TTM2000A1T

Mizar TTM2000 产品数据手册 版本 1.3 2022 年 6 月 上海芯钛信息科技有限公司 警告：该文件为芯钛公司所有，未经公司质量部门许可，禁止复制或泄露。 TTM2000 产品 Mizar TTM2000 是一款面向汽车电子领域的灵活、可靠、安全、合规的加密芯片产品。该 产品针对车联网 V2X 应用安全进行了专门的开发设计，能够完全满足 C-V2X 和 DSRC 等应用 场景所需的消息认证性能、安全证书管理等需求。      标准和认证 - EVITA 硬件安全模块 Full 级架构设计 - AEC-Q100 等级 1 级 - EAL4+ - 中国国家密码局安全芯片等级 2 级 产品特性 - ARM® SecureCore® SC300™ 32-Bit RISC Core，80Mhz - 120.0DMIPS (Dhrystone v2.1)； - Memory Protection Unit (MPU)； - 24-bit SysTick 定时器； - 3.3V 和 1.8V 供电,IO 引脚电平为 3.3V - 工作温度范围：-40℃ - 125℃ - 封装 LQFP-64 安全特性 - 具有硬件 “信任根”防篡改检测功能，物理屏蔽层防护设计，抗侧信道攻击防护设计 - 内部集成国际标准和中国国家密码局标准的硬件密码算法单元 - 4 路独立真随机数发生器 - 硬件加密 Flash，密钥加密安全存储 - 看门狗定时器(WDT) - 高/低电压异常检测 - 温度异常检测 密码算法单元 - 高速 ECDSA（NIST-P256） - 高速 SM2 - 高速 SM3 - RSA（up to 2048 bits） - ECC-256 - SHA-256 - AES - DES - SM4 系统保护 - 每颗芯片均有 32 位唯一的序列号 - 完善的生命周期状态管理 2   - 使用国产密码算法的系统安全启动 通信特性 - 2 个集成 SPI 控制器，仅配置为 Slave 模式 - 1 个 UART 控制器 - 1 个 I2C - 5 通道 GPIO，3 路用于通讯标志使用； - 1 个外部定时器 - 1 个 Watchdog - 8 通道 DMA 控制器 - 多种类、可配置 IO 连接实现更优性能和灵活性 存储器 - 512KB 内部 Flash，支持 ECC - 160KB SRAM - 安全 ROM 3 版本更新记录 版本日期 版本号 更改描述 2019 年 3 月 0.1 创建文件 2019 年 6 月 0.5 增加设计原理、封装信息等内容 2019 年 7 月 0.7 根据实际样品测试情况增加电气参数等内容 2019 年 10 月 0.9 FullMask LQFP64 封装芯片说明，修正原理图 PIN 5 标注 2019 年 12 月 0.91 单独列出了芯片功耗指标 2019 年 12 月 0.92 增加测试点建议和热阻信息 2019 年 12 月 0.93 增加硬件加速器性能参数和功率参数说明 2019 年 12 月 0.94 修正表 1 中的引脚定义 2020 年 1 月 0.95 增加 IO 引脚的电平参数 2020 年 1 月 0.96 增加 SPI 时序图 2020 年 3 月 0.97 增加订货信息和包装信息 2020 年 3 月 0.98 增加封装尺寸公差 2020 年 4 月 0.99 2020 年 7 月 1.0 增加了产品系列命名规则 2020 年 12 月 1.1 增加了 SPI 时序图和功能说明 2021 年 12 月 1.2 修正了文字排版、技术描述，增加了相关电路参考设计 2022 年 6 月 1.3 补充了 SPI 连接方式声明 修正电气特性和热阻信息 修正硬件电路图中晶振要求 4 目 录 TTM2000 产品 .......................................................................................................... 2 1 系统框图 ............................................................................................................. 6 2 功能简介 ............................................................................................................. 7 3 封装引脚 ............................................................................................................. 8 3.1 64-Pin LQFP ............................................................................................................. 