鶴山超低功耗MCU公司
發(fā)布時間：2024-02-27 01:34:30
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鑒于物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備對功耗和安全問題的迫切需求，瑞納捷電子推出了RJM8L151系列是超低功耗安全MCU，非常適用于電池供電的物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備。RJM8L151系列不僅具備出色的運(yùn)行和待機(jī)功耗表現(xiàn)，還內(nèi)置了硬件真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和AES/DES/SM4硬件加密引擎。集成12位高精度逐次逼近型ADC和2通道的多功能比較器，對物聯(lián)網(wǎng)傳感器的高精度、實時檢測極為有益。RJM8L151豐富的外圍接口使擴(kuò)展各種通信模塊、功能模塊更加方便。RJM8L151基于增強(qiáng)型哈佛架構(gòu)的CPU內(nèi)核和多級流水線指令系統(tǒng)，相同時鐘頻率的處理性能是傳統(tǒng)8051的3倍，采用Keil uVision或IAR集成開發(fā)環(huán)境開發(fā)調(diào)試應(yīng)用代碼。RJM8L151系列安全MCU的硬件框圖如圖2所示。 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0.35uA的待機(jī)電流，既能保持內(nèi)部RTC的正常計時，又能保持SRAM數(shù)據(jù)不變，該性能可大大減小系統(tǒng)對電池容量尺寸的要求。RJM8L151具有6種電源管理模式，通過裁剪時鐘樹的方式關(guān)閉時鐘來實現(xiàn)不同需求的功耗。一般情況下使用內(nèi)部低速時鐘就可以完成對外部中斷的響應(yīng)，同時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。
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模擬信號處理單元完成對光電二級管采集信號的處理，包括信號轉(zhuǎn)換、采樣保持、放大、濾波和補(bǔ)償?shù)裙δ堋Ｓ捎诠怆姸O管輸出的信號是電流信號，先要轉(zhuǎn)換成電壓信號才能被后續(xù)電路處理。而且光電二極管工作在反向偏置狀態(tài)，其結(jié)電阻較大，輸出電流較小。所有要選用輸入阻抗較高的運(yùn)算放大器做為I/V轉(zhuǎn)換的TIA。 電流-電壓變換電路輸出的是兩種光分時復(fù)用的信號，要將兩種光的信號分離就要用兩路獨立的采樣保持電路，用RJM8L151的GPIO來控制和切換兩路采樣保持電路，并且要與LED驅(qū)動脈沖的控制脈沖同步。 由于分離出來的交流信號非常微弱，為了消除直流分量和高頻干擾，電路中采用帶通濾波器處理紅光和紅外信號。帶通濾波器由高通和低通兩部分組成，其中高通部分采用RC濾波網(wǎng)絡(luò)來濾除直流分量，其截至頻率設(shè)置為0.23Hz。低通部分采用二階低通濾波電路，其截至頻率為0.48Hz。
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家用可燃?xì)怏w報警器的系統(tǒng)設(shè)計以微控制器為核心，配合傳感器采樣電路、聲光報警電路等外圍電路完成氣體濃度的采集、數(shù)據(jù)處理、故障檢測和聲光報警等功能，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如上圖所示。報警器實時監(jiān)測空氣中危險氣體含量，并在報警狀態(tài)下輸出聲光報警，驅(qū)動外聯(lián)控制設(shè)備。本系統(tǒng)選用了瑞納捷電子設(shè)計的低功耗物聯(lián)網(wǎng)安全MCU—RJM8L151C8T6，其內(nèi)置64KB Flash存儲器和8KB SRAM，LQFP48封裝。整個系統(tǒng)的硬件電路部分包括：MCU電路、電源電路、按鍵電路、實時時鐘電路、氣體檢測電路、聲光報警電路、無線數(shù)據(jù)傳輸電路等。 傳感器檢測電路的主要作用是將所檢測氣體濃度的變化轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的電信號，并將其傳送給單片機(jī)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，為后續(xù)電路的數(shù)據(jù)分析、處理做準(zhǔn)備。