Atmel“固定式”ARM7微处理器加密解密速_软件开发_嵌入式软件

Atmel“固定式”ARM7微处理器加密解密速

作者: hebhd 日期: 08-07-27, 15:53

Atmel已经率先推出业界首两款基于 ARM7 的闪存微控制器 (Flash MCU),两者都具有嵌入式10/100以太网 (Ethernet) MAC、控制器局域网 (CAN)、全速 (12Mbps) USB 2.0 以及一个高速 AES/3DES 加密引擎 (encryption engine)。AT91SAM7X128 和 AT91SAM7X256 乃针对广泛的网络化实时嵌入式系统而设计,具备一个10位模数转换器 (ADC)、两个串行外围接口 (SPI)、同步串行接口 (SSC)、双线接口 (TWI)、3个通用异步收发器 (UART)、一个8 级别优先中断控制器 (priority interrupt controller) 和众多的监管功能。这两款新型的50 MIPS MCU 拥有 32Kb 或 64kb 的静态存储器 SRAM 以及 128Kb 或 256kb 的 25ns闪存,后者支持实时控制系统所需的固定性 (deterministic) 处理能力。

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　　Atmel 公司 ARM 市场经理 Jacko Wilbrink 表示：“愈来愈多嵌入式系统利用以太网、CAN、802.15.4 和其它网络协议来实现网络化。这些‘嵌入式网络’反过来又通过以太网与企业内联网 (intranet) 或互联网的连接来实现与外部世界的联网。SAM7X 架构提供广泛的连接、存储和处理资源,可安全地支持通信协议,同时提供实时系统所需的实时功能,而这些功能是先前的32位 MCU 所不具备的。” 　　这两款MCU 以一个外设DMA控制器 (PDC) 将各个 SAM7X 外设直接与片上存储器连接起来,这样不需任何处理器的操作就可实现高吞吐量的数据传输。传统的 ARM 处理器需要中央处理器 (CPU) 以每次1字节的速度传输数据,仅仅 2Mbps 的传输速率就需占用55%的处理资源;而 4Mbps 的速率更需占据所有的处理资源,因此无法实现更高的数据传输速率。相反,SAM7X 在 4Mbps 的速率时仅需消耗其2% 的周期,而在 10Mbps 的速率时也只需消耗4%的周期。凭借在硬件中进行数据流加密／解密和 DMA的协助,SAM7X 可提供 80 Mbps 的高级加密标准 (AES) 的加密速度,比软件加密要快20倍。　　由于全速 USB2.0 的数据传输速率为 12Mbps;CAN速率为 1Mbps,以太网速率为 100Mbps;而SAM7 串行外围接口和通用同步异步收发器 (USART) 外围设备的速率可达到 25Mbps,因此必须采用 DMA 和硬件加密以实现安全的高速数据传输。　　可配置全双工 (full-duplex) 或半双工 (half-duplex) 模式的 SAM7X EMAC 具有可编程数据包收发间隔 (interpacket gap),并支持虚拟局域网标记帧 (virtual-LAN tagged frame) 和自动暂停帧 (automatic-pause frame) 的生成及终止功能。双模式接口为高速以太网应用中大量实体层 (PHY) 提供了无缝式媒体独立接口 (Media Independent Interface, MII),或使用更少 I/O 的简化媒体独立接口 (RMII)。SAM7X MCU 可直接与 POS-PHY 第2层／SPI-3 兼容设备连接,包括与标准网络处理器连接。通过片上系统缓冲器进行的无损失流量控制,省去了对外部存储器或流量控制装置的需求。此外,还支持高达10240字节的巨型帧 (jumbo frame) 。　　SAM7X 处理器设有嵌入式 AES 和三重 DES 加密引擎,配合外围 DMA 控制器便可以针对 AES 以 80Mbps 的速率对数据进行加密／解密;或者可针对 DES 和三重 DES 分别以 32.8Mbps 和 20Mbps 的速率实现加密／解密。　　尽管 ARM MCU 具有适用于嵌入式设计的卓越性能特征,但它们极少被用以控制应用,这是因为它们为提升性能所采用的代码遮蔽 (code shadowing) 使其无法精确预测任何突发事件的准确时钟周期。Atmel 则为 ARM7 核心提供了固定性处理能力,通过添加25ns 非易失性闪存 (128kb 或 256Kb),允许处理器直接从闪存读取指令,而不会影响性能,因此无需代码遮蔽,并提供了可预测的指令执行。

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　　实时的应用一般会进行密集的中断处理,并且需要监管功能来确保可靠的性能。常规的 ARM7 架构只有两个中断,仅其中之一可用于非紧急状况的中断。这两个中断均没有8位或16位设备中常见的监管功能。SAM7X 处理器却拥有整套的实时外设和监管功能,其中包括一个8级别优先中断控制器、节电监测、上电复位 (power-on-reset)、单电源电压、监视定时器、实时时钟以及 RC 振荡器。Atmel 是唯一提供具有这种实时外设套件的 ARM 处理器供应商。　　IAR、Green Hills 以及 Keil等公司皆提供支持 Atmel SAM7X MCU 的编译器、连接器以及除错器。Atmel 提供转销价为 250 美元的 AT91SAM7X-EK 评估套件。　　CMX、Micrium 和 FreeRTOS.org 为 SAM7X 处理器提供实时操作系统 (RTOS)。现在可用的 TCP/IP 堆栈包括uIP/lwIP (开放源码)、Micrium uC/TCP-IP (免专利权使用费) 以及 CMX MicroNet (免专利权使用费)。　　AT91SAM7X128 采用 100引线 LQFP 绿色封装,10,000颗批量的单价为7.20美元。AT91SAM7X256 采用 100线 LQFP 绿色封装,10,000颗批量的单价为8.65美元。

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