P5CD016UA是NXP公司的一款SmartMX雙接口控制器產(chǎn)品，P5CD016UA是安全雙接口和接觸式PKI智能卡控制器，本站介紹了P5CD016UA的封裝應(yīng)用圖解、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)、功能等，并給出了與P5CD016UA相關(guān)的NXP元器件型號供參考。
P5CD016UA - 安全雙接口和接觸式PKI智能卡控制器 - SmartMX雙接口控制器 - 智能卡IC - 恩智浦, LLC
CMOS14 SmartMX系列產(chǎn)品是具有以下特性的器件模塊集：
16 KB、20 KB、40 KB、52 KB和80 KB EEPROM ROM存儲器尺寸擴(kuò)展至264 KB RAM存儲器尺寸擴(kuò)展至7.5 KB（CXRAM 5 KB、FXRAM 2.5 KB） 高性能安全公共密鑰基礎(chǔ)設(shè)施(PKI)協(xié)處理器(RSA, ECC) 安全雙重/三重DES協(xié)處理器 安全AES協(xié)處理器 存儲器管理單元(MMU) ISO/IEC 7816接觸式接口 可選ISO/IEC 14443 A非接觸式接口單元(CIU) EEPROM最小耐久度為500000個周期，最小保持時間為25年 眾多交付類型 可選認(rèn)證加密庫模塊，用于RSA、ECC、DES、AES、SHA和PRNGP5CD016/021/041/051和P5Cx081產(chǎn)品具有更佳的SmartMX系列性能，并提供下列額外特性：
CPU內(nèi)核以系數(shù)2加速，同時保持全指令兼容性 FameXE協(xié)處理器（時鐘高達(dá)72 MHz）在全部三種電壓等級下都具有更低的功耗 存儲器管理單元(MMU)緩存區(qū)段為8個，而非5個 全二進(jìn)制ROM代碼兼容P5Cx012/02x/040/073/080/144系列 CMOS14 SmartMX系列特性長期認(rèn)證的CMOS14 SmartMX系列具有安全性大幅提升的智能卡IC架構(gòu)。用于Java和C語言代碼的擴(kuò)展指令、線性尋址、低功耗下的高速度以及通用存儲器管理單元是針對經(jīng)典80C51內(nèi)核架構(gòu)所作出的大量改進(jìn)中的一部分。在P5CD016/021/041/051和P5Cx081產(chǎn)品系列中，恩智浦半導(dǎo)體經(jīng)過驗(yàn)證的Secure_MX51處理器內(nèi)核相比現(xiàn)有采用0.14 μm CMOS技術(shù)的版本具有進(jìn)一步的優(yōu)化。因此，這些產(chǎn)品現(xiàn)在可提供更高的CPU速度，從而縮短整體交易時間。同時，F(xiàn)ameXE加密協(xié)處理器針對更低功耗下的工作性能進(jìn)行了優(yōu)化，同時保持了其性能在業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先水平。
長期認(rèn)證的CMOS14 SmartMX系列具有安全性大幅提升的智能卡IC架構(gòu)。用于Java和C語言代碼的擴(kuò)展指令、線性尋址、低功耗下的高速度以及通用存儲器管理單元是針對經(jīng)典80C51內(nèi)核架構(gòu)所作出的大量改進(jìn)中的一部分。在P5CD016/021/041/051和P5Cx081產(chǎn)品系列中，恩智浦半導(dǎo)體經(jīng)過驗(yàn)證的Secure_MX51處理器內(nèi)核相比現(xiàn)有采用0.14 μm CMOS技術(shù)的版本具有進(jìn)一步的優(yōu)化。因此，這些產(chǎn)品現(xiàn)在可提供更高的CPU速度，從而縮短整體交易時間。同時，F(xiàn)ameXE加密協(xié)處理器針對更低功耗下的工作性能進(jìn)行了優(yōu)化，同時保持了其性能在業(yè)內(nèi)的領(lǐng)先水平。
同時提供接觸式接口和非接觸式以及S2C接口的做法可實(shí)現(xiàn)諸如銀行金融、電子護(hù)、身份證、醫(yī)�？�、安全訪問、Java Card以及信托平臺模塊(TPM)的本地或開放平臺和多用途操作系統(tǒng)的輕松部署。
命名規(guī)范P5xyzzz
SmartMX平臺
x
目錄類型：
C = PKI控制器 + 三重DES協(xié)處理器 + AES協(xié)處理器（用于選定產(chǎn)品）
y
接口選項(xiàng)：
