國民技術(shù)面向表計行業(yè)的全棧國產(chǎn)芯片和解決方案
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5月26-28日，展現能源計量產(chǎn)業(yè)發(fā)展風(fēng)向標的“2021中國國際表計行業(yè)年度大會(huì )”在珠海舉行，大會(huì )圍繞“四表創(chuàng )新技術(shù)”、“電行業(yè)專(zhuān)場(chǎng)”、“水行業(yè)專(zhuān)場(chǎng)”、“燃氣行業(yè)專(zhuān)場(chǎng)”展開(kāi)，吸引眾多行業(yè)專(zhuān)家、企業(yè)、媒體機構參會(huì )。國民技術(shù)股份有限公司（簡(jiǎn)稱(chēng):國民技術(shù)）攜帶表計計量技術(shù)、表計安全技術(shù)、芯片產(chǎn)品及表計解決方案等多個(gè)最新技術(shù)方案參會(huì )。方案開(kāi)發(fā)部執行總監趙永剛在大會(huì )同期舉辦的“四表創(chuàng )新技術(shù)和產(chǎn)品專(zhuān)題”論壇上做了《國民技術(shù)表計MCU產(chǎn)品和解決方案》專(zhuān)題介紹。
圖1 論壇演講
此次論壇，國民技術(shù)推出了從端到云的智能表計全方位產(chǎn)品與解決方案，其豐富齊全的表計產(chǎn)品線(xiàn)涵蓋了低功耗MCU主控芯片、安全芯片SE、NFC讀卡芯片、BLE低功耗藍牙芯片、安全云平臺等全套產(chǎn)品應用組合，并提供低功耗高可靠性表計無(wú)磁計量解決方案、表計聯(lián)網(wǎng)安全解決方案等多個(gè)表計方案，全面支持表計行業(yè)落地。
圖2 國民技術(shù)表計芯片產(chǎn)品和解決方案
一、 表計行業(yè)芯片產(chǎn)品
1、N32L4xx低功耗系列主控芯片
N32L43x、N32L40x系列采用業(yè)內領(lǐng)先的40nm制程工藝，在CPU性能、集成度、綜合能耗、安全性等方面具有明顯優(yōu)勢，N32L436系列是國內首款在單芯片內集成了無(wú)磁傳感計量單元的超低功耗MCU，具有抗磁抗干擾等特色：
● 高集成度
具有極高的集成度，片內集成低功耗無(wú)磁傳感計量單元，能夠在較低功耗情況下獨立準確實(shí)現計量，具有一顆芯片代替主控與計量芯片優(yōu)勢。是國產(chǎn)首款具備低功耗計量特性的全集成芯片。
● 高性能
內核性能高達135DMIPS，內置嵌入式加密存儲高速Flash，集成國密/國際密碼算法硬件加速引擎及安全單元，密碼算法性能提升數十倍以上，系統資源使用減少5倍，有效提高存儲資源使用率。
● 超低能耗
創(chuàng )新解決高性能微控制器的能耗問(wèn)題，達到功耗與性能的極佳平衡。產(chǎn)品待機功耗小于0.5uA，動(dòng)態(tài)功耗低至60uA/MHz，微秒級啟動(dòng)與功耗模式快速轉換，同類(lèi)產(chǎn)品綜合性?xún)r(jià)比最高。
● 硬件級安全
國內首個(gè)同時(shí)集成國密/國際密碼算法硬件加速引擎以及安全單元的低功耗MCU，創(chuàng )新推出多用戶(hù)分區控制物理隔離機制和解決方案，技術(shù)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)應用。
2、高安全N32S032/Z8IDA系列安全芯片
此次展示了高安全N32S032系列、高性?xún)r(jià)比Z8IDA系列安全芯片。N32S032獲得EAL5+高安全等級認證資質(zhì)、Z8IDA通過(guò)EAL4+認證資質(zhì)。同時(shí)，兩款芯片均通過(guò)國密二級認證資質(zhì)，支持國際/國密雙算法。其中N32S032不僅具有豐富的外圍接口，而且提供基于Java Card平臺的公共開(kāi)發(fā)平臺服務(wù)，可快速對接客戶(hù)平臺，通過(guò)完整的端到云全線(xiàn)支持，實(shí)現表計聯(lián)網(wǎng)安全方案快速應用開(kāi)發(fā)。
Z8IDA系列支持DFN8等超小尺寸封裝，滿(mǎn)足板載面積有限情況下需求，并可提供完整的固件SDK和標準化認證固件，是極具高性?xún)r(jià)比的產(chǎn)品系列，是低成本表計應用上佳之選。
3、低功功耗藍牙芯片系列
N32WB03x是支持藍牙BLE 5.1的SOC射頻芯片,具有極低的功耗特色，其中，藍牙發(fā)送接收功耗均小于3.5mA，待機功耗小于0.1uA的業(yè)內領(lǐng)先功耗控制能力，廣泛應用于智能藍牙水表、智能藍牙燃氣表、藍牙透傳、語(yǔ)音遙控器、通用數傳模塊、輕智能穿戴等應用領(lǐng)域。
4、NZ380x系列讀卡器芯片
