DS28E16 1-Wire Secure SHA-3 Authenticator：安全認(rèn)證的理想之選

在當(dāng)今數(shù)字化時(shí)代，設(shè)備的安全認(rèn)證至關(guān)重要。Maxim Integrated推出的DS28E16 1-Wire Secure SHA-3 Authenticator為各類應(yīng)用提供了強(qiáng)大的安全保障。下面，我們就來深入了解一下這款產(chǎn)品。

文件下載：DS28E16Q+U.pdf

一、產(chǎn)品概述

DS28E16是一款將FIPS 202合規(guī)的安全哈希算法（SHA - 3）挑戰(zhàn)與響應(yīng)認(rèn)證和安全EEPROM相結(jié)合的安全認(rèn)證器。它集成了SHA - 3引擎、256位安全用戶EEPROM、遞減計(jì)數(shù)器和唯一的64位ROM識別號（ROM ID）等核心組件。ROM ID作為加密操作的基本輸入?yún)?shù)，同時(shí)也作為應(yīng)用中的電子序列號。該設(shè)備通過單觸點(diǎn)1 - Wire?總線進(jìn)行通信，在多設(shè)備1 - Wire網(wǎng)絡(luò)中，ROM ID可作為節(jié)點(diǎn)地址。

二、應(yīng)用場景

1. 醫(yī)療工具/配件認(rèn)證與校準(zhǔn)：確保醫(yī)療設(shè)備的安全性和準(zhǔn)確性，防止未經(jīng)授權(quán)的訪問和使用。
2. 配件和外設(shè)安全認(rèn)證：保護(hù)外設(shè)與主機(jī)之間的通信安全，防止數(shù)據(jù)泄露和非法操作。
3. 電池認(rèn)證和充電周期跟蹤：驗(yàn)證電池的真實(shí)性，監(jiān)測充電狀態(tài)，保障電池的正常使用。

三、產(chǎn)品特性與優(yōu)勢

3.1 強(qiáng)大的安全防護(hù)

• 數(shù)據(jù)加密保護(hù)：所有存儲的數(shù)據(jù)都經(jīng)過加密處理，有效防止數(shù)據(jù)被非法發(fā)現(xiàn)。
• 抗攻擊措施：具備強(qiáng)大的反制措施，抵御各種安全攻擊。

3.2 高效的哈希算法認(rèn)證

• FIPS 202合規(guī)的SHA - 3算法：用于挑戰(zhàn)/響應(yīng)認(rèn)證，確保認(rèn)證過程的安全性和可靠性。
• FIPS 198合規(guī)的鍵控哈希消息認(rèn)證碼（HMAC）：進(jìn)一步增強(qiáng)認(rèn)證的安全性。

3.3 易于集成的補(bǔ)充特性

• 17位一次性可設(shè)置的非易失性遞減計(jì)數(shù)器：支持經(jīng)過認(rèn)證的讀取操作，可用于特定的計(jì)數(shù)和控制場景。
• 安全存儲：提供256位的安全EEPROM，用于存儲用戶數(shù)據(jù)和秘密信息。
• 唯一且不可更改的64位ROM ID：作為設(shè)備的唯一標(biāo)識，增強(qiáng)設(shè)備的安全性和可追溯性。
• 先進(jìn)的1 - Wire協(xié)議：將接口簡化為單觸點(diǎn)，降低了系統(tǒng)的復(fù)雜度。
• 全時(shí)超速通信速度：提高數(shù)據(jù)傳輸效率。
• 內(nèi)部寄生電源電容：支持寄生供電，方便設(shè)備的使用。

3.4 廣泛的工作范圍和良好的電氣特性

• 工作電壓范圍：1.71V - 3.63V，適應(yīng)不同的電源環(huán)境。
• 工作溫度范圍：- 40°C至 + 85°C，滿足各種惡劣環(huán)境的使用需求。
• 多種封裝形式：包括WLP、TDFN - EP和SFN封裝，方便不同的應(yīng)用場景選擇。
• 靜電放電保護(hù)：±8kV HBM ESD保護(hù)（典型值），提高設(shè)備的可靠性。
• 低輸入負(fù)載電流：3.5μA（典型值），降低功耗。

