芯片

随着双碳政策的推行及消费升级,越来越多的企业和家庭逐渐倾向于采购绿色、节能、低碳的打印设备。热敏打印机由于具备低耗材需求、便携轻巧、后期维护成本低等特点而备受市场关注。根据Smithers的数据显示,全球热敏打印机市场规模在2025年将达到423亿美元,到2027年则有望达到453亿美元。

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数据来源:Smithers《 2025/2027年热敏打印的未来》

热敏打印机与商业POS系统应用推广密切相关,在发展初期主要应用于商业/零售领域。随着电子信息化、自动化程度的提高,加上条码识别技术和餐饮外卖行业的发展,热敏打印机应用迅速扩展到工业/制造业、交通/运输、现代物流、商业、餐饮、彩票等行业。

热敏打印机原理

在打印头上安装半导体加热元件,控制打印机芯上的发热元件,通过电流将打印机接收的数据转换成位图数据,随后在打印头加热并接触热敏打印纸后,即可打印出需要的图案。

热敏打印机分类

根据热敏元件的排列方式:

■   列式热敏:属于早期产品,主要应用于对打印速度要求不高的场景。

■  行式热敏:20世纪90年代的技术,打印速度比烈式热敏快,目前业内速度可达到350mm/s甚至更高。

要实现高速热敏打印,除了选取高速热敏打印头外,还必须有相应的控制板与之配合才能实现。

极海2寸/3寸/4寸热敏打印机应用方案

极海热敏打印机应用方案主要由控制电路、步进电机驱动、热敏片、人机交互及外围电路组成。其中控制电路中的MCU用于动态处理图像字符和控制外围设备,MCU接收打印命令,随后将点阵数据通过SPI接口发送到打印头,完成数据转换,同时检测打印头温度,控制步进电机精确滚纸操作、按键等操作。

  • GW3323 2寸热敏蓝牙标签打印机应用方案

该方案极具性价比,一颗芯片即可实现手机蓝牙连接和热敏打印机控制,可应用于商超价格标签、家用标识类、工程线缆标识等场景;主控芯片具有丰富的接口资源与可靠的传输性,有效保障热敏打印机的稳定输出,且无需多次进行串口中断服务,支持ADC检测热敏电阻值判断是否需要过热保护,通过检标签光耦输出判断是否缺纸。

方案特点:

●  采用GW3323双模蓝牙5.2 无线MCU

●  蓝牙支持:Android、iOS

●  打印方式:直接热敏

●  分辨率:203dpi

●  打印速度:18mm/s

●  打印宽度:15~48mm

●  打印纸识别:支持NFC

●  供电:3.7V锂电池

●  超低功耗待机

●  支持蓝牙手机APP连接,方便编辑


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方案优势:

1.  高效传输速率,最大发射功率TX +9dBm,接受灵敏度-94dBm(2Mbit/s EDR)

2.  支持外挂 NFC芯片,实现打印机校对功能,更好的保证打印质量

3.  支持4路PWM,实现对进步电机的精准控制

4.  高速SPI 接口和精准的ADC功能,有效保障打印效果

5.  节省充电模块和蓝牙模块,降低bom成本

6.  主板面积小,降低PCB布线难度

7.  内置蓝牙协议栈,数据接收更快更稳定

8.  提供完善SDK,开发更轻松,不易出错

  • APM32E103VET6S 3寸热敏打印机方案

该方案主控采用APM32首款E系列工业级增强型APM32E103VET6S MCU,在APM32F103xE性能基础上,实现高主频、大容量、多接口的全面优化升级;增强型存储空间,满足用户更多开发应用需求;支持LQFP100封装;已通过IEC 60730软件安全认证。广泛应用于物流仓存标签打印、快递运单打印、商品价格标签、奶茶、珠宝标签、服装吊牌、食品合格证等。

方案特点:

●  蓝牙支持:双模蓝牙(Android、iOS)

●  打印方式:直接热敏

●  分辨率:203dpi

●  打印速度高达:100mm/s

●  打印宽度:15~72mm

●  UI :支持工作状态和电量显示

●  低功耗待机>15天


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方案优势:

