探秘RJGT105加密芯片：功能、特性与应用全解析

在电子设计领域，加密芯片的应用越来越广泛，它为设备的数据安全提供了有力保障。今天，我们就来深入了解一下武汉瑞纳捷半导体有限公司推出的RJGT105加密芯片，看看它有哪些独特的功能和特性。

文件下载：RJGT105D6.pdf

一、芯片简介

1. 功能介绍

RJGT105是一款集成了256 Byte EEPROM（包含16 Byte的密钥和8 Byte的UID）的加密芯片，它执行RC4算法，可与MCU通过RSD单线串行接口通信，还支持计次功能。这使得它在数据安全和设备管理方面具有很大的优势。

2. 产品特点

• 高性能防复制：能有效防止芯片被复制，保障数据安全。
• RC4加密认证算法：提供可靠的加密认证机制。
• RSD单线总线协议：标准速率20Kbps，结构简单、成本低廉，节省I/O资源，便于总线扩展和维护。
• EEPROM存储单元：可用于写入用户自定义数据，存储大小为256 Byte，共16页，每页16 Byte。
• 密钥和UID：拥有16 Byte密钥和8 Byte UID，增强了数据的安全性。
• 写保护功能：可以对用户数据存储区加写保护，防止数据被非法修改。
• 硬件真随机数：支持4 Byte独立硬件真随机数，增加了加密的随机性。
• 计数功能：支持计数功能，计数到阈值后，芯片功能指令全部失效，可用于设备的使用次数限制。
• 低功耗：正常工作功耗<1.5 mA，低功耗模式功耗<300 nA，工作电压范围为2.4V - 5.5V，适合多种应用场景。
• 封装类型多样：提供DFN6和SOT23 - 3两种封装类型，满足不同的设计需求。

3. 系统框图

RJGT105包括模拟模块（OSC、EEPROM、复位模块）和数字逻辑模块。FSM_CTRL是整个系统的控制中心，根据RSD指令流程，进行RC4运算和EEPROM读写等操作。

4. 芯片管脚功能

不同封装的管脚有不同的配置，DFN6封装和SOT23 - 3封装的管脚各有特点。主要管脚包括RSD（RSD数据管脚、芯片电源电压）、GND（芯片电源GND）、VCAP（外部电容管脚）和NC（空闲引脚）。

5. 典型应用电路

在应用电路中，MCU与RJGT105管脚的配置，输出模式须配置为推挽输出，不能配置为开漏输出，而且其驱动电流能力至少1.5mA。推荐R0 = 2.2 KΩ，C0 = 4.7 uF。

二、寄存器和数据存储

1. 内部寄存器描述

RJGT105有多个内部寄存器，如BUFF（16 Byte数据暂存器）、DEST_ADDR（EEPROM目的页地址）、CMD（命令寄存器）、ES（状态寄存器）、COUNT_VAL（当前计次值）、COUNT_TH（计次阈值）和VERSION（版本号）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实现写、读、随机数产生、EEPROM片擦除等操作。

2. EEPROM存储描述

EEPROM存储区分为多个区域，包括KEY（16 Byte密钥）、UID（8 Byte UID）、用户数据存储区（PAGE0 - PAGEA）、保留区（RSV）、计次阈值存储区（CNT_TH）、写保护控制区（PRT_KEY、PRT_CTRL）和功能模式选择区（MODE_SEL）。不同区域有不同的读写权限和特性，例如KEY在任何情况下都不可读，写保护控制区可以控制KEY和UID的写保护以及计次自毁功能等。

3. EEPROM出厂数据表

EEPROM出厂时各区域有默认的数据，如KEY和UID区域初始值为AA，功能控制区（FUNCTRL）初始值为5A。

三、RSD接口

1. RSD特性

RSD采用单根信号线，既传输时钟又传输数据，数据传输是双向的。它具有结构简单、成本低廉、节省I/O资源、便于总线扩展和维护等众多优点。RJGT105需要严格的协议来保证数据完整性，该协议在一根线上定义了五种类型的信号：帧同步信号SYNC、写0、写1、读0和读1，能以标准速度20Kbps通信。

2. RSD信号时序

RSD信号时序包括帧同步信号SYNC、写时序图和读时序图，其中维持高的时间应小于1s。

四、操作命令

RJGT105共有2种命令格式，即RSD写命令格式和RSD读命令格式。写命令格式为SYNC 110_XXXXX DATA1 DATAN，读命令格式为SYNC 101XXXXX DATA1 DATAN，其中XXXXX为内部寄存器地址。

五、加密原理图

主机输入的4 Byte初始向量和TRNG中的4 Byte随机数处理后，作为RC4加密引擎的输入，RC4加密引擎使用EEPROM的16 Byte密钥对输入数据加密，输出8 Byte MAC值。

六、EEPROM初始化和认证流程

1. 初始化流程图

EEPROM初始化有特定的流程，通过该流程可以对芯片进行初始化设置。

2. 主机认证流程图

主机认证流程确保主机与芯片之间的通信安全，验证双方的身份。

3. 从机认证写流程

从机认证写流程用于在认证的情况下向芯片写入数据。

4. 从机认证读流程

从机认证读流程用于在认证的情况下从芯片读取数据。

七、低功耗

RJGT105检测RSD总线上持续3秒高电平后，进入低功耗模式，低功耗模式下内部掉电停止工作，在总线发送低电平准备工作时，RJGT105被唤醒。进入低功耗时，RSD需要拉高至少3s；退出低功耗时，RSD需要拉低至少220us。

八、电气特性

1. 电气参数表

包括RSD上拉供电电压、上拉电阻、外接电容、输入负载电流、输入低电压、输入高电压、上升边沿的暂停时间、环境温度、起始帧信号低电平时间、进入休眠的时间、退出低功耗的时间、写0和写1低电平时间、读低电平时间等参数。

2. EEPROM操作特性

包括写页电流、写一页数据的时间、读一页数据的时间、认证写一页数据的编程时间、认证读一页数据的时间、写/擦除次数限制和数据保留时间等参数。

3. 电敏感特性

包括静电放电电压（HBM、MM、CDM）和LatchUp等参数，反映了芯片的抗静电和抗干扰能力。

九、封装尺寸

RJGT105提供DFN6和SOT23 - 3两种封装类型，文档中详细给出了两种封装的尺寸参数，方便工程师进行设计。

十、订货信息

器件型号有RJGT105D6（DFN6封装）和RJGT105T3（SOT23 - 3封装），耐温范围均为 - 40℃ - 85℃。

十一、版本修订

当前版本为V1.0，发布于2022.07.18，为初版。

RJGT105加密芯片以其丰富的功能、出色的特性和多样化的应用场景，为电子工程师在数据安全和设备管理方面提供了一个优秀的解决方案。在实际设计中，工程师们可以根据具体需求，充分利用该芯片的优势，设计出更加安全、可靠的电子设备。你在使用加密芯片时遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。