8 3.2 引脚功能定义 .............................................................................................................9 3.3 封装尺寸说明 ...........................................................................................................11 4 电气特性 ........................................................................................................... 12 4.1 极限条件 .................................................................................................................. 12 4.2 工作条件 .................................................................................................................. 13 4.3 功耗指标 .................................................................................................................. 14 4.4 硬件加速器性能 ........................................................................................................15 4.5 SPI 时序图 ...............................................................................................................16 5 IO 设备 ............................................................................................................17 5.1 GPIO 设备 .......................................................................................................... 17 5.2 SPI 设备 ............................................................................................................ 17 5.3 I2C 设备 ............................................................................................................. 18 5.4 UART 设备 .......................................................................................................... 18 6 参考电路 ........................................................................................................... 20 7 订货信息 ........................................................................................................... 23 8 包装信息 ........................................................................................................... 24 8.1 托盘包装图 .......................................................................................................... 24 8.2 卷带包装图 .......................................................................................................... 24 声明 ........................................................................................................................ 25 5 1 系统框图 Mizar TTM2000 的内部架构图，请参考图 1. 图 1. TTM2000 系统框图 6 2 功能简介 Mizar TTM2000 产品一款面向汽车电子领域的加密芯片产品，该产品按照 EVITA 定义的 汽车 HSM 硬件架构设计，达到 EVITA 完整级 HSM 的硬件功能配置。产品集成了独立的安全 专用处理器，并集成了国际标准的硬件密码算法 AES、SHA、DES、RSA、ECC 单元和中国国 家密码局标准的硬件密码算法 SM2、SM3、SM4 单元；产品的生产封装制造等流程符合汽车 级质量管控要求，产品达到了 AEC-Q100 Grade1 可靠性指标，并通过了由专业检测机构进行 的完整的 AEC Q100 可靠性测试试验；产品整体安全性符合《GM/T0008 安全芯片密码检测准 则》技术要求等级 2 级要求，并取得了国家密码产品资质认证。 TTM2000 产品可为网联汽车 V2X 应用所需的消息认证提供超高性能的硬件加速能力，同 时作为安全芯片可提供关键秘密数据的存储，如私钥、根证书链等。整个应用框图，请参考图 2. 图 2. TTM2000 应用框图 Mizar TTM2000 提供 SPI 接口与上位机进行数据交互，上位机通过调用芯片接口可进行 各类密码运算、密钥产生、密钥存储及管理、真随机数产生等操作，实现上位机应用需要的各 类安全功能服务。 更多电路设计、加密功能接口等产品信息细节，请咨询芯钛的技术支持来获取 Mizar TTM2000 的产品资料及设计套件。 7 3 封装引脚 这章主要是描述了 TTM2000 的封装和引脚分配。 3.1 64-Pin LQFP 图 3. TTM2000 64 引脚 LQFP 封装 注： 所有的 VDD33 引脚均必须连到电源平面，建议使用 0.1uF 的去耦电容直连并靠近每一个 VDD33 引脚。所有的 VSS 引脚 均必须连接到地平面。 8 3.2 引脚功能定义 引脚编号及其对应功能说明如下: 表 1. 引脚分配 引脚号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 引脚名称 VSS RST_N VSS VDD18 VDD33 VSS VDD33 XTALOUT XTALIN VSS VDD18 VDD33 GPIO2 GPIO1 GPIO0 VSS VDD33 VSS VDD18 20 SPI1_MOSI 21 SPI1_MISO 22 SPI1_CS 23 VDD33 24 SPI1_CLK 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 VDD18 VSS UART1_RX UART1_TX VDD18 VSS VDD18 VSS VDD33 NC 引脚功能 地 复位信号，片内上拉 地 1.8V 电源 3.3V 电源 地 3.3V 电源 晶振/振荡器输出 晶振/振荡器输入 地 1.8V 电源 3.3V 电源 通用 IO2 通用 IO1 通用 IO0 地 3.3V 电源 地 1.8V 电源 SPI1 接口数据，可配置为主设备 数据输出或从设备数据输入，片 内下拉（从）（可 disable 下拉） SPI1 接口数据，可配置为主设备 数据输入或从设备数据输出 SPI1 片选，可配置为主设备片选 输出或从设备片选输入，片内上 拉（从）（可 disable 上拉） 3.3V 电源 SPI1 接口时钟，可配置为主设备 或从设备，片内下拉（从）（可 disable 下拉） 1.8V 电源 地 UART 串行输入 UART 串行输出 1.8V 电源 地 1.8V 电源 地 3.3V 电源 不连接 9 电平类型 0V 3.3V 0V 1.8V 3.3V 0V 3.3V 3.3V 3.3V 0V 1.8V 3.3V 3.3V 3.3V 3.3V 0V 3.3V 0V 1.8V 3.3V 信号方向 N/A 输入 N/A N/A N/A N/A N/A 模拟引脚 模拟引脚 N/A N/A N/A 双向 双向 双向 N/A N/A N/A N/A 双向 3.3V 双向 3.3V 双向 3.3V 3.3V N/A 双向 1.8V 0V 3.3V 3.3V 1.8V 0V 1.8V 0V 3.3V N/A N/A 输入 输出 N/A N/A N/A N/A N/A N/A 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 VSS VDD18 NC VSS VDD18 NC VSS VDD18 NC VSS VDD18 NC 47 I2C1_SCL 48 I2C1_SDA 49 50 51 52 53 54 55 56 VDD33 VDD18 VSS VDD18 VSS GPIO6 GPIO7 VSS 57 SPI0_CLK 58 VDD33 59 SPI0_CS 60 SPI0_MISO 61 SPI0_MOSI 62 VDD18 63 VSS 64 VDD33 注：SPI 不支持一主多从的连接方式 地 1.8V 电源 不连接 