解讀國民技術“更高性能、更低功耗、更低成本”單芯片安全智能門鎖方案

指紋識別以其簡單便捷的優勢已成為智能門鎖的標配，在常規智能門鎖方案架構中，由獨立的指紋模組來實現指紋識別及其處理功能。智能門鎖由于其自身的特點，安全是其最基本和重要的需求。傳統的智能門鎖方案需要增加額外的安全模塊實現對密鑰、開鎖密碼、指紋模板等敏感信息的存儲保護、加解密運算與安全認證等功能。

圖1 常規智能門鎖方案架構

1.什么是單芯片安全智能門鎖？

所謂單芯片安全智能門鎖方案，就是把原本在物理上獨立的智能門鎖主控、安全芯片、指紋識別、觸控、藍牙等功能集成在單顆MCU芯片中實現。這種單芯片方案，不僅可節省器件成本降低功耗，而且可使得主控板PCB板尺寸變小，為門鎖產品設計保留更多的發揮空間，這種將主控模塊、安全模塊、指紋處理模塊、TSC觸控、藍牙傳輸等業務邏輯整合到MCU中的做法，降低了硬件成本，縮短了智能鎖新品從設計到量產的時間，使智能鎖企業在競爭中更具優勢。

圖2  基于N32G4FRxx/N32WB4x系列的單芯片安全智能門鎖方案

2.N32G4FRx/N32WB4x系列專為單芯片安全智能門鎖量身打造！

主控芯片是智能門鎖的核心器件和大腦。國民技術股份有限公司（簡稱：國民技術）在ELEXCON 2019上發布了5個系列MCU新品和多個物聯網解決方案，其中基于N32G4FRx/N32WB4x系列MCU的單芯片安全智能門鎖解決方案，憑借其高集成度、低成本、高性能與安全的優勢，非常適合用于公寓、家庭鎖、智能鎖、掛鎖等智能家居領域。

單芯片安全智能門鎖方案主要包括：安全主控MCU、語音模塊(DAC)、通訊模塊(WiFi/藍牙、NB IoT模塊、RCC/NFC刷卡模塊)、顯示模塊(OLED、LED燈)、存儲模塊(FLASH)、數據模塊(TSC觸控、指紋模塊)、開鎖模塊(開鎖電機、斜舌控制)、電池等八大模塊。

方案采用國民技術N32G4FRx/N32WB4x系列MCU作為安全主控，該系列芯片是國民技術專為指紋應用而設計的MCU芯片，集成了指紋識別算法組件安全組件、密碼組件、語音組件、低功耗控制、觸控組件、可選藍牙組件（N32WB4x自帶BLE5.0藍牙組件）等部件，方案搭載嵌入式freeRTOS實時操作系統，流暢運行OLED菜單顯示、語音導航、指紋、觸摸等多種人機交互接口，并可配套提供非接觸功能芯片，是國產首款硬件安全通用MCU單芯片安全智能門鎖，是目前市場上成本和性能最佳的安全智能門鎖方案！

圖3  硬件安全通用MCU單芯片安全智能門鎖

3.方案優勢特點

——高集成度、低成本

·   集成指紋識別算法、支持半導體指紋和光學指紋傳感器

·   集成TSC電容觸控算法，最多支持18個單通道按鍵，支持低功耗狀態下喚醒MCU

·   集成藍牙協議棧（N32WB452系列集成藍牙BLE5.0）

——高安全性、防破解&攻擊

·   內置 10 余種密碼算法硬件加速引擎

·   支持Flash存儲加密，防止固件、密鑰、指紋信息等非法截取、篡改

·   支持多用戶MMU分區保護、硬件安全算法

·   支持安全啟動，程序加密下載，安全更新

——支持操作系統，支持任意修改菜單

·   已搭載嵌入式freeRTOS實時操作系統，更多實時操作系統將陸續提供

4.開放的服務模式

國民技術將為廣大用戶提供如下服務：

·   提供“國民技術MCU+指紋算法+TSC觸控+藍牙”單芯片方案

·   提供基于硬件安全的端到端加密技術，防篡改、防假冒、防竊取

·   搭載嵌入式freeRTOS實時操作系統，后期可提供更多選擇

·   提供開放的可量產單芯片安全智能門鎖參考設計

5.國民技術N32G4FR/N32WB452系列MCU更多特性

采用 32 bit ARM Cortex-M4 內核、集成最大容量144KB SRAM，512KB Flash, 集成多達18 個數字通訊接口及4個模擬接口。如下是詳細的產品參數表：

圖4 N32G4FR系列資源參數

圖5： N32WB452系列資源參數