NZ380x系列讀卡器芯片通過(guò)了EMV/PBOC L1認證測試，支持ISO/IEC14443 A/B協(xié)議和高傳輸速率通信，支持SPI/I2C/UART等主機接口。該系列具有多種節電模式，特別適合低功耗、長(cháng)時(shí)間待機終端應用。此外，芯片還采用了2.5V～5V的寬電壓范圍設計，調節發(fā)射模塊電壓即可調節輸出功率。
二、國民安全云物聯(lián)網(wǎng)平臺
國民安全云物聯(lián)網(wǎng)平臺是基于金融級安全芯片、通用安全MCU以及國民安全云平臺等，形成基于硬件密碼的強安全認證能力和數據加密能力的綜合服務(wù)平臺。國民安全云平臺提供設備身份安全認證、云-端安全通信過(guò)程密鑰協(xié)商（一次一密）、安全通信數據加解密等物聯(lián)網(wǎng)關(guān)鍵安全服務(wù)功能，支持靈活的安全認證方式，單向認證/雙向認證可選。
圖3 國民安全云系統架構圖
國民安全云與業(yè)務(wù)系統的對接和部署，可根據需求采用以下三種方式中的一種靈活部署：
● 私有化部署方式
安全云平臺服務(wù)功能與客戶(hù)業(yè)務(wù)云平臺進(jìn)行集成，滿(mǎn)足對運營(yíng)數據敏感的客戶(hù)需求，便于業(yè)務(wù)平臺整體上進(jìn)行安全認證，優(yōu)化系統效率。國民技術(shù)可提供私有化部署與對接的全方位技術(shù)支持服務(wù)。
● 一體機快速部署方式
提供安全云一體機，加密機和安全云一步到位，客戶(hù)無(wú)需云端部署開(kāi)發(fā)投入，滿(mǎn)足對運營(yíng)數據敏感的客戶(hù)需求，并以超低成本實(shí)現快速、高安全接入服務(wù)。
● 云-云對接方式
客戶(hù)業(yè)務(wù)云集成安全云SDK并通過(guò)SDK與國民安全云對接，由國民安全云平臺提供所需安全服務(wù)，可快速集成實(shí)現云-端高安全。
三、表計解決方案
1、表計低功耗無(wú)磁計量解決方案
方案采用高集成度、低成本的N32L4xx系列MCU單芯片實(shí)現計量與應用處理，芯片內置計量采集算法模塊、LCD驅動(dòng)、比較器、定時(shí)器等資源，外圍電路精簡(jiǎn)，大大降低成本。
圖4 表計無(wú)磁計量解決方案框圖
國民技術(shù)表計無(wú)磁計量解決方案具有如下優(yōu)勢：
● 低計量功耗
靜態(tài)功耗小于6uA，計量功耗9uA以?xún)?，滿(mǎn)足業(yè)內應用場(chǎng)景需求。
● 抗強磁干擾
具有磁鐵置于表上也不會(huì )影響計量準確性的優(yōu)異特性，環(huán)境適應性強，可在復雜環(huán)境進(jìn)行安裝。
● 模塊體積小、成本低、適應性強
單芯片實(shí)現計量和應用處理，電路精簡(jiǎn)成本低，適應各種計量機具，可進(jìn)行一體化設計，穩定性和可靠性高。
● 芯片級開(kāi)源
芯片計量方案應用源碼開(kāi)放、硬件設計資料開(kāi)放。
方案的軟、硬件設計及生產(chǎn)資料指南齊備，可支撐廠(chǎng)商快速實(shí)現產(chǎn)品化，并具有專(zhuān)業(yè)人員支持。
● 高精度計量能力和高頻度計量信息上傳能力
方案支持0.1L位計量、計量準確度更高、最高可達10mm計量探測距離。方案可為政務(wù)、燃氣管理提供高頻數據上傳支撐能力。
2、表計云-端安全解決方案
基于國民安全云平臺、SE安全芯片與安全MCU實(shí)現表計業(yè)務(wù)的云-端安全解決方案。其中在表計設備端提供基于MCU/SE硬件的安全功能，包括：設備唯一序列號、設備私鑰與證書(shū)安全存儲、端-云雙向認證、安全通信密鑰協(xié)商、通信數據加密保護、通信數據完整性保護，以及設備MCU安全啟動(dòng)等；在表計業(yè)務(wù)云端提供基于安全云的安全服務(wù)，包括：接入設備控制、設備身份認證、云-端雙向認證、安全通信密鑰協(xié)商、數據完整性校驗、上行數據解密/下行數據加密、設備證書(shū)簽發(fā)、設備證書(shū)管理、設備密鑰更新等。
圖5 表計云-端安全解決方案
國民技術(shù)擁有低功耗MCU技術(shù)、無(wú)磁計量技術(shù)、低功耗無(wú)線(xiàn)射頻技術(shù)、金融級安全技術(shù)等表計領(lǐng)域核心基礎技術(shù)及方案能力，可面向行業(yè)及客戶(hù)提供表計低功耗MCU、低功耗藍牙BLE5.1 SOC、NFC讀卡芯片和金融級安全芯片等表計套片產(chǎn)品與全套方案，創(chuàng )新表計行業(yè)應用，提供行業(yè)有競爭力的云端服務(wù)。
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