1.  基于Arm® Cortex® -M3内核,支持Keil、IAR、Eclipse等主流IDE开发

2.  提供完善SDK,易于开发

3.  合封SDRAM,性价比更高

4.  支持矢量字体和内置多国语言点阵字体

5.  具备常用一维条码和二维条码打印功能

6.  兼容SPL/CPCL/ESC指令

  • 大川GS400 4寸桌面条码打印机方案

该方案主控采用大川GS400多核异构主控芯片,基于国产平头哥玄铁CPU双核架构,采用嵌入式SoC-eSE单元技术;拥有高效运算处理功能,可实时处理大量指令信息;外设资源丰富,适应性强,支持实时低功耗任务处理,可为用户提供更好的打印使用体验。适用于商超、餐饮、茶饮、烘焙、服装、物流等行业标签打印。

方案特点:

●  PC驱动支持:Win XP/7/8/10 Mac OS

●  打印方式:直接热敏

●  分辨率:203dpi

●  打印速度:50~152mm/s

●  打印宽度:20~108mm

●  打印长度:25~300mm

●  支持TSPL指令


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方案优势:

1.  使用单核即可实现更高性能的打印机,如工业条码打印机

2.  双核合封32Mbytes SDRAM,性价比更高

3.  应用领域更宽泛

4.  国产C-SKY内核,从容应对国际半导体环境的不稳定因素

极海工业级/车规级MCU资源丰富,支持多种主流开发环境,在热敏打印机应用开发上极为灵活,具有超高性价比。极海提供包括技术文档手册、SDK例程、DEMO板、调试量产工具等技术支持服务,可帮助客户最大程度简化设计,快速完成产品开发。

来源:Geehy极海半导体

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近年来,随着家电逐渐走向变频化和智能化,作为家电中非常重要的主控芯片MCU市场也出现了新的市场形势。很多传统家电更新升级,同时衍生出不少创新的家电产品,这不仅使家电MCU用量增加,同时对MCU的性能要求也更高,很多在MCU领域积累多年的国产MCU厂商也因此找到了新的机会点。

另外,又因受到全球贸易冲突及疫情影响,不少国内家电厂商也担心海外芯片断供风险,选择了国产替代。

根据统计了解,2021年主要家电MCU产量基本上被7个国家所包揽。从产量结构来看,市场占比最多分别是日本、德国、中国和美国。

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聚焦在国内,中国市场家电的MCU需求量从2017年的5.7亿颗增长到今年的约7亿颗。2022年白色家电MCU需求中,家用空调的需求量为4.3026亿颗,洗衣机为1.5314亿颗,而冰箱冰柜为1.087亿颗。虽然疫情给家电行业带来了一些影响,但整体来看并没有那么严重,加之MCU向32位转变,集群化越来越明显,家电产品功能越来越多,附加值的提升非常显著。

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尽管家电市场对MCU的需求量很大,但国内家电厂商多年来依赖于进口MCU芯片。早在2016年,空调、冰箱、洗衣机三大白电的芯片国产化占比不及2%,近几年随着国产MCU厂商的快速发展,技术和产品趋于成熟,在产品性能和可靠性方面也逐渐接近国际厂商的MCU产品。再加上国内整机厂商因为外部环境而开始寻求更多国产芯片替代方案以保障其元器件供应链安全,MCU国产替代进程加速。2019年国产MCU仅占比11.1%,2020年上升到12%,进入2021年,国产MCU占比迅速增加,占比达到17.4%,根据今年的不完全统计,2022年占比约22%,预测明年将达到27.2%。

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未来的家电芯片还需要什么?

未来家电会朝着高效能、智能化、网络化方向发展,家电设备对于更高端芯片的需求也对国产化芯片替代提出了新的挑战。从芯片的角度来看,智能化意味着需要更多的芯片,软件会更复杂,需要更大的存储空间。无论是更多的传感器,更高算力、更智能的处理器,还是可达成智能节能的功率与电源芯片,乃至多设备互联所需的通讯芯片。

现实中存在一个有趣的现象:智能空调普及率虽然在上升,但在线率还是比较低。但一些带有智能感知的、交互体验比较好的产品,比如语音交互,这类产品的在线率和活跃度非常高。语音空调在线活跃度是常规智能空调的10倍。

再比如:空调使用过程,能够根据负载情况、用户习惯,使用周期越久越节能、越符合用户使用习惯。这是智能化产品的价值体现。

特别随着人们生活水平的提高,对生活质量有着更高的追求,全屋智能也将会逐渐从国民家中普及开,无论是空调、净化器、加湿器、扫地机器人的互联互通,还是可穿戴体感设备与家居设备的互联互通。家电产品智能化升级换代的过程,芯片必将迎来新的挑战和机遇。

