面向表計行業(yè)的全棧國產(chǎn)芯片和解決方案

智能表可以通過遠程抄表或非接觸方式購買水電氣，極大地方便了人們的生活。面向表計創(chuàng)新技術(shù)領(lǐng)域，芯片廠商在表計計量技術(shù)、表計安全技術(shù)、芯片產(chǎn)品及表計解決方案等多個方面持續(xù)發(fā)力，不斷創(chuàng)新發(fā)展。針對智能水表、智能燃氣表等對功耗和安全非常敏感的表計應(yīng)用場景，國產(chǎn)芯片廠商國民技術(shù)推出了從端到云的智能表計全方位產(chǎn)品與解決方案，豐富齊全的表計產(chǎn)品線涵蓋了低功耗MCU主控芯片、SE安全芯片、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(yīng)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，其N32L4xx低功耗系列MCU更是業(yè)界首款集成了國密/國際雙算法硬件加速引擎和安全保護單元的表計MCU產(chǎn)品。創(chuàng)新產(chǎn)品和方案全面支持表計行業(yè)應(yīng)用，加速推進表計行業(yè)智能化進程。

一、表計行業(yè)芯片產(chǎn)品

1、N32L4xx系列低功耗主控芯片

N32L43x、N32L40x系列采用業(yè)內(nèi)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(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)10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1.5uA，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(shù)引領(lǐng)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

圖1 N32L4xx系列低功耗主控芯片

2、高安全N32S032/Z8IDA系列安全芯片

高安全N32S032獲得EAL5+高安全等級認證資質(zhì),N32S032/Z8IDA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JavaCard平臺的公共開發(fā)平臺服務(wù)，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(yīng)用開發(fā)。

高性價比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(yīng)用上佳之選。

3、低功功耗藍牙芯片系列

N32WB03x是支持藍牙BLE5.1的SOC射頻芯片,具有極低的功耗特色，其射頻接收電流小于3.8mA@3.3V；發(fā)射電流小于4.2mA@0dBm/3.3V，待機功耗小于0.13uA的業(yè)內(nèi)領(lǐng)先功耗控制能力，廣泛應(yīng)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(yīng)用領(lǐng)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(yīng)用。此外，芯片還采用了2.5V～5V的寬電壓范圍設(shè)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(wù)平臺。國民安全云平臺提供設(shè)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(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2 國民安全云系統(tǒng)架構(gòu)圖

國民安全云與業(yè)務(wù)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(wù)功能與客戶業(yè)務(wù)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(wù)平臺整體上進行安全認證，優(yōu)化系統(tǒng)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(wù)。

● 云-云對接方式

客戶業(yè)務(wù)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(wù)，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(yīng)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3 表計無磁計量解決方案框圖

國民技術(shù)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6uA，計量功耗9uA以內(nèi)，滿足業(yè)內(nèi)應(yīng)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(yīng)性強，可在復(fù)雜環(huán)境進行安裝。

●模塊體積小、成本低、適應(yīng)性強

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

● 芯片級開源

芯片計量方案應(yīng)用源碼開放、硬件設(shè)計資料開放。

方案的軟、硬件設(shè)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(wù)、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安全芯片與通用MCU實現(xiàn)表計業(yè)務(wù)的云-端安全解決方案。其中在表計設(shè)備端提供基于MCU/SE硬件的安全功能，包括：設(shè)備唯一序列號、設(shè)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(shè)備MCU安全啟動等；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(shè)備控制、設(shè)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(shè)備證書簽發(fā)、設(shè)備證書管理、設(shè)備密鑰更新等。

圖4 表計云-端安全解決方案

國民技術(shù)擁有低功耗MCU技術(shù)、無磁計量技術(shù)、低功耗無線射頻技術(shù)、金融級安全技術(shù)等表計領(lǐng)域核心基礎(chǔ)技術(shù)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(yīng)用，提供有行業(yè)競爭力的云端服務(wù)。表計典型應(yīng)用案例有：表計安全模塊、無磁計量模塊、高安全物聯(lián)網(wǎng)水表、紅外/藍牙NB智能水表、智能熱水表、高安全遠傳燃氣表等。

關(guān)于國民技術(shù)

國民技術(shù)股份有限公司于2000年源于國家“909”集成電路專項工程成立，2010年創(chuàng)業(yè)板上市（股票代碼:300077），是通用MCU、安全芯片領(lǐng)軍企業(yè)和國家級高新技術(shù)企業(yè)，擁有博士后科研工作站?？偛课挥谏钲?，在北京、上海、武漢、西安、重慶、香港、新加坡、洛杉磯、日本等地設(shè)有分支機構(gòu)。主營產(chǎn)品包括：通用MCU、安全芯片、可信計算芯片、智能卡芯片、非接讀寫芯片、藍牙芯片、RCC創(chuàng)新產(chǎn)品等，廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)安全認證、電子銀行、電子證照、移動支付與移動安全、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)聯(lián)網(wǎng)及工業(yè)控制、智能家電及智能家庭物聯(lián)網(wǎng)終端、消費電子、電機驅(qū)動、電池及能源管理、智能表計、醫(yī)療電子、汽車電子、安防、生物識別、通訊、傳感器、機器自動化等應(yīng)用方向。