AT88SC6416C：高性能安全存储器的卓越之选

在电子设计领域，安全存储一直是至关重要的环节。AT88SC6416C作为CryptoMemory®家族的一员，凭借其先进的安全和加密特性，为用户提供了高性能的安全存储解决方案。接下来，我们就深入了解一下这款产品。

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产品概述

AT88SC6416C拥有64 Kbit的用户内存，用户内存被划分为16个512字节的区域，每个区域都可以单独设置不同的安全访问权限，也能有效组合起来为一到十六个数据文件提供存储空间。它具备多种特性，适用于智能卡和嵌入式等多种应用场景。

产品特性

内存配置

• 用户内存：提供64-Kbit（8-Kbyte）的EEPROM用户内存，划分为十六个512字节（4-Kbit）的区域，支持自定时写周期，具备单字节或128字节页写模式，且每个区域都有可编程的访问权限。
• 配置区：2-Kbit的配置区，包含37字节的OTP区域用于用户定义代码，160字节的区域用于用户定义密钥和密码。

安全特性

• 认证协议：采用64位相互认证协议（获得ELVA许可），保障设备与主机之间的安全通信。
• 加密校验：具备加密校验和功能，采用流加密技术，拥有四组用于认证和加密的密钥集，以及八组24位密码，还具备抗撕裂功能和电压、频率监控功能。

智能卡特性

• 协议支持：支持ISO 7816 Class A（5V）或Class B（3V）操作，遵循ISO 7816 - 3异步(T = 0)协议（Gemplus专利），支持协议和参数选择以实现更快的操作。
• 多应用支持：多个区域、密钥集和密码可用于多应用场景，具备同步2线串行接口，可实现更快的设备初始化，还有可编程的8字节Answer - To - Reset寄存器，符合ISO 7816 - 2标准。

嵌入式应用特性

• 低电压运行：能在2.7V至5.5V的低电压下运行，为敏感系统或用户信息提供安全的非易失性存储。
• 高速接口：采用2线串行接口，兼容1.0 MHz，实现快速操作。
• 环保封装：采用标准8引脚塑料封装，符合环保要求（超过RoHS标准），引脚排列与2线串行EEPROM相同。

高可靠性

• 耐用性：具有100,000次的写入耐久性。
• 数据保留：数据可保留10年。
• ESD保护：具备4,000V的最小ESD保护。

引脚说明

Pad	Description	ISO Module	TWI Module “SOIC PDIP”
VCC	电源电压	C1	8
GND	接地	C5	4
SCL/CLK	串行时钟输入	C3	6
SDA/IO	串行数据输入/输出	C7	5
RST	复位输入	C2	NC

电源电压（V_CC）

V_CC输入是由主机提供的2.7V至5.5V正电压。

时钟（SCL/CLK）

在异步(T = 0)协议中，SCL/CLK输入用于为设备提供载波频率(f)。当使用同步协议时，该输入用于将数据以正边沿时钟输入设备，以负边沿时钟输出设备。

复位（RST）

AT88SC6416C提供符合ISO 7816 - 3的异步复位响应序列。复位序列激活时，设备将输出编程到64位Answer - To - Reset寄存器中的数据。RST输入引脚的内部上拉允许设备在不连接RST的情况下用于同步模式，但该设备不支持同步复位响应序列。

串行数据（SDA/IO）

SDA引脚用于串行数据传输，是双向的，为开漏驱动，可与任意数量的其他开漏或集电极开路设备连接。需要在SDA和V_CC之间连接外部上拉电阻，电阻值和SDA总线上的系统电容负载将决定SDA的上升时间，进而影响读取操作的最大频率。

电气特性

绝对最大额定值

特性	数值
工作温度	-40°C至 +85°C
存储温度	-65°C至 +150°C
任何引脚相对于地的电压	-0.7至VCC + 0.7V
最大工作电压	6.0V
直流输出电流	5.0 mA

DC特性

在推荐的工作范围内（V_CC = +2.7至5.5V，T_AC = -40°C至 +85°C），涵盖了电源电压、电源电流、输入阈值、输入电流、输出电压和输出电流等参数。

AC特性

同样在推荐工作范围内（V_CC = +2.7至5.5V，T_AC = -40°C至 +85°C，C_L = 30 pF），规定了异步和同步时钟频率、时钟占空比、上升和下降时间、数据有效时间等参数。

设备操作

同步协议操作

• 时钟和数据转换：SDA引脚通常通过外部设备上拉，数据只能在SCL低电平期间改变。SCL高电平期间的数据变化表示起始或停止条件。
• 起始条件：SCL为高电平时，SDA从高到低的转换为起始条件，必须在任何其他命令之前。
• 停止条件：SCL为高电平时，SDA从低到高的转换为停止条件，读取序列后，停止命令将使EEPROM进入待机电源模式。
• 确认：所有地址和数据字以8位字的形式串行传输，EEPROM在第九个时钟周期发送零以确认接收到每个字。
• 内存复位：协议中断、电源丢失或系统复位后，可通过时钟最多9个周期、查找SCL高电平时SDA为高、创建起始条件等步骤重置任何2线部件。