来源:雅全电子

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11月7日,国民技术发布新一代物联网安全芯片N32S003,并在深圳举行的ELEXCON 2022“第四届中国嵌入式技术大会”上进行推介,该芯片兼具高安全、小尺寸、高集成、易开发等特色,是一款高性价比物联网安全芯片。                         

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针对物联网市场的发展,国民技术持续创新并推出新一代N32S003物联网安全芯片,该产品采用32位内核,最高工作主频48MHz,最大内嵌64KB Flash和6KB SRAM,集成UART、I2C、SCD通信接口,内置主流密码算法硬件安全加速引擎,产品具有高安全、小尺寸、高集成、易开发等优势,特别适用于无线安全认证、电源安全认证、支付安全认证、耗材配件认证、智能表计安全、智能家居、智慧交通/车联网、智能穿戴安全认证等AIoT应用场景。

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N32S003产品优势特点

■ 高安全

产品通过EAL4+及国密二级高安全等级资质认证,具有存储加密、分区保护、电压异常检测、温度异常检测等多重安全防护机制,支持SM2、RSA、ECC、SM4、DES/3DES、AES、SM3/HASH等国密、国际密码算法,集成TRNG真随机数发生器,可适应不同应用场景下安全加密与认证需求。

■ 小尺寸

芯片采用DFN6(2mm*2mm)、DFN8(2mm*3mm)、SOP8(4.9mm*3.9mm)等小封装,满足小微体积物联网设备对物理空间的苛刻要求。

■ 高可靠

芯片具有1.8V~5.5V宽工作电压范围,抗静电ESD:±6KV(HBM模型),可适应各种恶劣工作环境。

■ 低功耗

支持多种低功耗管理模式,PD模式下芯片功耗小于0.5uA(典型值),支持物联网设备超长待机。

■ 易开发

外设接口灵活配置,IO管脚支持全映射功能,便于客户开发设计;可根据客户需求提供定制化固件支持,协助客户完成快速开发替换,大幅度降低开发周期。

便捷完善的开发支持

N32S003安全芯片现已量产并稳定供货,产品具有便捷和完善的开发生态支持:

■ 提供各种封装配置样片、开发评估板、开发及量产工具。

■ 提供完整的固件SDK和标准化认证固件,并可提供定制化固件支持。

■ 芯片配套资料齐全,包括:产品简介、数据手册、用户手册、硬件评估板、参考设计、使用指南等。

■ 全部文档资料可联系国民技术或各代理商获取。

来源:国民技术

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10月31日,美的工业技术旗下美仁半导体(美仁芯片)宣布截止2022年10月份MCU芯片MR88F001累计销量超过1000万颗,美仁芯片产品的稳定性与可靠性再次获得客户及市场认可。当下,随着我国家电智能化升级与“Z世代”消费者对消费电器互联功能的青睐,家电产业智能化趋势不断提速,而智能、数字化背后,则离不开家电芯片的支撑。

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美仁芯片致力于为家电企业提供高可靠、高性能、高稳定供货保障的芯片

作为国产家电芯片领域的先行者,成立于2018年的美仁芯片致力于为家电企业提供高可靠、高性能、高稳定供货保障的芯片。此次单颗芯片达成1000万颗销量,不仅成为美仁芯片发展的“里程碑”,更为后续产品的研发与推广,为我国芯片行业的升级迭代注入中坚力量。

近年来,受疫情及复杂的国内外市场环境影响,芯片国产化进程不断提速。在家电领域,家电MCU的研发、生产、推广应用呈现爆发式增长。如国产MCU凭借产品性能、技术服务等优势受到市场认可。

尤其在2022年上半年家电MCU芯片在市场波动情况下,美仁芯片仍实现MCU单颗累计销量超过1000万颗,主控、触控、变频等MCU芯片产品实现30多家客户批量供货,获得市场肯定。其中,包括触控应用MR86F002/005、主控应用MR88F001/002/005、变频应用MR82F001/82F002/82F003的八款量产产品,这不仅显示出美仁芯片雄厚的研发、生产、技术服务实力,更对我国家电行业芯片的整体实力与智能化升级迭代提供了有力支撑:

MR88F001单颗芯片累计销量超1000万

不仅体现出美仁芯片在广泛、多样的应用场景下产品性能依旧稳定,更显示出美仁芯片在供应保障上的强大能力,是家电客户值得信赖的伙伴;

0.9ppm失效率行业领先

美仁芯片具备行业领先的0.9ppm(百万分之零点九)失效率,遥遥领先于行业水平,强大的抗电磁干扰能力进一步提升家电运行的稳定性;

多场景运行稳定性验证

美仁芯片已通过主流厂商产品稳定性验证,MCU芯片已完成在大小家电,例如家用空调、洗衣机、冰箱、热水器、厨房用电器,以及暖通及楼宇等多场景测试,并进入量产销售阶段;

强大的供应链体系

凭借美的强大的供应链优势及在人工智能、芯片、传感器、大数据、云计算等领域的研究及卓越制造能力,美仁芯片在研发及供货上的稳定性与安全性有充分保障。

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美仁MCU芯片MR88F001累计销量超过1000万颗

除深耕家电领域,美仁芯片也正加大布局汽车与工业领域。伴随本土消费电子行业以及各产业数字化升级,MCU等芯片市场前景广阔。相信跨越单颗芯片销量“1000万颗”里程碑后,美仁芯片将在家电、汽车、工业领域为客户与市场带来更多惊喜。以“科技驱动万物”为愿景,美的工业技术及旗下美仁芯片将凭借“更智能、节能、可靠的”产品为中国芯片产业的发展、升级注入更多动力。

来源:美的工业技术

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航顺芯片推出HK32ATCH040X家族MCU,新产品是基于ARM® Cortex®-M0内核的高性能、超低功耗、触摸MCU,待机功耗最低至2µA,并为用户提供了丰富多样的产品类型和封装形式。

“一触即达

HK32ATCH040X家族MCU拥有先进的触摸感应控制器(TSC)

概述

触摸感应控制器(Touch Sensing Controller,TSC)模块支持24通道触摸按键检测和单通道防水功能。
每个触摸按键通道支持最大电容200 pF,单防水通道支持最大电容1.2 nF。
TSC 模块具备硬件检测功能,可过滤无效触摸,更好地支持低功耗应用场景。

主要特性

  • 24个触控通道,1个防水通道支持4组参数(充电电流缩放比率,积分次数)配置,每个通道可单独配置支持每个通道多次采样取平均值

  • 内嵌4 KBytes 的SRAM和32 KBytes 的Flash

  • 支持高达 48 MHz 的系统工作频率

  • 内部集成高精度RC 时钟,可支持免晶振的应用场景

  • 提供丰富的外设接口,如:支持推挽/开漏模式的 GPIO、标准的通信接口 SPI1、支持 FM+模式的I2C1、同步异步串行收发器USART1、标准的数字音频接口I2S1、转换率可达 1MSPS的12-bit ADC、5 个支持比较与捕获功能的Timer、可校准工作时钟的高精度RTC、多达24通道的TSC、2 个独立的OPAMP

  • 独立的Shielding 通道使其可支持防水功能

  • 慢/快时钟(Slow/Fast Timer)工作模式,时钟频率可配置

  • 支持最多4个通道硬件检测,各通道检测阈值可单独配置

  • 中断工作方式

  • 每个触摸按键通道支持的最大自容电容为200pF,Shielding通道支持的最大Shielding电容为1.2 nF。针对低功耗应用场景,提供从Stop、Standby模式唤醒的功能,支持4通道可选

  • 支持通道重映射

功能描述

TSC初始化后,如果工作在硬件检测模式下,当慢时钟(Slow Timer)计数超时,会对已使能硬件检测的通道进行采样。如果采样结果符合条件,则硬件检测通过,否则失败。

硬件检测成功时,TSC模块将切换到快时钟(Fast Timer),周期性对符合条件的通道Ckey电容进行采样,然后产生TSC中断,并将数据保存到TSC数据寄存器(TSC_DATAx)中。

软件处理完数据后,可以配置SLTIMER位域切换至Slow Timer下的硬件检测模式。

“一触即达

出道即巅峰 2 µA待机功耗

在低功耗领域国际厂商布局相对较早,随着各类物联网应用的普及,近两年国内厂商也开始逐步推出低功耗乃至超低功耗产品,以拓展智能物联网的应用范围。HK32ATCH040X家族MCU,待机功耗最低至2µA,专为超低功耗而生。