信號采集電路直接關(guān)系到后面的數(shù)據(jù)處理部分，在整個系統(tǒng)中起到很重要的作用，這就要求其采樣電路的結(jié)構(gòu)設(shè)計要盡可能簡單，干擾盡可能小，能夠真實準(zhǔn)確地檢測出相應(yīng)氣體的濃度變化。 RJM8L151C8T6負(fù)責(zé)整個報警器系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理、分析和報警邏輯的判斷，是報警器系統(tǒng)設(shè)計中的重要元器件，RJM8L151C8T6具有高速、低功耗、低成本的特點，非常符合該設(shè)計需求。
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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，這樣也會被搞芯片破解的人，輕而易舉的改動主控芯片的二進(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。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，且具有優(yōu)秀的軟硬結(jié)合認(rèn)證機(jī)制。
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由武漢瑞納捷電子研發(fā)生產(chǎn)的RJMU401國密安全芯片采用業(yè)內(nèi)領(lǐng)先的低功耗高效率32位安全處理器SC100內(nèi)核，內(nèi)置8K ROM及550KB Flash存儲容量，支持ISO7816、SWP、UART及SPI接口，具有完備的安全防護(hù)，如頻率檢測功能、抗SPA/DPA/EMA/DEMA攻擊、防篡改檢測電路等措施，防止外部惡意攻擊，保護(hù)芯片數(shù)據(jù)安全。 芯片支持SPI、UART和ISO7816等多種接口通信，內(nèi)置大容量的ROM、SRAM以及Flash存儲器，可根據(jù)用戶命令完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲、密鑰生成以及加解密等操作，能夠滿足復(fù)雜操作系統(tǒng)以及應(yīng)用程序開發(fā)的需求。 這并不是一次簡單的芯片認(rèn)證，而是整個行業(yè)對瑞納捷電子產(chǎn)品技術(shù)和自身實力的一種認(rèn)可。該證書的獲得，為瑞納捷電子助力行業(yè)應(yīng)用又添利器。RJMU401現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于車載T-BOX、智能鎖、燃?xì)獗淼仁袌?，這次認(rèn)證為公司在2020年的市場發(fā)展打下了堅實的基礎(chǔ)。
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IO口的上下拉電阻消耗電流這一因素相對比較明顯，下邊咱來說一個不明顯的因素：IO口與外部IC相連時的電流消耗。假如某個IO口自帶上拉，而此與IO相連的IC引腳偏偏是自帶下拉的，那么無論這個引腳處于什么樣的電平輸出，都不可避免的產(chǎn)生一定的電流消耗。所以凡是遇見這一類的情況，首先需要閱讀外設(shè)IC的手冊，確定好此引腳的的狀態(tài)，做到心中有數(shù);然后在控制MCU睡眠之前，設(shè)置好MCU的IO口的上下拉模式及輸入輸出狀態(tài)，要保證一絲兒電流都不要被它消耗掉。 5、斷開調(diào)試器連接，不要被假象所迷惑 還有一類比較奇特，檢測出來的電流消耗很大，可實際結(jié)果是自己杞人憂天，什么原因呢?是因為在測試功耗的時候MCU還連接著調(diào)試器呢!這時候大部分電流就會被調(diào)試器給擄走，平白無故的讓工程師產(chǎn)生極度郁悶的心情。所以在測低功耗的時候，一定不要連接調(diào)試器，更不能邊調(diào)試邊測電流。 總結(jié)：MCU的低功耗設(shè)計是一個細(xì)致活，要養(yǎng)成良好的習(xí)慣，做到每添加一個功能都要重新驗證一下低功耗是否符合要求，這樣就可以隨時隨地干掉消耗功率的因素。如果把所有功能都設(shè)計好了才去考慮低功耗的問題，一個不小心，就可能要更改程序的架構(gòu)——即便如此也不一定能把功耗給徹底降下去。