地 1.8V 电源 不连接 地 1.8V 电源 不连接 地 1.8V 电源 不连接 I2C1 接口时钟，可配置为主设备 或从设备，片内上拉（可 disable 上拉） I2C1 接口数据，可配置为主设备 或从设备，片内上拉（可 disable 上拉） 3.3V 电源 1.8V 电源 地 1.8V 电源 地 通用 IO6 通用 IO7 地 SPI0 接口时钟，可配置为主设备 或从设备，片内下拉（从）（可 disable 下拉） 3.3V 电源 SPI0 片选，可配置为主设备片选 输出或从设备片选输入，片内上 拉（从）（可 disable 上拉） SPI0 接口数据，可配置为主设备 数据输入或从设备数据输出 SPI0 接口数据，可配置为主设备 数据输出或从设备数据输入，片 内下拉（从）（可 disable 下拉） 1.8V 电源 地 3.3V 电源 10 0V 1.8V 3.3V N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A N/A 双向 3.3V 双向 3.3V 1.8V 0V 1.8V 0V 3.3V 3.3V 0V 3.3V N/A N/A N/A N/A N/A 输出 输出 N/A 双向 3.3V 3.3V N/A 双向 3.3V 双向 3.3V 双向 1.8V 0V 3.3V N/A N/A N/A 0V 1.8V 0V 1.8V 0V 1.8V 3.3 封装尺寸说明 TTM2000 支持 LQFP-64 封装，引脚间距 0.5mm。MSL 等级为 3 级。图 1 是机械尺寸图， 图 2 是 PCB 建库尺寸参考图。 参数 最小值 典型值 最大值 单位 D1, E1 D, E 9.8 11.8 10 12 10.2 12.2 mm mm 图 4. 封装机械图（含公差） 图 5. PCB 建库尺寸参考图 11 4 电气特性 4.1 极限条件 表 2. 极限条件 类别 参数含义 条件 最小值 最大值 单位 VDD33 3.3V 电源电压 所有 VDD33 管脚 -0.3 5.8 V VDD18 1.8V 电源电压 所有 VDD18 管脚 -0.3 2.4 V VI 信号输入电压 所有输入管脚 -0.3 5.8 V ISS 工作地管脚电流 所有 VSS 管脚 - 250 mA Tstg 存储温度 非供电 -55 150 ℃ Tamb 环境温度 工作状态 -40 125 ℃ Ilat 栓锁电流 信号管脚 - 100 mA 抗静电 HBM，所有管脚 - 2000 V 抗静电 CDM，所有管脚 - 500 V VESD 12 4.2 工作条件 Mizar TTM2000 工作环境温度-40℃~125℃，芯片工作时的典型电气特性如下： 表 3. 典型电气特性 类别 参数含义 条件 最小值 典型值 最大值 单位 VDD33 3.3V 电源电压 所有 VDD33 管脚 2.7 3.3 3.6 V VDD18 1.8V 电源电压 所有 VDD18 管脚 1.62 1.8 1.98 V IDD33 VDD33 工作电流 VDD33=3.3V 10 15 20 mA IDD1V8*1 VDD18 工作电流 VDD18=1.8V 20 130 260 mA IIL 输入低电流 VI=0V，非上下拉管脚 -2 0 2 µA IIH 输入高电流 VI=3.3V，非上下拉管脚 -2 0 2 µA VIH 高输入门限电平 VDD33=3.3V 2.4 - - V VIL 低输入门限电平 VDD33=3.3V - - 0.8 V VOH 高输出门限电平 2.8 - - V VOL 低输出门限电平 - - 0.4 V Rpullup 片内上拉电阻 20 50 100 KOhm Rpulldown 片内下拉电阻 20 50 100 KOhm Cin 输入电容 - - 10 pF 输出电流 6mA VDD33=3.3V 输出电流 6mA VDD33=3.3V 注： 1. VDD18 工作电流最大值的测量条件为通过 I/O 接口调用芯片的峰值运算状态（4500 次/秒 SM2 签名验 证运算）。 13 4.3 功耗指标 表 4. 功耗指标 类别 最小值 典型值 最大值 单位 工作功耗 *1 40 285 540 mW 热阻系数 *2 -- 48 -- °C/W 注： 1. 以上均为芯片实测结果。 2. 基于 LQFP64 封装的 JA 热阻。 14 4.4 硬件加速器性能 表 5. 算法性能 算法 测试通道 SM2 ECC-NIST 内部 SM2 ECC-NIST SPI (单通道) 签名次数 验签次数 单位 12500 7300 次/秒 12500 7300 次/秒 3600 3400 次/秒 3500 3200 次/秒 注：以上为芯片实测数据。详细性能测试数据可参见芯钛公司提供的性能测试报告。 15 4.5 SPI 时序图 表 6. 时序参数 类别 最小值 典型值 最大值 单位 Tcsc -- 16.7 -- us Trsi -- 24 -- ns Tsdc -- 55 -- ns Tsui -- 28 -- ns 16 5 IO 设备 5.1 GPIO 设备 Mizar TTM2000 包含一个 GPIO 接口设备，支持 5 路 GPIO PIN。 