四、電氣特性

4.1 IO引腳相關(guān)參數(shù)

• 1 - Wire上拉電壓（VPUP）：系統(tǒng)要求為1.71 - 3.63V。
• 1 - Wire上拉電阻（RPUP）：范圍為300 - 750Ω。
• 輸入電容（CIO）：典型值為1700pF。
• 輸入負(fù)載電流（IL）：IO引腳在VPUP時(shí)為3.5 - 11μA。
• 高低電平轉(zhuǎn)換閾值：包括高到低轉(zhuǎn)換閾值（VTL）、低到高轉(zhuǎn)換閾值（VTH）和開關(guān)滯后（VHY）等，這些參數(shù)與內(nèi)部電源電壓、上拉電阻、1 - Wire時(shí)序和IO引腳的電容負(fù)載有關(guān)。

4.2 1 - Wire接口相關(guān)參數(shù)

• 恢復(fù)時(shí)間（tREC）：5μs。
• 時(shí)間槽持續(xù)時(shí)間（tSLOT）：11μs。

4.3 1 - Wire復(fù)位和存在檢測周期相關(guān)參數(shù)

• 復(fù)位低時(shí)間（tRSTL）：48 - 60μs。
• 復(fù)位高時(shí)間（tRSTH）：48μs。
• 存在檢測采樣時(shí)間（tMSP）：7 - 10μs。

4.4 1 - Wire讀寫相關(guān)參數(shù)

• 寫零低時(shí)間（tW0L）：6 - 16μs。
• 寫一低時(shí)間（tW1L）：0.25 - 2μs。
• 讀低時(shí)間（tRL）：0.25 - 2 - δ μs。
• 讀采樣時(shí)間（tMSR）：tRL + δ - 2μs。

4.5 強(qiáng)上拉操作相關(guān)參數(shù)

• 強(qiáng)上拉電流（ISPU）：3mA。
• 強(qiáng)上拉電壓（VSPU）：1.71V。

4.6 其他參數(shù)

• 讀內(nèi)存時(shí)間（tRM）：5ms。
• 寫內(nèi)存時(shí)間（tWM）：60ms。
• 短寫內(nèi)存時(shí)間（tWMS）：15ms。
• 計(jì)算時(shí)間（tCMP）：15ms。

4.7 EEPROM相關(guān)參數(shù)

• 寫/擦除周期（耐久性）：100K次。
• 數(shù)據(jù)保留時(shí)間：在TA = + 85°C時(shí)為10年。

4.8 上電相關(guān)參數(shù)

• 上電時(shí)間（tOSCWUP）：系統(tǒng)要求最大為2ms。

五、引腳配置與描述

DS28E16有多種封裝形式，不同封裝的引腳配置有所不同。主要引腳包括IO（1 - Wire IO）和GND（接地參考），部分封裝還有DNC（不連接）引腳和EP（暴露焊盤，僅TDFN封裝有）。

六、功能框圖與詳細(xì)描述

6.1 功能框圖

DS28E16的功能框圖包含了64位ROM ID、1 - Wire接口、SHA3 - 256引擎、秘密E2陣列、用戶內(nèi)存和遞減計(jì)數(shù)器等模塊。

6.2 詳細(xì)描述

該設(shè)備集成了Maxim DeepCover?功能，可保護(hù)所有存儲的數(shù)據(jù)不被非法發(fā)現(xiàn)。除了SHA - 3引擎、256位EEPROM、SHA - 3秘密存儲、17位遞減計(jì)數(shù)器和控制寄存器外，還通過內(nèi)部電容實(shí)現(xiàn)寄生供電，通過1 - Wire接口進(jìn)行操作。

