國民技術面向表計行業(yè)的全棧國產(chǎn)芯片和解決方案

5月26-28日，展現(xiàn)能源計量產(chǎn)業(yè)發(fā)展風向標的“2021中國國際表計行業(yè)年度大會”在珠海舉行，大會圍繞“四表創(chuàng)新技術”、“電行業(yè)專場”、“水行業(yè)專場”、“燃氣行業(yè)專場”展開，吸引眾多行業(yè)專家、企業(yè)、媒體機構(gòu)參會。國民技術股份有限公司（簡稱：國民技術）攜帶表計計量技術、表計安全技術、芯片產(chǎn)品及表計解決方案等多個最新技術方案參會。方案開發(fā)部執(zhí)行總監(jiān)趙永剛在大會同期舉辦的“四表創(chuàng)新技術和產(chǎn)品專題”論壇上做了《國民技術表計MCU產(chǎn)品和解決方案》專題介紹。

圖1 論壇演講

此次論壇，國民技術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磁計量解決方案、表計聯(lián)網(wǎng)安全解決方案等多個表計方案，全面支持表計行業(yè)落地。

圖2 國民技術表計芯片產(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(nèi)領先的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(nèi)首款在單芯片內(nèi)集成了無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(nèi)集成低功耗無磁傳感計量單元，能夠在較低功耗情況下獨立準確實現(xiàn)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(nèi)核性能高達135DMIPS，內(nèi)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(shù)十倍以上，系統(tǒng)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，動態(tài)功耗低至60uA/MHz，微秒級啟動與功耗模式快速轉(zhuǎn)換，同類產(chǎn)品綜合性價比最高。

● 硬件級安全

國內(nèi)首個同時集成國密/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)新推出多用戶分區(qū)控制物理隔離機制和解決方案，技術引領物聯(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、高性價比Z8IDA系列安全芯片。N32S032獲得EAL5+高安全等級認證資質(zhì)、Z8IDA通過EAL4+認證資質(zhì)。同時，兩款芯片均通過國密二級認證資質(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平臺的公共開發(fā)平臺服務，可快速對接客戶平臺，通過完整的端到云全線支持，實現(xiàn)表計聯(lián)網(wǎng)安全方案快速應用開發(fā)。

Z8IDA系列支持DFN8等超小尺寸封裝，滿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，是極具高性價比的產(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(nèi)領先功耗控制能力，廣泛應用于智能藍牙水表、智能藍牙燃氣表、藍牙透傳、語音遙控器、通用數(shù)傳模塊、輕智能穿戴等應用領域。

4、NZ380x系列讀卡器芯片

NZ380x系列讀卡器芯片通過了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(jié)電模式，特別適合低功耗、長時間待機終端應用。此外，芯片還采用了2.5V～5V的寬電壓范圍設計，調(diào)節(jié)發(fā)射模塊電壓即可調(diào)節(jié)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(shù)據(jù)加密能力的綜合服務平臺。國民安全云平臺提供設備身份安全認證、云-端安全通信過程密鑰協(xié)商（一次一密）、安全通信數(shù)據(jù)加解密等物聯(lián)網(wǎng)關鍵安全服務功能，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(tǒng)架構(gòu)圖

國民安全云與業(yè)務系統(tǒng)的對接和部署，可根據(jù)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

安全云平臺服務功能與客戶業(yè)務云平臺進行集成，滿足對運營數(shù)據(jù)敏感的客戶需求，便于業(yè)務平臺整體上進行安全認證，優(yōu)化系統(tǒng)效率。國民技術可提供私有化部署與對接的全方位技術支持服務。

● 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，客戶無需云端部署開發(fā)投入，滿足對運營數(shù)據(jù)敏感的客戶需求，并以超低成本實現(xiàn)快速、高安全接入服務。

● 云-云對接方式

客戶業(yè)務云集成安全云SDK并通過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，可快速集成實現(xiàn)云-端高安全。

三、表計解決方案

1、表計低功耗無磁計量解決方案

方案采用高集成度、低成本的N32L4xx系列MCU單芯片實現(xiàn)計量與應用處理，芯片內(nèi)置計量采集算法模塊、LCD驅(qū)動、比較器、定時器等資源，外圍電路精簡，大大降低成本。

圖4 表計無磁計量解決方案框圖

國民技術表計無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以內(nèi)，滿足業(yè)內(nèi)應用場景需求。

● 抗強磁干擾

具有磁鐵置于表上也不會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)境進行安裝。

● 模塊體積小、成本低、適應性強

單芯片實現(xiàn)計量和應用處理，電路精簡成本低，適應各種計量機具，可進行一體化設計，穩(wěn)定性和可靠性高。

● 芯片級開源

芯片計量方案應用源碼開放、硬件設計資料開放。

方案的軟、硬件設計及生產(chǎn)資料指南齊備，可支撐廠商快速實現(xiàn)產(chǎn)品化，并具有專業(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、燃氣管理提供高頻數(shù)據(jù)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實現(xiàn)表計業(yè)務的云-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、設備私鑰與證書安全存儲、端-云雙向認證、安全通信密鑰協(xié)商、通信數(shù)據(jù)加密保護、通信數(shù)據(jù)完整性保護，以及設備MCU安全啟動等；在表計業(yè)務云端提供基于安全云的安全服務，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(shù)據(jù)完整性校驗、上行數(shù)據(jù)解密/下行數(shù)據(jù)加密、設備證書簽發(fā)、設備證書管理、設備密鑰更新等。

圖5 表計云-端安全解決方案

國民技術擁有低功耗MCU技術、無磁計量技術、低功耗無線射頻技術、金融級安全技術等表計領域核心基礎技術及方案能力，可面向行業(yè)及客戶提供表計低功耗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。