探秘RJGT105加密芯片：功能、特性與應(yīng)用全解析

在電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域，加密芯片的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，它為設(shè)備的數(shù)據(jù)安全提供了有力保障。今天，我們就來(lái)深入了解一下武漢瑞納捷半導(dǎo)體有限公司推出的RJGT105加密芯片，看看它有哪些獨(dú)特的功能和特性。

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一、芯片簡(jiǎn)介

1. 功能介紹

RJGT105是一款集成了256 Byte EEPROM（包含16 Byte的密鑰和8 Byte的UID）的加密芯片，它執(zhí)行RC4算法，可與MCU通過(guò)RSD單線串行接口通信，還支持計(jì)次功能。這使得它在數(shù)據(jù)安全和設(shè)備管理方面具有很大的優(yōu)勢(shì)。

2. 產(chǎn)品特點(diǎn)

• 高性能防復(fù)制：能有效防止芯片被復(fù)制，保障數(shù)據(jù)安全。
• RC4加密認(rèn)證算法：提供可靠的加密認(rèn)證機(jī)制。
• RSD單線總線協(xié)議：標(biāo)準(zhǔn)速率20Kbps，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，節(jié)省I/O資源，便于總線擴(kuò)展和維護(hù)。
• EEPROM存儲(chǔ)單元：可用于寫(xiě)入用戶自定義數(shù)據(jù)，存儲(chǔ)大小為256 Byte，共16頁(yè)，每頁(yè)16 Byte。
• 密鑰和UID：擁有16 Byte密鑰和8 Byte UID，增強(qiáng)了數(shù)據(jù)的安全性。
• 寫(xiě)保護(hù)功能：可以對(duì)用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)加寫(xiě)保護(hù)，防止數(shù)據(jù)被非法修改。
• 硬件真隨機(jī)數(shù)：支持4 Byte獨(dú)立硬件真隨機(jī)數(shù)，增加了加密的隨機(jī)性。
• 計(jì)數(shù)功能：支持計(jì)數(shù)功能，計(jì)數(shù)到閾值后，芯片功能指令全部失效，可用于設(shè)備的使用次數(shù)限制。
• 低功耗：正常工作功耗<1.5 mA，低功耗模式功耗<300 nA，工作電壓范圍為2.4V - 5.5V，適合多種應(yīng)用場(chǎng)景。
• 封裝類(lèi)型多樣：提供DFN6和SOT23 - 3兩種封裝類(lèi)型，滿足不同的設(shè)計(jì)需求。

3. 系統(tǒng)框圖

RJGT105包括模擬模塊（OSC、EEPROM、復(fù)位模塊）和數(shù)字邏輯模塊。FSM_CTRL是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，根據(jù)RSD指令流程，進(jìn)行RC4運(yùn)算和EEPROM讀寫(xiě)等操作。

4. 芯片管腳功能

不同封裝的管腳有不同的配置，DFN6封裝和SOT23 - 3封裝的管腳各有特點(diǎn)。主要管腳包括RSD（RSD數(shù)據(jù)管腳、芯片電源電壓）、GND（芯片電源GND）、VCAP（外部電容管腳）和NC（空閑引腳）。

5. 典型應(yīng)用電路

在應(yīng)用電路中，MCU與RJGT105管腳的配置，輸出模式須配置為推挽輸出，不能配置為開(kāi)漏輸出，而且其驅(qū)動(dòng)電流能力至少1.5mA。推薦R0 = 2.2 KΩ，C0 = 4.7 uF。

二、寄存器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)

1. 內(nèi)部寄存器描述

RJGT105有多個(gè)內(nèi)部寄存器，如BUFF（16 Byte數(shù)據(jù)暫存器）、DEST_ADDR（EEPROM目的頁(yè)地址）、CMD（命令寄存器）、ES（狀態(tài)寄存器）、COUNT_VAL（當(dāng)前計(jì)次值）、COUNT_TH（計(jì)次閾值）和VERSION（版本號(hào)）等。不同的寄存器有不同的功能和操作指令，例如CMD寄存器的不同值可以實(shí)現(xiàn)寫(xiě)、讀、隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生、EEPROM片擦除等操作。

2. EEPROM存儲(chǔ)描述

EEPROM存儲(chǔ)區(qū)分為多個(gè)區(qū)域，包括KEY（16 Byte密鑰）、UID（8 Byte UID）、用戶數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)（PAGE0 - PAGEA）、保留區(qū)（RSV）、計(jì)次閾值存儲(chǔ)區(qū)（CNT_TH）、寫(xiě)保護(hù)控制區(qū)（PRT_KEY、PRT_CTRL）和功能模式選擇區(qū)（MODE_SEL）。不同區(qū)域有不同的讀寫(xiě)權(quán)限和特性，例如KEY在任何情況下都不可讀，寫(xiě)保護(hù)控制區(qū)可以控制KEY和UID的寫(xiě)保護(hù)以及計(jì)次自毀功能等。

3. EEPROM出廠數(shù)據(jù)表

EEPROM出廠時(shí)各區(qū)域有默認(rèn)的數(shù)據(jù)，如KEY和UID區(qū)域初始值為AA，功能控制區(qū)（FUNCTRL）初始值為5A。