GPIO 模块具有如下特性：  兼容 AMBA APB2.0 总线；  支持 2 个单独可编程 GPIO PIN；  每个端口的方向可控制；  PIN 在复位时默认为输入；  读写操作时，可通过地址线进行位屏蔽操作；  可编程控制中断；  上电复位期间，接口复位所有寄存器；  具有标识寄存器。 5.2 SPI 设备 SPI 接口设备是 Mizar TTM2000 与上位机通信的主要接口，其中包含 2 个 SPI 接口设备， 与上位机建立通信链路，SPI 接口设备可工作在 DMA 模式或者中断模式。 SPI 模块具有如下特性:  最高支持 40MHz 传输速率  仅选择作为从机；  支持 SPI mode 01，全双工操作；  32 帧独立收发 FIFO；  支持每帧配置长度为 4～16 位；  支持 5 种中断类型；  通信辅助：SPI 需要和 GPIO 配对使用，配对规则是 SPI0 对应 GPIO6，SPI1 对应 GPIO7。 17 SPO=0，SPH=1 数据传输 5.3 I2C 设备 MIZAR TTM2000 包含 1 路 I2C 接口设备，也可以用来与上位机通信。与 SPI 接口相比 I2C 的速率相对较低，与上位机传输协议的设计上必须考虑大的延迟情况。 I2C 模块具有如下特性:  传输速度支持标准模式(0 至 100 KB/s)、快速模式(≤400 KB/s)  时间同步技术；  I2C 主机/从机操作；  7 位或 10 位寻址；  7 位或 10 位组合格式传输；  批量传输模式  忽略 CBUS 地址  具有发送和接收缓冲区  中断或者轮询模式操作  可编程 SDA 保持时间(tHD; DAT)  可配置软件驱动程序支持的组件参数  通信辅助：I2C 需要和 GPIO 配对使用，配对规则是 I2C 对应 GPIO0。芯片的 I2C 地 址： 0x5D 5.4 UART 设备 Mizar TTM2000 包含 1 路 16550 兼容的 UART 设备，用做调试端口，输出调试信息。 UART 模块具有如下特性: 18  分离 32 具有传输和 32 和有如接收 FIFO 内存缓冲区，以减少 CPU 中断；  禁用 1 字节深度的可编程 FIFO；  可编程波特率发生器，可以使用频率> 3.6864MHz 的任何时钟作为参考时钟；  标准异步通信位（启动、停止和奇偶校验）；  7 位或 10 位组合格式传输；  传输 FIFO、接收 FIFO、接收超时、调制解调器状态和错误状态中断的独立屏蔽；  支持 DMA；  错误启动位检测  断线产生和检测  支持调制解调器控制功能 CTS、DCD、DSR、RTS、DTR 和 RI  可编程硬件流控制  全可编程串行接口特性      数据可以是 5、6、7 或 8 位 偶数、奇数或无奇偶校验位生成和检测 -1 或 2 停止位生成 波特率生成，DC 最高为 UARTLK/16 唯一标识 UART 的标识寄存器 19 6 参考电路 图 6. TTM2000 参考电路图 注： 1. 时钟只能使用 16MHz 无源晶振，2%精度，晶振电路参考设计如下图所示： 20 图 7. 晶振电路参考设计 2. 复位信号低电平有效，复位时将 Pin 2（RESET）拉低 100 微秒以上再释放即完成复位动作。复位 电路参考设计如下图所示： 图 8. 复位电路参考设计 3. 如果需要将多个上位机的复位操作引脚连接到 TTM2000 的复位引脚时，建议通过逻辑门电路互联， 参考设计如下图所示；其中任何一个上位机执行复位操作都会导致 TTM2000 与其他上位机正在执 行的业务出现异常。 21 图 9. 多上位机复位操作引脚连接参考设计 4. 芯片上电时序，VDD3V3 先于 VDD1V8 0~100 微秒上电。 5. 上电复位过程中，上位机应保持 PIN54(GPIO6)和 PIN55(GPIO7)这两个引脚为低电平。 6. 针对项目需求， Mizar TTM2000 与上位机通信需要使用 GPIO PIN 辅助， SPI 设备使用 PIN54(GPIO6) 和 PIN55(GPIO7) 两 个 引 脚 ， I2C 设 备 使 用 PIN15 （ GPIO0 ） 引 脚 。 PIN27(UART1_RX) ， PIN28(UART1_TX), PIN54(GPIO6)和 PIN55(GPIO7)等 4 个引脚建议保留测试点，具体信息请联系 芯钛技术支持获取项目详细信息。 7. SPI 不支持一主多从的连接方式。 22 7 订货信息 Mizar TTM2000 订货信息如下表。 表 7. 订货信息 封装 封装形式 单位数量 最小订货量 ROHS LQFP-64 托盘 160 320 是 LQFP-64 卷带 1500 1500 是 23 8 包装信息 8.1 托盘包装图 注： 1. 表面电阻率≥1.0×105 & ＜1.00×112ohm/sq； 2. 翘曲控制在 0.76mm 以内； 3. 可用单元为 8×20 = 160 个； 8.2 卷带包装图 24 声明 芯钛认为本文档中的信息是准确可靠的，保留随时更改信息和规格的权利，本文档取代并 替代了先前版本中提供的所有信息。 联系信息 更多信息，请联系 support@thinktech.net.cn 25