Atmel AT97SC3204 Trusted Platform Module LPC Interface：安全模块的技术解析

在当今数字化时代，信息安全至关重要。Trusted Platform Module（TPM）作为保障计算机系统安全的关键组件，正发挥着越来越重要的作用。Atmel AT97SC3204 便是一款备受关注的 TPM 产品，下面我们就来详细了解一下它。

文件下载：AT97SC3204-DX2A12-10.pdf

产品特性

标准合规性

AT97SC3204 完全符合 Trusted Computing Group（TCG）Trusted Platform Module（TPM）1.2 版本规范，同时也符合 TCG PC 客户端特定的 TPM 接口规范（TIS）1.2 版本。这意味着它能够无缝集成到遵循 TCG 标准的系统中，为系统提供可靠的安全保障。

硬件优势

• 单芯片解决方案：它是一款单芯片、交钥匙解决方案，集成了多种功能，减少了外部组件的使用，降低了设计复杂度和成本。
• 硬件非对称加密引擎：内置的硬件非对称加密引擎能够高效地处理加密和解密操作，提高了系统的安全性和性能。
• Atmel® AVR® RISC 微处理器：采用高性能的 AVR RISC 微处理器，为芯片提供强大的计算能力，确保各种安全算法的快速执行。
• 内部 EEPROM 存储：提供内部 EEPROM 用于存储 RSA 密钥，保证密钥的安全存储和管理。

接口与其他特性

• 33MHz 低引脚数（LPC）总线：通过 33MHz 的 LPC 总线，方便与 PC 进行接口连接，实现高效的数据传输。
• 安全设计：具备安全的硬件和固件设计以及芯片布局，有效防止外部攻击和数据泄露。
• 随机数生成器（RNG）：内部集成了高质量的随机数生成器，符合 FIPS 140 - 2 标准，可用于密钥生成和 TCG 协议功能。
• NV 存储空间：提供 1756 字节的用户定义数据的 NV 存储空间，方便用户存储重要信息。
• 多种封装与温度范围：支持 28 引脚薄 TSSOP、28 引脚宽 TSSOP 或 40 引脚 QFN 封装，并且提供商业（0 至 70°C）和工业（ - 40 至 + 85°C）两种温度范围的产品，满足不同应用场景的需求。

功能描述

加密性能

AT97SC3204 包含一个加密加速器，能够在 200ms 内计算 2048 位 RSA 签名，在 40ms 内计算 1024 位 RSA 签名。SHA - 1 加速器的性能为每 64 字节块 20μs，这种高效的加密计算能力为系统提供了强大的安全防护。

通信与节能

芯片通过 LPC 接口与 PC 进行通信，支持 SIRQ（用于中断）和 CLKRUN，允许在移动计算机中停止时钟以节省电源，这对于移动设备的节能设计非常重要。

引脚配置与引脚图

引脚配置

Pin name	Function
V CC	3.3V Supply Voltage
SB3V	Standby 3.3V Supply Voltage
GND	Ground
LRESET#	PCI Reset Input Active Low
LAD0	LPC Command, Address, Data Line Input/Output
LAD1	LPC Command, Address, Data Line Input/Output
LAD2	LPC Command, Address, Data Line Input/Output
LAD3	LPC Command, Address, Data Line Input/Output
LCLK	33MHz PCI Clock Input
LFRAME#	LPC FRAME Input
CLKRUN#	PCI Clock Run Input/Output
LPCPD#	LPC Power - Down Input
SERIRQ	Serialized Interrupt Request Input/Output
GPIO - Express - 00	GPIO assigned to TPM_NV_INDEX_GPIO_00
TestI	Test Input (Disabled)
TestBI	Test Input (Disabled)
ATest	Atmel Test Pin
NC	No Connect
NBO	Not Bounded Out

引脚图

提供了 40 引脚 QFN、28 引脚 TSSOP 等不同封装的引脚图，详细展示了各个引脚的位置和排列，方便工程师进行硬件设计和布局。

模块架构

内部组件

从模块架构图可以看出，AT97SC3204 包含 Program ROM、EEPROM、8 位 RISC AVR SRAM、CPU、LPC 接口、RNG、CRYPTO 引擎、Timer 和 Physical Security Circuitry 等组件。其中，硬件随机数生成器（RNG）包括一个 FIPS 批准的伪随机数生成器，用于密钥生成和 TCG 协议功能，并且系统在正常运行时也可以使用该 RNG 生成随机数。

内存管理与支持

芯片采用动态内部内存管理方案来存储多个 RSA 密钥，除了标准的 TCG 命令（TPM_FlushSpecific、TPM_Loadkey2）外，无需系统干预即可管理内部密钥缓存。同时，该 TPM 作为交钥匙解决方案提供给 OEM 和 ODM 制造商，包括集成在芯片上的固件。Atmel 还提供必要的设备驱动软件，用于集成到某些操作系统中，以及 BIOS 驱动程序，并为 OEM 和 ODM 提供制造支持软件，用于在板级组装期间对 TPM 进行初始化和验证。

订购信息

Atmel Ordering Code	Package		Operating Range
AT97SC3204 (1)	28X1 (28 - pin thin TSSOP)	Lead - free, RoHS	Commercial (0°C to 70°C)
AT97SC3204 (1)	40ML1 (40 - pin QFN)		Industrial (-40°C to 85°C)

不同的订购代码对应不同的封装和工作温度范围，工程师可以根据实际需求进行选择。

封装图纸

文档提供了 28X1 - 28 引脚薄 TSSOP 和 40ML1 - 40 引脚 VQFN 两种封装的详细图纸，包括尺寸、公差等信息，为硬件设计提供了精确的参考。

修订历史

了解产品的修订历史可以帮助工程师掌握产品的发展和改进过程。从文档中可以看到，该产品在不同时间进行了多次修订，包括功能的调整、引脚名称的更改、封装图纸的更新等。

Atmel AT97SC3204 Trusted Platform Module LPC Interface 是一款功能强大、安全可靠的 TPM 产品，为个人计算机和其他嵌入式系统提供了全面的安全解决方案。工程师在设计过程中可以根据其特性和技术参数，合理选择和应用该产品，以满足系统的安全需求。大家在实际使用过程中，有没有遇到过类似 TPM 产品的应用难题呢？欢迎在评论区分享交流。