C = 接觸式接口 - ISO/IEC 7816
D = 雙接口 - ISO/IEC 7816 + ISO/IEC 14443非接觸式接口
N = ISO/IEC 7816 + S2C接口（用于NFC）
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非易失性存儲器的大�。▎挝粸镵B），向上計(jì)數(shù)代表更多產(chǎn)品選項(xiàng)
加密硬件協(xié)處理器FameXE協(xié)處理器
經(jīng)認(rèn)證和模塊化的FameXE架構(gòu)支持加長RSA密鑰的趨勢，提供更快的執(zhí)行速度以及基于GF(p)或GF(2n)的橢圓曲線加密(ECC)，具有最佳的性能。FameXE支持RSA，其操作數(shù)長度高達(dá)8 kb（暫存數(shù)高達(dá)4 kb，僅可存儲于RAM中）。
FameXE PKI協(xié)處理器現(xiàn)已進(jìn)一步降低了功耗，支持192位ECC密鑰長度，具有與2048位RSA同等級的安全性�；贓CC GF(2n)的簽名采用163位密鑰，可在不到30 ms的時間內(nèi)執(zhí)行，具有可比擬1024位RSA的安全等級。ECC操作數(shù)大小由FameXE提供支持，僅受FXRAM的2.5 KB大小限制。FameXE工作頻率高達(dá)72 MHz，便于使用；其靈活的接口可讓編程人員自由部署自己的加密解決方案。安全且經(jīng)CC EAL5+認(rèn)證的加密庫提供大量所需要的功能，并將用于全部器件，以便支持客戶部署基于公共密鑰的解決方案。
三重DES協(xié)處理器
DES廣泛用于對稱加密，并由專用的高性能、高度抗攻擊的硬件協(xié)處理器提供支持。單DES和三重DES（基于二個或三個DES密鑰）可在40 μs內(nèi)執(zhí)行。完全支持相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)（ISO/IEC、ANSI、FIPS）和消息認(rèn)證代碼(MAC)。針對DES提供安全加密庫元素。
AES協(xié)處理器
SmartMX是首款提供專用高性能128位并行處理協(xié)處理器以支持安全AES的智能卡微控制器平臺。其部署基于FIPS197，經(jīng)由國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)局(NIST)標(biāo)準(zhǔn)化，支持128位、192位和256位密鑰長度，性能等級堪比DES。AES是新一代對稱數(shù)據(jù)加密技術(shù)，建議承繼DES提供大幅改進(jìn)的安全等級。針對AES提供安全加密庫元素。
SmartMX接口SmartMX接觸式接口
SmartMX接觸式接口符合ISO/IEC 7816標(biāo)準(zhǔn)，由內(nèi)置的通用異步收發(fā)器(UART)提供支持，實(shí)現(xiàn)高達(dá)1 Mb/s的數(shù)據(jù)速率，允許自動生成所有典型波特率并支持傳輸協(xié)議T=0和T=1。提供最多兩個額外的I/O。
SmartMX非接觸式接口
該可選非接觸式接口完全符合ISO/IEC 14443 A標(biāo)準(zhǔn)，兼容恩智浦半導(dǎo)體經(jīng)過現(xiàn)場驗(yàn)證的MIFARE技術(shù)。專用的非接觸式接口單元(CIU)以高達(dá)848 kb/s的數(shù)據(jù)速率管理并支持通信。采用真正的防干擾方法（符合ISO/IEC 14443-3標(biāo)準(zhǔn)）同步處理多張卡。
可選MIFARE功能采用B1（MIFARE 1K部署）和B4（MIFARE 1K部署）配置提供接口保護(hù)，兼容所有已安裝的MIFARE基礎(chǔ)設(shè)施。MIFARE協(xié)議能與其他非接觸式傳輸協(xié)議同時運(yùn)行，并由用戶代碼部署實(shí)現(xiàn)該功能（T=CL或自定義），可在單張雙接口控制器智能卡上集成新服務(wù)和現(xiàn)有基于MIFARE的應(yīng)用（如票證）。
在SmartMX上部署的MIFARE可利用經(jīng)認(rèn)證的真隨機(jī)數(shù)生成器，因此不易遭受基于隨機(jī)數(shù)可預(yù)測性而發(fā)起的攻擊。該仿真利用防火墻與SmartMX的其余部分隔離，防火墻屬于通用標(biāo)準(zhǔn)評估的一部分。
