探秘RJGT105加密芯片：功能、特性與應(yīng)用全解析

在電子設(shè)計領(lǐng)域，加密芯片的應(yīng)用越來越廣泛，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，看看它有哪些獨特的功能和特性。

文件下載：RJGT105D6.pdf

一、芯片簡介

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RSD單線串行接口通信，還支持計次功能。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。

2. 產(chǎn)品特點

• 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)證機制。
• RSD單線總線協(xié)議：標(biāo)準(zhǔn)速率20Kbps，結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，節(jié)省I/O資源，便于總線擴展和維護(hù)。
• EEPROM存儲單元：可用于寫入用戶自定義數(shù)據(jù)，存儲大小為256 Byte，共16頁，每頁16 Byte。
• 密鑰和UID：擁有16 Byte密鑰和8 Byte UID，增強了數(shù)據(jù)的安全性。
• 寫保護(hù)功能：可以對用戶數(shù)據(jù)存儲區(qū)加寫保護(hù)，防止數(shù)據(jù)被非法修改。
• 硬件真隨機數(shù)：支持4 Byte獨立硬件真隨機數(shù)，增加了加密的隨機性。
• 計數(shù)功能：支持計數(shù)功能，計數(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)用場景。
• 封裝類型多樣：提供DFN6和SOT23 - 3兩種封裝類型，滿足不同的設(shè)計需求。

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是整個系統(tǒng)的控制中心，根據(jù)RSD指令流程，進(jìn)行RC4運算和EEPROM讀寫等操作。

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。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，不能配置為開漏輸出，而且其驅(qū)動電流能力至少1.5mA。推薦R0 = 2.2 KΩ，C0 = 4.7 uF。

二、寄存器和數(shù)據(jù)存儲

1. 內(nèi)部寄存器描述

RJGT105有多個內(nèi)部寄存器，如BUFF（16 Byte數(shù)據(jù)暫存器）、DEST_ADDR（EEPROM目的頁地址）、CMD（命令寄存器）、ES（狀態(tài)寄存器）、COUNT_VAL（當(dāng)前計次值）、COUNT_TH（計次閾值）和VERSION（版本號）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現(xiàn)寫、讀、隨機數(shù)產(chǎn)生、EEPROM片擦除等操作。

2. EEPROM存儲描述

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

3. EEPROM出廠數(shù)據(jù)表

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

2. RSD信號時序

RSD信號時序包括幀同步信號SYNC、寫時序圖和讀時序圖，其中維持高的時間應(yīng)小于1s。

四、操作命令

RJGT105共有2種命令格式，即RSD寫命令格式和RSD讀命令格式。寫命令格式為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

主機輸入的4 Byte初始向量和TRNG中的4 Byte隨機數(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，通過該流程可以對芯片進(jìn)行初始化設(shè)置。

2. 主機認(rèn)證流程圖

主機認(rèn)證流程確保主機與芯片之間的通信安全，驗證雙方的身份。

3. 從機認(rèn)證寫流程

從機認(rèn)證寫流程用于在認(rèn)證的情況下向芯片寫入數(shù)據(jù)。

4. 從機認(rèn)證讀流程

從機認(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，RJGT105被喚醒。進(jìn)入低功耗時，RSD需要拉高至少3s；退出低功耗時，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、上升邊沿的暫停時間、環(huán)境溫度、起始幀信號低電平時間、進(jìn)入休眠的時間、退出低功耗的時間、寫0和寫1低電平時間、讀低電平時間等參數(shù)。

2. EEPROM操作特性

包括寫頁電流、寫一頁數(shù)據(jù)的時間、讀一頁數(shù)據(jù)的時間、認(rèn)證寫一頁數(shù)據(jù)的編程時間、認(rèn)證讀一頁數(shù)據(jù)的時間、寫/擦除次數(shù)限制和數(shù)據(jù)保留時間等參數(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。

十、訂貨信息

器件型號有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優(yōu)秀的解決方案。在實際設(shè)計中，工程師們可以根據(jù)具體需求，充分利用該芯片的優(yōu)勢，設(shè)計出更加安全、可靠的電子設(shè)備。你在使用加密芯片時遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。