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HK32ATCH040X MCU 的系统框图

HK32ATCH040X家族MCU为Cortex-M0内核的32位RISC处理器,专为低成本、低功耗触摸芯片的嵌入式系统设计,具有运算性能高、中断响应速度快等特性,共有6种不同的封装形式,支持Sleep 、Stop、Standby三种低功耗模式,系统工作频率高达 48 MHz。

产品列表

丰富多样的产品类型,可根据CPU频率、内存容量、外设资源、封装形式等特性进行产品选型,满足不同应用场景的需求。

“HK32ATCH040X
HK32ATCH040X MCU 产品列表

市场应用

HK32ATCH040X家族触摸屏控制MCU广泛应用于国内智能家居、汽车、电机、小家电、智能交通等产品。伴随着显示技术和智能终端的创新发展,我们在技术上不断推陈出新,拓展人机交互技术在更多领域的创新应用,为全球消费者带来精准控制与流畅自然的极致用户体验。

“HK32ATCH040X
HK32ATCH040X MCU 产品列表
  • 电机应用:

有感,无感方波/FOC BLDC电机应用,如小风扇、风机、电动工具、电动自行车控制器、可以提供各种电机应用算法支持。

  • 家电应用:

触摸现专用电机功能支持需要BLDC控制的家电应用产品,如破壁机、果汁机、空气净化器等,可以提供各种电机应用算法支持。

  • 小家电:

触摸功能与多PIN脚封装功能选择可以支持多种小家电应用,如电饭煲、咖啡机、浴霸。

  • 电子烟:

2.2 X2.2的封装可以支持电子烟小封装应用,并支持触摸功能。 

  • 其它应用:

健康医疗电子(血氧仪,血压计)、仪表盘、LED灯控光控制、智能家居、智能酒店管理(触摸控制)
 
应用案例

“HK32ATCH040X
HK32ATCH040X MCU 产品列表

智能家居触控芯片

该系列产品类别丰富,支持各类屏幕尺寸,并已广泛应用于智能音箱、冰箱、遥控器等智能家电产品,可为全球客户提供稳定可靠,精准灵敏的触控解决方案。

来源:航顺芯片(作者:Helen Bai)
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恩智浦推出首个车用级安全芯片,带有NFC功能和有线接口,可用于无钥匙门禁智能密钥卡和多种安全型应用,有助于提升智能互联汽车的安全性

“恩智浦推出适配智能密钥卡的汽车安全芯片"

恩智浦半导体(NXP Semiconductors N.V.,纳斯达克股票代码:NXPI)宣布推出NCJ37A安全芯片,这款安全微控制器符合汽车标准,带有高级加密加速器,内置抗电气攻击功能,适用于各种安全型汽车应用,如智能门禁密钥卡、Qi 1.3验证或车云通信。该器件支持车联联盟(CCC)协议及其无源NFC ISO 14443-4接口,设计高度安全,满足了下一代智能密钥与超宽带(UWB)、Bluetooth®低能耗(BLE)和近距离无线通信(NFC)技术结合的需求。

产品重要性

汽车厂商正迅速采用智能手机门禁系统,开发安全级别更高、更加适配智能手机无线接口的智能密钥。这为智能密钥卡提供了新的用例,例如可在密钥卡上存储多辆车的数字钥匙,以及添加其他支付手段,如银行卡。为满足以上需求,OEM厂商正在寻找一个开放的多解决方案平台,具有更高的安全性和灵活性,可缩短产品上市时间。恩智浦新品 NCJ37x安全芯片可与恩智浦NCJ38x车载安全芯片及其相应的安全小程序配合使用。无源ISO 14443-4 NFC、SPI和I²C接口可针对最新攻击场景提供稳健的保护,并为面向敏感数据市场的各种安全车载应用提供扩展功能集,安全处理敏感数据。

恩智浦半导体数字密钥和NFC总监Rainer Lutz表示:“NCJ37x在业界安全性等级高,可迎合新一代门禁系统的数字化趋势。与CCC数字钥匙协议兼容的专用智能密钥小程序是设计新一代智能密钥的明智选择。在提高智能互联汽车的安全性方面,恩智浦NCJ37x是我们迈出的又一步。”

