深度剖析CEC1702：嵌入式控制器的卓越之选

在当今的物联网时代，嵌入式控制器的性能和安全性至关重要。CEC1702作为一款具备强大加密支持的嵌入式控制器，为物联网平台提供了高度可配置的解决方案。下面，我们将从多个方面对CEC1702进行详细剖析。

文件下载：CEC1702Q-B1-SX.pdf

一、产品概述

CEC1702是专门为物联网平台定制的嵌入式控制器系列，采用了32位ARM Cortex M4F微控制器核心，搭配紧密耦合的SRAM用于代码和数据存储。它通过安全引导加载程序从系统共享的SPI闪存设备下载自定义固件镜像，让系统设计师能够灵活定制设备行为。该控制器由VBAT和VTR两个独立的待机电源平面直接供电，所有GPIO引脚有三个电压供应区域，其中两个区域可选择3.3V或1.8V。同时，它还提供了包括跟踪FIFO调试端口和JTAG/SWD调试接口在内的软件开发系统接口。

1.1 家族特性

CEC1702 Product Family	CEC1702
Package	84 WFBGA
Device ID	31h
Boundary Scan JTAG ID	021F2445h
SRAM Block (Primary use: code)	416KB
SRAM Block (Primary use: data)	64KB
Battery Backed SRAM	128 bytes
Trace FIFO Debug Port	Yes
Internal DMA Channels	14
16 - bit Basic Timer	4
32 - bit Basic Timer	2
16 - bit Counter/Timer	4
Capture Timer	4
Compare Timer	1
Watchdog Timer (WDT)	1
Hibernation Timer	2
Week Timer	1
RTC	1
Battery - Powered General Purpose Output (BGPO)	1
Active Low VBAT - Powered Control Interface (VCI)	2
Keyboard Matrix Scan Support	13x8
I2C Host Controllers	4
I2C Ports	6
GPIOs	65
Pass - through GPIOs	2
Blinking/Breathing PWM	2
General Purpose SPI Master Controller	1
Quad SPI Master Controller	1
10 - bit ADC Channels	5
16 - bit PWMs	7
16 - bit TACHs	2
UARTs	2
AES Hardware Support	128 - 256 bit
SHA Hashing Support	SHA - 1 to SHA - 512
Public Key Cryptography Support	RSA: 4K bit ECC: 640 bit
True Random Number Generator	1K bit
Root Of Trust	Yes
Secure Boot	Yes
Immutable code	Yes

1.2 引导ROM

复位信号RESET_EC释放后，处理器会从引导ROM开始执行代码。引导ROM执行SPI闪存加载器，从外部SPI闪存下载用户代码并存储到内部代码RAM中。完成后，引导ROM跳转到用户代码并开始执行。引导ROM支持具有双数据速率和四数据速率的SPI设备，下载的代码需根据平台需求配置设备引脚，加载完成后，所有引脚将处于默认初始状态。

二、引脚配置

2.1 引脚术语和符号

• BUFFER TERMINOLOGY：信号名末尾的‘#’表示低电平有效信号；信号名前的小写‘n’也表示低电平有效信号；“PWR”表示电源；“PIO”为漏极输出，驱动强度可在2ma到12ma之间配置；“In”表示仅输入；“O2ma”为2mA类型缓冲器。
• PIN NAMING CONVENTIONS：引脚名由复用选项用‘/’分隔组成；括号‘()’用于列出单个复用选项的别名或替代功能；信号名后附加的数值表示实例编号。

2.2 引脚表及相关特性

2.2.1 默认状态

模拟引脚默认状态为输入，默认为GPIO功能的引脚默认状态也是输入，且上拉和下拉电阻禁用。部分引脚的默认状态如下：	CEC1702 - 84	Default State (if not In)	Signal (if not GPIO)	Default
B1	O2ma - Low	BGPO0	BGPO0
J6		GPIO001/PWM4
J5		GPIO002/PWM5
...	...	...	...

2.2.2 引脚特性

• 电源轨：定义了为信号引脚提供I/O电源的电源引脚。
• 焊盘类型：不同引脚有不同的焊盘类型，具体定义在“电气规格”部分。
• 毛刺保护：具有毛刺保护的引脚是无毛刺三态引脚，在其关联的电源轨上升时不会驱动输出。所有BGPO引脚在VBAT电源供电时具有毛刺保护。
• 过压保护：当VTRx电源轨为3.3V时，具有过压保护的引脚可承受高达5.5V的输入电压；当VTRx电源轨为1.8V时，可承受高达3.6V的输入电压。
• 欠压保护：具有欠压保护的引脚在特定配置下，当由3.3V供电并外部上拉到1.8V时，不会吸收过多电流。
• 反驱动保护：在外部电压在特定焊盘类型参数范围内时，具有反驱动保护的引脚在电位低于外部电路时不会吸收过多电流。

