南瑞NRSEC3000芯片

1.1 芯片概述

处理器：

本安全芯片采用32位嵌入式RISC架构的CPU，特点是低功耗、高性能、高代码密度，具有独立的存储器保护单元（MPU）和存储器加密单元（MEU）。

加密算法：

芯片内部实现了商用密码产品所需的SM2和SM1算法专用加密模块、DES/3DES加密模块和RSA公钥算法引擎。另外，芯片提供32位硬件加密处理器，可用于实现公钥算法、摘要算法以及AES、DES等对称算法。

芯片内嵌32位真随机数发生器（TRNG），可满足COS开发者的密码学应用需求，节约软件开销，提高软件实现效率。

通讯接口：

芯片拥有丰富的对外接口，包括：

• 7816（智能卡接口，一种串口，半双工）主/从收发器，可实现T=0和T=1协议，支持多种通信速率。
• 硬件SPI（一种串口，全双工）主/从模块。

信息安全：

芯片提供增强的安全特性，通过对存储器管理单元（MMU）进行配置，完成工作模式设置及相关权限设置，可实现由硬件保证安全性的一卡多应用。另外，芯片提供了包括电压、频率检测机制，程序和数据加密存储机制以及代码保护机制等安全机制，以对抗物理攻击和剖片探测。

应用领域：

芯片是高性能、低功耗、具有丰富的内部协处理器和对外接口的安全芯片，可以作为智能卡、电子密钥、SIM卡或接触式智能IC卡，用于商用密码专用算法应用、网络银行应用、PKI卡、SIM卡、付费电视应用、城市一卡通应用等对信息安全有较高要求的应用场合。

1.2.1 中央处理器（CORE）

该CPU（CORE）是针对信息安全应用的32位RISC核，包括与RISC核整合在一起的存储器保护单元（MPU）。MPU模块将存储器空间划分为2个固定和8个可编程的存储器区，通过灵活、强大的访问保护模式，数据/地址的加密/解密机制，防止对敏感数据的非法访问，为CPU提供更多安全保护。硬核中还加入了先进的反攻击机制，使以之为核的SOC芯片更加安全。

主要特性：

1. 高性能的安全RISC核；
2. 低功耗、高性能设计；
3. 32位读取/存储RISC架构；
4. 高度优化的多级流水线结构；
5. 16*32位通用寄存器文件；
6. 13*32位控制寄存器文件；
7. 快速中断支持（支持向量/自动向量中断，128个中断/异常向量，16*32位交替寄存器文件用于快速中断支持）；
8. CLB总线、AMBA总线支持（支持byte/halfword/word访问）；
9. 强大的安全性能（提供存储器保护单元、优化的布局提高了安全性能，不可跟踪和重复的安全测试模式）；
10. 可扩展的模拟器，便于应用软件开发和安全调试。

1.2.2 芯片配置模块（CCM）

芯片配置模块用来控制芯片的配置和工作模式。

主要特性：

1. 选择芯片工作模式（主模式及从模式，单芯片模式及多芯片模式，EFLASH测试模式，真随机数发生器TRNG测试模式）；
2. 选择boot设备；
3. 对总线进行配置。

1.2.3 复位控制器模块

复位控制器模块用来决定系统是否需要复位，在适当的时候为系统唤醒复位信号，并对产生复位的原因进行记录。复位模块中包含了低电压检测器（LVD）和高电压检测器（HVD）。

主要特性：

1. 四个复位源（上电复位，看门狗定时器复位，低电压检测复位，高电压检测复位）；
2. 软件设置复位管脚RSTOUT使芯片系统复位；
3. 软件读取状态字（从状态字可以看出上次复位的原因）。

1.2.4 时钟模块

时钟模块包含晶振（OSC）、状态和控制寄存器以及控制逻辑单元。

主要特性：

1. 两个可选时钟源（外部晶振，内部环形振荡器）；
2. 支持低功耗模式；
3. 独立的时钟信号。

1.2.5 存储器集成模块

存储器集成模块用来控制内部总线与内存模块间信息的传输。具有两个外部存储器的片选信号CS0和CS1。

主要特性：

1. 固定基地址，具有256KB空间；
2. 具有两个外部存储器的片选信号CS0和CS1。

1.2.6 嵌入式Flash模块（EFM）

嵌入式FLASH（EFLASH）模块具有32位可编程嵌入式FLASH存储器，使用页擦除操作可以擦除一页（2048字节）上的所有数据，擦写操作是在CPU指令的控制下进行的。

主要特性：

1. 256KB的FLASH内存；
2. 自动擦写操作；
3. 具有安全机制。

1.2.7 看门狗定时器模块（WDT）

16位看门狗（Watchdog）定时器是在程序非正常运行的情况下强制恢复系统。实际上就是一个减法计数器，一般给看门狗一个大数，程序开始运行后看门狗开始倒计数。

加密前置终端结合国家电网公司《国网配电终端安全防护实施方案》、《配电自动化终端/子站功能规范》，参照Q／GDW_625-2011 《配电自动化建设与改造标准化设计技术规定》、DL/T 721－2013 《配电网自动化系统远方终端》等标准进行设计开发。加密前置终端通过内置国网加解密芯片（SC1161或NRSEC3000），可应用在配电网数据通信转换、安全传输中。

特征 & 优势

1. 采用工业级设计，防磁、防震、防潮、防雷，无硬盘无风扇。
2. 基于高性能32位微处理器，采用多种硬件、软件前沿技术，实现设备的模块化设计，确保了本通信适配器的可靠性、稳定性、高精度和高准确性。
3. 各种模块可以灵活配置，满足不同用户的个性化需求。
4. 使用简单、运行稳定、维护方便、可靠性高、开放性好、性价比高。

其他应用场景及优势

随着特高压电网的广泛兴建，输电线路的运行管理越来越复杂，导线舞动事故的发生也日益频繁。舞动常引起导线断股、断线、金具严重磨损、脱落、杆塔倾倒、线路跳闸等严重事故，容易造成电网大面积停电，给电网运行造成重大经济损失。为了及时掌握架空输电线路导线的运动变化情况，须在易发生舞动区域相关线路上部署导线舞动检测仪，实时采集导线舞动数据。通过输电线路舞动检测仪检测数据，对重要线路，特殊线路的导线舞动现象进行实时监测，为线路巡检人员提供输电线路运行信息。由于特高压输电线路的相邻铁塔之间档距较长，舞动检测仪却需要均匀安装在档距之间，为便于施工人员安装，保证检测仪的检测准确度，舞动检测仪的电池容量受到极大限制，因此具有无线传输、超低功耗特点的物联网技术被广泛应用于电力设备的监测中。