更多详情

NCJ37x具有高度灵活的Java Card操作系统(JCOP)、信任配置服务和可靠的无线网络软件更新技术。该芯片可为广泛的汽车应用提供出色的安全性,支持增强型通用标准EAL 6+认证,包括汽车门禁、驾驶员授权、CCC数字钥匙、车对云(C2C)通信和Q1.3验签。如果密钥的电池耗尽,无源或由现场供电的NFC接口可作为备用,十分方便。考虑到设备上的多个活动安全域和应用,600kb的安全闪存可提供足够存储空间,实现多种服务方式。

有关更多信息,请访问:NCJ37x安全芯片 | NXP半导体

关于恩智浦半导体

恩智浦半导体(纳斯达克代码:NXPI)致力于通过创新为人们更智慧、安全和可持续的生活保驾护航。作为全球领先的嵌入式应用安全连接解决方案提供商,恩智浦不断寻求汽车、工业物联网、移动设备和通信基础设施市场的突破。恩智浦拥有超过60年的专业技术及经验,在全球30多个国家设有业务机构,员工达31,000人,2021年全年营业收入110.6亿美元。更多信息,请访问www.nxp.com

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在近日召开的嵌入式世界展览会上,RISC-V国际公司的首席执行官Calista Redmond表示RISC-V芯片出货量突破100亿:“我们估计市场上已经有100亿个核。”

RISC-V 是基于精简指令集(RISC)原则的开源指令集架构(ISA),V表示为第五代RISC。与大多数指令集相比,RISC-V指令集是一种开放标准指令集架构,根据开源许可提供,可免费使用,允许任何人设计、制造和销售RISC-V芯片和软件。引用RISC-V国际基金会的声明:“RISC-V国际基金会的知识产权(IP)由其成员共同开发和贡献,并使用开源许可证。任何国家和实体都不能阻止这些已经贡献的、开放许可的IP的使用,因为IP一旦以这种方式在全球范围内提供,那么它就会永久开放并可供所有人使用。”

正是源于RISC-V这种开源开放的模式,吸引了全世界70多个国家积极参与RISC-V生态建设,RISC-V生态发展呈现明显加速态势。出现了一批瞄准高性能RISC-V的国内外企业,性能对标ARM Cortex-A76/A78,甚至Neoverse-N1/N2,这些企业将把RISC-V从嵌入式场景拓展到工业控制、自动驾驶、人工智能、通信、数据中心等对算力要求更高的场景。同时RISC-V软件生态在加速,以Linux发行版Debian为例,2019年开始支持RISC-V,在全世界开源社区努力下不到3年时间就已经完成2万多个软件包中95%的移植,使RISC-V成为Debian支持的Tier-1架构。

“RISC-V芯片出货量突破100亿!爱普特微电子助力中国RISC-V

爱普特微电子是目前中国市场上仅有的基于RISC-V内核和自研微处理器IP库进行国产MCU研发设计,并已大规模实现量产的全国产32位MCU芯片设计公司。作为平头哥在MCU领域的深度战略合作伙伴,爱普特全线32位MCU产品均是基于平头哥RISC-V架构内核研发量产,产品具备高性能、高可靠性、高性价比等特点,性能指标达到了国际先进水平。与此同时,爱普特微电子还可为客户提供定制化解决方案。爱普特微电子的产品已广泛应用于对可靠性、性能要求较高的工业控制、物联网、消费电子、智能家电等细分市场领域。

同时,针对RISC-V在中国生态建设还不够成熟,工程师上手还不够容易等问题。爱普特与平头哥联合打造完整的工具链和产品生态。如除了RISC-V的CSI组件认证外,爱普特和平头哥还联合打造了“1520”生态标准,即1天上手、5天出原型,20天量产。目前爱普特也已独立开发了一套完整的开发套件:调试工具、烧录工具、编译软件等,可以让工程师快速地熟悉和应用RISC-V 架构的MCU产品。

爱普特期望未来可以与越来越多优秀的国产MCU厂商共同协作,共同助力中国RISC-V MCU市场和生态的发展和完善,进一步实现国产MCU自主可控、高质发展!