七、內(nèi)存與功能命令

7.1 內(nèi)存

安全EEPROM陣列提供SHA - 3秘密存儲、遞減計(jì)數(shù)器和通用用戶可編程內(nèi)存。根據(jù)內(nèi)存空間的不同，可以設(shè)置默認(rèn)或用戶可編程的保護(hù)模式。

7.2 功能命令

在1 - Wire復(fù)位/存在周期和ROM功能命令序列成功后，可以接受命令開始，然后執(zhí)行設(shè)備功能命令。數(shù)據(jù)傳輸通過16位CRC（CRC - 16）進(jìn)行驗(yàn)證。

八、遞減計(jì)數(shù)器

可選的17位遞減計(jì)數(shù)器可以在一頁內(nèi)存上一次性寫入。通過專用的設(shè)備功能命令，每次調(diào)用可將計(jì)數(shù)值減1。當(dāng)計(jì)數(shù)值達(dá)到0時(shí)，無法再進(jìn)行遞減操作。

九、1 - Wire總線系統(tǒng)

9.1 硬件配置

1 - Wire總線只有一條線，每個(gè)連接到總線上的設(shè)備必須具有開漏或三態(tài)輸出。DS28E16的1 - Wire端口為開漏輸出，支持90.9kbps（最大）的超速通信速度。上拉電阻的值主要取決于網(wǎng)絡(luò)大小和負(fù)載條件，DS28E16要求上拉電阻最大為750Ω。1 - Wire總線的空閑狀態(tài)為高電平，如果交易需要暫停，總線必須保持在空閑狀態(tài)。

9.2 交易序列

訪問DS28E16的協(xié)議包括初始化、ROM功能命令、設(shè)備功能命令和交易/數(shù)據(jù)四個(gè)步驟。初始化序列由總線主設(shè)備發(fā)送復(fù)位脈沖，從設(shè)備發(fā)送存在脈沖。

9.3 1 - Wire信號與時(shí)序

DS28E16需要嚴(yán)格的協(xié)議來確保數(shù)據(jù)完整性，包括復(fù)位序列（復(fù)位脈沖和存在脈沖）、寫零、寫一和讀數(shù)據(jù)四種信號類型。除存在脈沖外，所有下降沿均由總線主設(shè)備發(fā)起。

9.4 讀寫時(shí)間槽

數(shù)據(jù)通信在時(shí)間槽中進(jìn)行，每個(gè)時(shí)間槽傳輸一位數(shù)據(jù)。寫時(shí)間槽將數(shù)據(jù)從總線主設(shè)備傳輸?shù)綇脑O(shè)備，讀時(shí)間槽將數(shù)據(jù)從從設(shè)備傳輸?shù)街髟O(shè)備。

9.5 1 - Wire ROM命令

DS28E16支持五種ROM功能命令，包括搜索ROM（F0h）、讀取ROM（33h）、匹配ROM（55h）、跳過ROM（CCh）和恢復(fù)（A5h）。這些命令用于識別和選擇總線上的設(shè)備。

十、改進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)行為（開關(guān)點(diǎn)滯后）

在1 - Wire環(huán)境中，線路容易受到各種噪聲的影響。DS28E16采用了具有滯后特性的1 - Wire前端，在低到高轉(zhuǎn)換閾值VTH處具有滯后功能，可有效抑制噪聲干擾，提高網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的性能。

十一、訂購信息

DS28E16有多種型號可供選擇，不同型號的溫度范圍和引腳封裝有所不同。例如，DS28E16X - S + T采用6 WLP封裝，工作溫度范圍為 - 40°C至 + 85°C。

DS28E16 1 - Wire Secure SHA - 3 Authenticator憑借其強(qiáng)大的安全性能、豐富的功能和良好的電氣特性，為各類應(yīng)用提供了可靠的安全認(rèn)證解決方案。在實(shí)際設(shè)計(jì)中，電子工程師可以根據(jù)具體需求選擇合適的型號和封裝，充分發(fā)揮其優(yōu)勢，確保設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。你在使用類似安全認(rèn)證器的過程中遇到過哪些問題呢？歡迎在評論區(qū)分享。