三、功能模块

3.1 内存模块

• 内部内存：包括64k的引导ROM和两块总计480KB的SRAM，每块SRAM可用于程序或数据存储，还有128字节的电池供电SRAM。
• 电池备份资源：包含电源故障状态寄存器、32 KHz时钟发生器、周报警定时器接口、实时时钟、VBAT供电的控制接口、两个唤醒输入信号、可选的唤醒输入锁存以及VBAT备份的128字节内存。

3.2 通信接口

• I²C主机控制器：有四个I²C主机控制器，支持主模式或双从模式操作，在待机电源下可完全运行，采用DMA驱动的I²C网络层硬件，具有多主能力、时钟拉伸支持、可编程总线速度高达1MHz等特性。
• 通用串行外设接口控制器：一个4引脚全双工串行通信接口，时钟速率灵活，支持SPI突发模式。
• Quad SPI控制器：仅支持主模式，可映射到两个端口（一次仅一个端口激活），支持双I/O和四I/O，时钟速率灵活，支持SPI突发模式，与内部DMA控制器配合工作并具有CRC生成功能。

3.3 定时器和计数器

• 可编程16位计数器/定时器接口：有四个16位自动重载计数器/定时器实例，每个实例有四种操作模式：定时器、单次触发、事件和测量，有3个外部输入和2个外部输出。
• 休眠定时器接口：两个由32.768 KHz驱动的16位定时器，可编程唤醒时间从0.5ms到128分钟；一个由32.768 KHz驱动的32位RTOS定时器，可编程唤醒时间从30μS到35小时，支持自动重载选项。
• 系统看门狗定时器（WDT）：用于监控系统运行状态，防止系统死机。
• 输入捕获定时器：32位自由运行定时器，有四个32位捕获寄存器、一个比较定时器（可选切换输出），支持可编程边沿检测的捕获中断以及比较定时器和计数器溢出中断。
• 周定时器：具有上电事件输出、周报警中断（超时时间从1秒到8.5年）、子周报警中断（超时时间从0.50秒到72.67小时）以及1秒和亚秒中断。

3.4 其他功能

• 实时时钟（RTC）：由VBAT供电，采用32KHz晶体振荡器，具有时间和日历寄存器、可编程闹钟，支持闰年和夏令时。
• 脉宽调制器（PWM）：有七个可编程PWM输出，支持多种时钟速率，16位的“开”和“关”计数器，可选反相输出。
• 风扇支持：两个风扇转速计输入和两个基于RPM的风扇速度控制器，每个控制器包括一个转速计输入和一个PWM输出，在500 RPM到16k RPM范围内精度为3%，支持自动转速计反馈、老化风扇或无效驱动检测、启动程序、斜坡速率控制和基于RPM的风扇速度控制算法。
• ADC接口：10位转换时间为1μs，有5个通道，积分非线性为±1.5 LSB，差分非线性为±1.0 LSB。
• UART：两个标准的16C550 UART，均为4引脚接口，支持可编程输入/输出引脚极性反转和可编程主电源或待机电源功能。

3.5 安全特性

• AES加密引擎：硬件支持ECB、CTR、CBC和OFB AES模式，支持128位、192位和256位密钥长度，与哈希引擎共享SRAM的DMA接口。
• 加密哈希引擎：支持SHA - 1、SHA - 256、SHA - 512，与AES引擎共享SRAM的DMA接口。
• 公钥加密引擎：硬件支持RSA和椭圆曲线公钥算法，RSA密钥长度从1024到4096位，ECC素数域和二进制域密钥长达640位，支持标准公钥算法的微代码。
• 其他加密特性：包括真随机数生成器、1K位FIFO和单调计数器。
• 引导ROM安全引导加载器：使用安全引导和不可变代码的硬件信任根，支持外部SPI闪存中的两个代码映像，在加载前对SPI闪存映像进行身份验证，支持AES - 256加密的SPI闪存映像。

四、总结

CEC1702嵌入式控制器凭借其丰富的功能和强大的安全特性，为物联网应用提供了可靠的解决方案。无论是在通信接口、定时器和计数器，还是在安全加密方面，都展现出了卓越的性能。电子工程师在设计物联网设备时，可以充分利用CEC1702的这些特性，开发出更加安全、高效的产品。不过，在实际应用中，还需要根据具体的需求和场景，合理配置和使用这些功能，以达到最佳的效果。你在使用类似嵌入式控制器时，遇到过哪些挑战和问题呢？欢迎在评论区分享。