提供ISO/IEC 14443-3和ISO/IEC 14443-4的教程軟件庫，為恩智浦半導(dǎo)體客戶輕松將非接觸式技術(shù)與現(xiàn)有系統(tǒng)解決方案相集成提供支持。
輸入電容可出廠配置為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)路天線或較小的天線（如“ID1/2”天線）。通過將器件輸入電容設(shè)置為標(biāo)準(zhǔn)值或較高值，便可完成該配置。
SmartMX S2C接口
S2C接口設(shè)計(jì)用于恩智浦半導(dǎo)體的NFC電路（如PN544），以便配置安全NFC系統(tǒng)，比如手機(jī)。
控制器芯片可在接觸模式(ISO/IEC 7816)和S2C模式下工作，用戶可根據(jù)操作系統(tǒng)定義其最終功能。這樣可以使接觸式接口和S2C接口具備相同的安全等級、功能性和靈活性。
S2C接口連接內(nèi)部ISO/IEC 14443 CIU。CIU處理S2C信號的解調(diào)與調(diào)制，可通過該接口實(shí)現(xiàn)完全非接觸式通信，并可使能NFC前端。由于S2C接口連接CIU，P5CN081的電源必須通過VDD和VSS焊盤提供，才能使用S2C接口。S2C接口與普通非接觸式操作相比，不需要任何軟件。
連接NFC前端的S2C接口后，該器件可兼容現(xiàn)有MIFARE讀卡器基礎(chǔ)設(shè)施，并且MIFARE 1K或MIFARE 4K的可選仿真模式可實(shí)現(xiàn)快速系統(tǒng)集成，同時提供針對MIFARE卡的向后兼容性。S2C接口上的通信支持ISO/IEC 14443 A標(biāo)準(zhǔn)第3部分以及ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)第4部分。
安全功能SmartMX集成一系列固有和操作系統(tǒng)控制的安全功能，作為針對所有攻擊類型的應(yīng)對措施。恩智浦半導(dǎo)體擁有豐富的芯片安全知識、交換電路技術(shù)、高密度五層金屬0.14 μm技術(shù)、膠合邏輯和有源屏蔽技術(shù)，并應(yīng)用這些知識與技術(shù)獲得CC EAL5+、EMVCo和其他第三方認(rèn)證與標(biāo)準(zhǔn)的最優(yōu)結(jié)果。
SmartMX存儲器管理單元(MMU)設(shè)計(jì)用來定義各種存儲器段并據(jù)此分配安全屬性，支持強(qiáng)大的防火墻概念，可保持各應(yīng)用之間的互相獨(dú)立。僅系統(tǒng)模式具有完全訪問所有存儲器空間和片內(nèi)外設(shè)的權(quán)限，而用戶模式僅有定制卡片時定義的權(quán)限，且需在系統(tǒng)模式的控制下才可執(zhí)行。
Secure Fetch技術(shù)極大地增強(qiáng)了芯片硬件的安全性，以抵抗某類針對芯片硬件的光照攻擊。值得一提的是，Secure Fetch針對利用更高的空間分辨率以及利用更短和更長的光脈沖展開的單次和多次脈沖攻擊提供更高的保護(hù)等級。它能保護(hù)器件存儲器和ROM、RAM以及EEPROM代碼的提取操作，極大地增加故障注入攻擊的檢出率。
這項(xiàng)獨(dú)特的安全技術(shù)針對未來使用光源和激光源的攻擊場景提供更佳的保護(hù)能力，方便客戶開發(fā)高度安全的軟件應(yīng)用。
SmartMX安全特性為大多數(shù)恩智浦半導(dǎo)體客戶所認(rèn)可，具有出色的特性。針對光照攻擊所提供的應(yīng)對措施堪稱“同類一流”。
安全評估和認(rèn)證獲得CC EAL5+硬件安全認(rèn)證。此外，還提供第三方認(rèn)證，比如EMVCo（VISA、CAST）、ZKA等，具體取決于應(yīng)用要求。
恩智浦半導(dǎo)體繼續(xù)推動第三方安全評估，為客戶已部署的應(yīng)用提供執(zhí)行后續(xù)復(fù)合評估所需的相關(guān)信息和文檔。
安全許可除了恩智浦SmartMX系列所擁有的各項(xiàng)抗攻擊知識產(chǎn)權(quán)外，恩智浦半導(dǎo)體公司還獲得了Cryptography Research Incorporated公司有關(guān)SPA和DPA應(yīng)對措施的專利授權(quán)。(CRI)。該許可涵蓋硬件和軟件應(yīng)對措施。對客戶而言，操作系統(tǒng)中的應(yīng)對措施應(yīng)遵守該CRI許可協(xié)議�？筛鶕�(jù)要求提供更多詳情。
