1-Wire SHA-1认证器DS28E10的技术解析与应用

在电子设计领域，安全认证和数据存储是至关重要的环节。今天我们要深入探讨的是Maxim公司的1-Wire SHA-1认证器DS28E10，它集多种功能于一身，为电子系统的安全和数据管理提供了强大的支持。

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DS28E10概述

DS28E10将基于FIPS 180 - 3指定的安全哈希算法（SHA - 1）的安全挑战 - 响应认证功能与224位一次性可编程用户EPROM集成在单个芯片中。一旦写入，内存会自动进行写保护，确保数据的安全性。每个设备都有一个由工厂编程的64位唯一ROM识别号（ROM ID），这为设备的识别和管理提供了便利。

产品特性

• 硬件加速的SHA - 1引擎：专门的硬件加速SHA - 1引擎用于生成SHA - 1消息认证码（MAC），提高了认证的效率和安全性。
• 用户OTP EPROM：拥有一页28字节的用户一次性可编程EPROM，且具有不可逆的写保护功能，保证数据的完整性。
• 唯一的识别号：工厂编程的64位唯一识别号，可用于设备的电子识别和网络节点寻址。
• 1 - Wire接口：支持标准和超速两种通信速度，标准速度下最高可达15.4kbps，超速模式下最高可达125kbps。
• 宽工作范围：工作电压范围为2.8V至3.6V，工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，适应多种环境。
• ESD保护：在1 - Wire和VCC引脚上具有典型的±6kV人体模型（HBM）静电放电（ESD）保护，增强了设备的可靠性。

应用场景

DS28E10适用于多种应用场景，如参考设计许可管理、系统知识产权保护、传感器/附件认证和校准等。

技术参数与电气特性

绝对最大额定值

DS28E10的绝对最大额定值规定了其正常工作的极限条件。例如，IO电压相对于地的范围为 - 0.5V至 + 7V，IO灌电流最大为20mA，VCC电压相对于地的范围同样为 - 0.5V至 + 7V。工作温度范围为 - 40°C至 + 85°C，结温最高可达 + 150°C，存储温度范围为 - 55°C至 + 125°C。需要注意的是，超过这些额定值可能会对设备造成永久性损坏。

电气特性

在电气特性方面，DS28E10的各项参数都有明确的规定。例如，在非编程状态下，VCC引脚的供电电压范围为2.8V至3.6V；待机电流在VCC = 3.6V时，典型值为0.5μA，最大值为4.0μA；操作电流在VCC = 3.6V且处于读取状态时，最大值为30μA。

对于1 - Wire接口的相关参数，如1 - Wire上拉电压范围为2.8V至3.6V，上拉电阻范围为0.3kΩ至2.2kΩ，输入电容为50pF，输入负载电流最大值为2μA等。这些参数的设置确保了设备在不同工作条件下的稳定性和可靠性。

引脚配置与功能

DS28E10有两种封装形式，分别是3引脚的SOT23和6引脚的TSOC。引脚功能如下：

• IO引脚：1 - Wire总线接口，为开漏输出，需要外部上拉电阻。
• VCC引脚：工作电源的供电引脚。
• GND引脚：设备的接地引脚。
• N.C.引脚：未连接引脚。

64位ROM ID与CRC校验

每个DS28E10设备都有一个64位的唯一ROM ID，其中前8位是1 - Wire家族代码，接下来的48位是唯一的序列号，最后8位是前56位的循环冗余校验（CRC）值。1 - Wire CRC使用多项式 (X^{8}+X^{5}+X^{4}+1) 生成，通过这种方式可以确保ROM ID的传输和接收的准确性。

1 - Wire总线系统

硬件配置

1 - Wire总线是一种单总线系统，由一个总线主设备和一个或多个从设备组成，DS28E10作为从设备。为了确保每个设备能够在适当的时间驱动总线，连接到1 - Wire总线的设备必须具有开漏或三态输出。DS28E10的1 - Wire端口为开漏输出，内部电路等效于特定的结构。

事务序列

访问DS28E10的协议包括初始化、ROM功能命令、内存/SHA - 1功能命令和事务/数据四个步骤。初始化序列由总线主设备发送复位脉冲，然后从设备发送存在脉冲，以表明DS28E10在总线上并准备好操作。

1 - Wire信号

DS28E10的通信需要严格的协议来确保数据的完整性。协议包括复位序列（复位脉冲和存在脉冲）、写零、写一和读数据四种信号类型。设备可以在标准速度和超速两种速度下进行通信，未明确设置为超速模式时，以标准速度通信。

应用注意事项

上电时序

DS28E10对上电斜率敏感，可能会出现不完全初始化的情况。为了确保可靠运行，建议在VCC电源达到正常工作水平后，执行一系列步骤，包括生成复位/存在检测序列、发送Skip ROM命令、写入内存命令等，以强制进行内部上电复位并完成初始化。

兼容性考虑

由于DS28E10可能不是1 - Wire总线上的唯一设备，因此在使用Skip ROM命令后再发送命令代码55h时，需要考虑可能产生的意外后果。不同类型的1 - Wire设备对该命令的理解和处理方式可能不同。

总结

DS28E10作为一款功能强大的1 - Wire SHA - 1认证器，在安全认证和数据存储方面具有显著的优势。其丰富的特性和灵活的应用场景，使其成为电子工程师在设计安全系统时的理想选择。在实际应用中，我们需要充分了解其技术参数、引脚配置、通信协议和应用注意事项，以确保设备的正常运行和系统的安全性。你在使用DS28E10的过程中遇到过哪些问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。