是我們熟知的數(shù)字簽名與驗(yàn)簽，通過私鑰的私密性來實(shí)現(xiàn)身份的性和合法性。
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1、全功能智能門鎖：是指集成了指紋開鎖、刷卡開鎖、密碼按鍵開鎖、手機(jī)藍(lán)牙開鎖、NB遠(yuǎn)程開鎖以及機(jī)械鑰匙開鎖等幾種開鎖方式的智能門鎖。 2、由于集成了全部的開鎖方式，只用一顆MCU的設(shè)計(jì)方案很難滿足系統(tǒng)需求。因此，誕生了額外增加一顆低成本的MCU作為輔助控制器的解決方案。于是，瑞納捷電子的低功耗低成本MCU主控芯片RJM8L303就成為了首選。如下圖所示，全功能智能門鎖采用了雙MCU設(shè)計(jì)方案，其中nRF51822作為主控MCU，RJM8L303作為輔助MCU。