设备架构与控制

用户区域

EEPROM用户内存分为16个4,096位的区域，多个区域可存储不同类型的数据或文件，访问用户区域需满足安全要求，这些要求由用户在设备个性化时在配置内存中定义。

控制逻辑

对用户区域的访问通过内置的控制逻辑实现，该逻辑可通过访问寄存器、密钥寄存器和配置内存中编程的密钥进行配置，还包含一个加密引擎，用于执行设备的各种高级安全功能。

配置内存

由2048位的EEPROM内存组成，用于存储密码、密钥和代码，定义每个用户区域的安全级别，其访问权限在控制逻辑中定义，用户无法更改。

安全熔丝

设备上有三个熔丝，在设备个性化过程中必须熔断，每个熔丝将配置内存的某些部分锁定为OTP内存，熔丝按顺序熔断，设备的所有编程和熔丝熔断可在最后一步完成。

协议选择

异步(T = 0)协议

适用于智能卡应用，符合ISO 7816 - 3的冷复位上电序列。上电后，V_CC变高，RST、I/O - SDA和CLK - SCL为低，将I/O - SDA设置为接收模式，向CLK - SCL提供时钟信号，400个时钟周期后RST变高，并响应64位ATR代码。成功ATR后，可使用ISO 7816 - 3定义的协议和参数选择（PPS）协议协商通信速度。

同步2线串行接口

上电后，由于RST上的内部上拉，默认进入同步模式，适用于使用标准塑料封装的嵌入式应用。上电后，V_CC和RST变高，V_CC稳定后，可驱动CLK - SCL和I/O - SDA，首次命令发出前需发送五个时钟脉冲。

通信安全模式

设备与主机之间的通信有三种基本模式：	模式	配置数据	用户数据	密码	数据完整性检查
标准	明文	明文	明文	MDC
认证	明文	明文	加密	MAC
加密	明文	加密	加密	MAC

安全选项

抗撕裂功能

写周期中发生电源丢失时，可恢复设备存储数据的完整性。该功能可选，启用时写命令执行时间更长，数据限制为8字节。数据先写入EEPROM的缓冲区，再写入目标地址，若第二次写周期因电源丢失中断，设备下次上电时将自动从系统缓冲区恢复数据。2线模式下，启用抗撕裂功能时，主机写命令后需进行长达8 ms的ACK轮询，上电时可能需进行长达2 ms的ACK轮询。

写锁定

用户区域配置为写锁定模式时，8字节页的最低地址字节构成该页字节的写访问字节。写锁定字节可通过将其最低有效位写为“0”进行锁定，且写锁定模式激活后，写锁定字节只能编程，写入“0”的位不能恢复为“1”，此配置下一次只能写入一个字节。

密码验证

可使用密码保护任何用户区域的读写访问，有效密码呈现后，将一直有效直到电源关闭，除非呈现新密码或RST激活。有八个密码集可用于保护任何用户区域，一次只有一个密码有效，写密码也提供读访问。

认证协议

用户区域的访问可通过认证协议保护，可选择四个密钥之一用于用户区域。认证成功后，只要芯片通电就一直有效，除非初始化新认证或RST激活。若新认证请求未通过验证，卡片将失去之前的认证，需重新进行认证。

校验和

AT88SC6416C以校验和的形式实现数据有效性检查功能，标准模式下为修改检测码（MDC），主机可读取MDC验证数据接收是否正确；认证和加密模式下为消息认证码（MAC），提供双向数据完整性检查和数据来源认证能力，操作时必须使用MAC，若设备计算的MAC与主机传输的不同，命令将被放弃，模式将重置，需重新进行认证和/或加密激活。

加密

读写和验证密码命令期间，设备与主机之间交换的数据可加密以确保数据机密性。发行商可在配置内存中设置要求用户区域进行加密，可选择四个密钥之一，激活加密模式才能读写该区域数据，且只能传输加密数据，即使未要求，主机知道正确密钥也可选择激活加密。

管理员模式

启用此功能后，持有特定密码的用户可完全访问所有八个密码集，包括更改密码的能力。

修改禁止

受此功能保护的用户区域任何时候都不允许写访问，该区域必须在设备个性化期间、安全熔丝熔断之前写入数据。

仅编程

受此功能保护的用户区域内的数据可从“1”更改为“0”，但不能从“0”更改为“1”。

初始设备编程

为启用CryptoMemory的安全功能，需先对设备进行个性化设置，通过简单的读写命令对配置内存进行编程，设置多个寄存器并加载适当的密码和密钥。访问配置内存需先成功提供安全代码（AT88SC6416C的安全代码为$F7 62 0B），写入并验证配置内存中的数据后，需熔断安全熔丝将信息锁定在设备中。

订购信息

订购代码	封装	电压范围	温度范围
AT88SC6416C - MJ AT88SC6416C - MJTG	M2 – J模块 - ISO M2 – J模块 - TWI	2.7V – 5.5V	商用（0°C – 70°C）
AT88SC6416C - PU AT88SC6416C - SU	8P3 8S1	2.7V – 5.5V	环保（超过RoHS）/工业（-40°C – 85°C）
AT88SC6416C - WI	7 mil晶圆	2.7V – 5.5V	工业（-40°C – 85°C）

AT88SC6416C以其丰富的特性和出色的安全性能，为电子工程师在安全存储设计方面提供了一个可靠的选择。在实际应用中，你是否遇到过类似安全存储芯片的使用问题呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。