三、RSD接口

1. RSD特性

RSD采用單根信號(hào)線，既傳輸時(shí)鐘又傳輸數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)傳輸是雙向的。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉、節(jié)省I/O資源、便于總線擴(kuò)展和維護(hù)等眾多優(yōu)點(diǎn)。RJGT105需要嚴(yán)格的協(xié)議來(lái)保證數(shù)據(jù)完整性，該協(xié)議在一根線上定義了五種類(lèi)型的信號(hào)：幀同步信號(hào)SYNC、寫(xiě)0、寫(xiě)1、讀0和讀1，能以標(biāo)準(zhǔn)速度20Kbps通信。

2. RSD信號(hào)時(shí)序

RSD信號(hào)時(shí)序包括幀同步信號(hào)SYNC、寫(xiě)時(shí)序圖和讀時(shí)序圖，其中維持高的時(shí)間應(yīng)小于1s。

四、操作命令

RJGT105共有2種命令格式，即RSD寫(xiě)命令格式和RSD讀命令格式。寫(xiě)命令格式為SYNC 110_XXXXX DATA1 DATAN，讀命令格式為SYNC 101XXXXX DATA1 DATAN，其中XXXXX為內(nèi)部寄存器地址。

五、加密原理圖

主機(jī)輸入的4 Byte初始向量和TRNG中的4 Byte隨機(jī)數(shù)處理后，作為RC4加密引擎的輸入，RC4加密引擎使用EEPROM的16 Byte密鑰對(duì)輸入數(shù)據(jù)加密，輸出8 Byte MAC值。

六、EEPROM初始化和認(rèn)證流程

1. 初始化流程圖

EEPROM初始化有特定的流程，通過(guò)該流程可以對(duì)芯片進(jìn)行初始化設(shè)置。

2. 主機(jī)認(rèn)證流程圖

主機(jī)認(rèn)證流程確保主機(jī)與芯片之間的通信安全，驗(yàn)證雙方的身份。

3. 從機(jī)認(rèn)證寫(xiě)流程

從機(jī)認(rèn)證寫(xiě)流程用于在認(rèn)證的情況下向芯片寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

4. 從機(jī)認(rèn)證讀流程

從機(jī)認(rèn)證讀流程用于在認(rèn)證的情況下從芯片讀取數(shù)據(jù)。

七、低功耗

RJGT105檢測(cè)RSD總線上持續(xù)3秒高電平后，進(jìn)入低功耗模式，低功耗模式下內(nèi)部掉電停止工作，在總線發(fā)送低電平準(zhǔn)備工作時(shí)，RJGT105被喚醒。進(jìn)入低功耗時(shí)，RSD需要拉高至少3s；退出低功耗時(shí)，RSD需要拉低至少220us。

八、電氣特性

1. 電氣參數(shù)表

包括RSD上拉供電電壓、上拉電阻、外接電容、輸入負(fù)載電流、輸入低電壓、輸入高電壓、上升邊沿的暫停時(shí)間、環(huán)境溫度、起始幀信號(hào)低電平時(shí)間、進(jìn)入休眠的時(shí)間、退出低功耗的時(shí)間、寫(xiě)0和寫(xiě)1低電平時(shí)間、讀低電平時(shí)間等參數(shù)。

2. EEPROM操作特性

包括寫(xiě)頁(yè)電流、寫(xiě)一頁(yè)數(shù)據(jù)的時(shí)間、讀一頁(yè)數(shù)據(jù)的時(shí)間、認(rèn)證寫(xiě)一頁(yè)數(shù)據(jù)的編程時(shí)間、認(rèn)證讀一頁(yè)數(shù)據(jù)的時(shí)間、寫(xiě)/擦除次數(shù)限制和數(shù)據(jù)保留時(shí)間等參數(shù)。

3. 電敏感特性

包括靜電放電電壓（HBM、MM、CDM）和LatchUp等參數(shù)，反映了芯片的抗靜電和抗干擾能力。

九、封裝尺寸

RJGT105提供DFN6和SOT23 - 3兩種封裝類(lèi)型，文檔中詳細(xì)給出了兩種封裝的尺寸參數(shù)，方便工程師進(jìn)行設(shè)計(jì)。

十、訂貨信息

器件型號(hào)有RJGT105D6（DFN6封裝）和RJGT105T3（SOT23 - 3封裝），耐溫范圍均為 - 40℃ - 85℃。

十一、版本修訂

當(dāng)前版本為V1.0，發(fā)布于2022.07.18，為初版。

RJGT105加密芯片以其豐富的功能、出色的特性和多樣化的應(yīng)用場(chǎng)景，為電子工程師在數(shù)據(jù)安全和設(shè)備管理方面提供了一個(gè)優(yōu)秀的解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，工程師們可以根據(jù)具體需求，充分利用該芯片的優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)出更加安全、可靠的電子設(shè)備。你在使用加密芯片時(shí)遇到過(guò)哪些問(wèn)題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見(jiàn)解。