来源:爱普特微电子
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如果加密芯片本身硬件会被物理破解,那就毫无安全可言,失去了加密芯片保护MCU方案的意义。

最好的软件方案是将MCU的一部分功能程序,移植到加密芯片里面执行。这样即使攻击者破解了MCU的程序,也无法得到加密芯片里面的代码(加密芯片要能做到硬件上不被破解)。

硬件方面

智能卡内核的加密芯片,硬件方面安全性是最高的。智能卡自从上世纪70年代末诞生以来,就是直接跟“钱”直接打交道。例如最早的IC卡就用于存话费打电话,现在银行卡,社保卡,电表卡等等,上面就直接存放着“钱”,没有足够安全的硬件支持,这些行业也不可能敢将“钱”直接存放在卡上。

经过几十年的发展,MCU的功能越来越强大:如IO口数量,越来越多,IO口的种类也越来越多,支持的通信协议也越来越多,等等。然而同样是几十年,接触式智能卡,却依旧只有ISO7816的UART口。硬件上增加的只有存储空间大了,速度快了,算法及安全寄存器越来越多。几十年来,智能卡除了变大,变快外,就一直围绕着安全在发展。

智能卡内核,在硬件方面,使用了顶层金属网络设计,提升入侵难度。所有的网格都用来监控短路和开路,一旦触发,会导致存储器复位或清零;另外智能卡使用存储器总线加密,每张卡片总线加密密钥不同,这样即使入侵者完全破解了,也无法生产出相同功能的芯片来。智能卡将标准的模块结构使用混合逻辑(Gle Logic)设计,使得攻击者不可能通过信号或节点来获得卡的信息进行物理攻击;智能卡还砍掉了标准的编程接口,甚至干掉了读取EEPROM接口,取而代之的是启动模块,可以在代码装入后擦掉或者屏蔽自己,之后只能响应使用者的嵌入软件所支持的功能。

软件方面

很多加密芯片号称有AES算法,或者SHA256算法等等。一味的强调算法的强度,而忽略了其工作原理。实际上,不管用哪种加密算法,MCU及加密芯片上都要存储一致的密钥,才能保证双方协同工作。而MCU可被破解,理论上都可以被攻击者拿到密钥,利用这种攻击方法,再高强度加密算法也无济于事。

例如DES算法,自从上世纪70年代被研制出来,然后运用到银行卡中(PBOC银行卡现在仍然还在使用的是DES/3DES算法)已经几十年了,目前为止,除了穷举外还没有其他方法可以破解其密钥。我们假设1us计算一次DES,一年有365天24小时60分60秒100000微秒=3153600000000微秒。单DES密钥长度为8字节,如果要把这8字节穷举完,则要580万年(0xFFFFFFFFFFFFFFFF除以十进制3153600000000 = 约等于580万)。也就是说,如果不是直接从MCU中直接获取密钥的话,破解DES算法,需要580万年。那些所谓的很多算法比DES算法更强大,毫无意义,人家破解不会从算法本身破解,而是从MCU中去获取密钥。

所以DES/AES/SM1 /SM3/SHA1/SHA256等等,无论是哪种算法,使用者都无需担心算法本身的强度,不会有人来攻击这些算法,因为代价太高。

相反,更多的破解是从MCU这端拿到密钥的,因为理论上只要把MCU破解后仿真,定位到了加解密函数,就能找到相关的密钥。所以软件方案本身的设计,远比算法本身的强度重要。

只有把MCU的部分代码移植到加密芯片中,并在加密芯片中执行此代码,这种软件方案才是最安全的,其他的软件方案,都可以被破解(因为MCU可被破解,并被仿真)。现在市面上有部分加密芯片,把MCU的部分代码存放在加密芯片中,然后通过密文方式读到MCU中去执行。这种方法同样可被破解,因为其代码不是在加密芯片中执行。

瑞纳捷的RJMU401加密芯片,硬件上使用的是最高安全强度的智能卡芯片内核;软件上使用的是灵活的可编程方式,可内置算法。具有接口简单(SPI),安全强度高,开发简单,价格低,性价比高等特点。我们提供了一套经典加密方案设计样例,并提供了各种MCU下的源代码,例如:STM32等等。开发者几个小时就能上手,然后再根据样例设计出自己的加密方案。

最后给广大开发者一些忠告:

不要相信主控MCU本身的加密机制, 我们太多的客户因为相信芯片本身的加密,没有做其他的保护, 而受到巨大的损失。

要想加密芯片硬件本身不被破解,请尽量选择智能卡内核的加密芯片。

要想软件方案足够安全,一定要将MCU的部分代码放入加密芯片中执行,否则都会被攻击者在MCU中,找到密钥而破解方案。

来源:武汉瑞纳捷半导体有限
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“瑞萨触摸芯片家族漫谈"

触摸按键,已然不再神奇,越来越多的产品都附加了这个功能。它的优点显而易见,首先是易清洗,易打理,尤其是对有洁癖的人来说。其次操作简单,不需要洪荒之力也可以轻松完成触碰指示。最后设计起来更美观时尚,深得爱美人士专宠。因此,触摸芯片有着很大的市场。

01、瑞萨触摸芯片产品线

瑞萨在触摸这一块已经深耕多年,有着一系列成熟而且被广泛使用的芯片家族。时至今日,瑞萨在触摸芯片设计上已经经历了三代(TSCU——CTSU1——CTSU2)。

“瑞萨触摸芯片家族漫谈"

具体说到产品线,可供选择很多。16bit的MCU有RL78/G23系列,32bit的MCU有RX130/RX140/RX230/RX113/RX231系列。如果喜欢使用Arm核产品,有RA2E1/RA2L1/RA2A1/RA4W1/RA4M1系列。

相关手册您可复制链接至浏览器打开:

https://www2.renesas.cn/cn/zh/products/microcontrollers-microprocessors

02、瑞萨芯片触摸灵敏度

对于客户使用体验来说,触摸第一重要的就是灵敏。用户使用起来要有丝滑流畅的感觉,如果体验感是“用力去按”或者“半天才响应一下”,那无疑是让客户崩溃的。

“瑞萨触摸芯片家族漫谈"

瑞萨触摸芯片不仅可以检测厚亚克力材料、木质材料以及手套模式,还可以实现300mm接近传感器响应。同时,我们可以通过硬件设计实现防水检测。另外,我们支持3D/2D空间内手势检测。

更多触摸方案您可复制链接至浏览器获取:

https://www2.renesas.cn/cn/zh/application/key-technology/hmi/capacitive-touch-sensor-solutions

03、瑞萨芯片触摸开发

对于工程师而言,开发首要问题就是熟悉MCU资源和各个底层,动辄上千页的英文手册让工程师头大不已。

因此,如何让工程师的工作变得容易,也是我们努力的目标。对于触摸芯片的使用,我们提供了底层代码生成工具Smart Configurator,方便客户直接生成底层代码。

针对触摸按键的设计、电容的检测和按键波形灵敏度调整,我们专门推出了QE工具,方便客户进行设计和调试触摸功能。

“瑞萨触摸芯片家族漫谈"

QE for touch下载链接:

https://www2.renesas.cn/cn/zh/software-tool/qe-capacitive-touch-development-assistance-tool-capacitive-touch-sensors

另外,触摸产品硬件设计非常重要,尤其是抗干扰能力,它是触摸产品设计好坏的一个重要指标。为此,我们提供了非常详实的触摸电极设计指南和应用笔记。

您可复制链接至浏览器打开,查看详细内容:

https://www2.renesas.cn/cn/zh/document/apn/capacitive-sensor-microcontrollers-ctsu-capacitive-touch-electrode-design-guide

04、触摸产品测试方法

触摸产品和其他产品一样,会进行传统的ESD静电和EFT快速群脉冲防护能力,ESD静电测试一般分为接触放电(大于±6KV)和空气放电(大于±15KV)。

在客户应用产品实验中,IEC 61000-4-6测试是衡量触摸产品性能的重要标准。IEC 61000-4-6测试属于射频场感应的传导干扰范畴,噪声频率从150kHz到230MHz。

“瑞萨触摸芯片家族漫谈"

一般应用场景中,触摸产品只要求通过IEC 61000-4-6的3V水平的测试,家电类产品要求通过IEC 61000-4-6的10V水平的测试认证,而医疗类产品要求通过IEC 61000-4-6的15V水平的测试认证。瑞萨触摸产品均可通过IEC 61000-4-6的10V水平的测试认证,RA系列可以通过IEC 61000-4-6的15V水平的测试认证。

另外,家电产品还设计了铜柱测试,一般有直径3mm、5mm、8mm、10mm规格。各个厂家规定不一,在用的瑞萨触摸产品均通过测试。

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来源:瑞萨MCU小百科
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