可選加密庫恩智浦半導(dǎo)體為所有產(chǎn)品系列提供可選加密庫：
各種算法 使用AES協(xié)處理器進(jìn)行AES加密和解密 使用DES協(xié)處理器進(jìn)行DES和三重DES加密和解密 高達(dá)5024位直接和CRT密鑰的RSA加密和解密、簽名生成和驗(yàn)證 RSA密鑰生成 用于高達(dá)544位密鑰的ECC-GF(p)簽名生成和驗(yàn)證(ECDSA)以及Diffie-Hellman密鑰交換 ECC-GF(p)密鑰生成 用于高達(dá)571位密鑰的ECC-GF(2n)簽名生成和驗(yàn)證(ECDSA)以及Diffie-Hellman密鑰交換 ECC-GF(2n)密鑰生成 SHA-1、SHA-224和SHA-256哈希算法 偽隨機(jī)數(shù)字生成器(PRNG) 便于在所有算法中使用的API 接觸和非接觸模式下的安全操作 內(nèi)置最新的安全功能，避免能量攻擊(SPA/DPA)、定時攻擊和故障攻擊(DFA) 提供通用標(biāo)準(zhǔn)CC EAL5+認(rèn)證[ECC-GF(2n)除外]，符合BSI-PP-0002標(biāo)準(zhǔn)保護(hù)規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品系列特性
- EEPROM：提供16 KB、20 KB、40 KB、52 KB或80 KB選項(xiàng)
- 數(shù)據(jù)保持時間：至少25年
- 耐久性：至少500000個周期
- ROM：264 KB
- RAM：7680 B
- 256 B IRAM + 4.75 KB標(biāo)準(zhǔn)RAM，可用于CPU
- 2560 B FXRAM，可用于FameXE
- 專用加速Secure_MX51智能卡CPU（擴(kuò)展/增強(qiáng)型80C51存儲器）
- 5層金屬層、0.14 μm CMOS技術(shù)
- 可在接觸和非接觸模式下工作（取決于產(chǎn)品系列類型選項(xiàng)）
- 具有24位通用存儲器空間和24位程序計(jì)數(shù)器
- 集成高達(dá)16 MB的通用程序和數(shù)據(jù)線性地址范圍
- 集成額外指令，能改善：
- 指針操作
- 性能
- C和Java源代碼的代碼密度
- ISO/IEC 7816接觸式接口
- ISO/IEC 14443非接觸式接口
- PKI協(xié)處理器FameXE
- 支持主要的公共密鑰加密(PKC)系統(tǒng)，如RSA、Elgamel、DSS、Diffie-Hellman、Guillou-Quisquater、Fiat-Shamir和Elliptic Curves（橢圓曲線）
- RSA具有8192位最長秘鑰，模數(shù)隨機(jī)選擇
- 在RAM中計(jì)算時具有4096位最長密鑰
- 32位接口
- 布爾運(yùn)算可加速標(biāo)準(zhǔn)對稱加密算法
- 高速三重DES協(xié)處理器（64位并行處理DES引擎）
- 可加載兩個或三個密鑰
- DES3性能 < 40 μs
- 高速AES協(xié)處理器（128位并行處理AES引擎）
- 存儲器管理單元(MMU)緩存區(qū)段數(shù)量增加到8個
- 采用恩智浦半導(dǎo)體交換技術(shù)的低功耗和低電壓設(shè)計(jì)
- 具有四種優(yōu)先級的多信號源矢量化中斷系統(tǒng)
- 異常監(jiān)測功能為軟件調(diào)試提供便利
- 多信號源復(fù)位系統(tǒng)
- 兩個16位定時器
- 高度可靠的EEPROM，可用于數(shù)據(jù)存儲和程序執(zhí)行
- 逐字節(jié)EEPROM編程和讀取訪問
- 支持多樣化EEPROM編程，可一次編程1 B至64 B，或一次編程1 B至128 B
- 典型EEPROM頁面擦除時間：1.7 ms
- 典型EEPROM頁面編程時間：1.0 ms
- 省電空閑模式
- 可通過復(fù)位或任意活躍中斷喚醒空閑模式
- 接觸配置和串行接口符合ISO/IEC 7816標(biāo)準(zhǔn)
- 省電睡眠（關(guān)斷）模式或時鐘停止模式
- ISO/IEC 7816 UART支持標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議T=0和T=1、高標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議T=0和T=1，并且高速個性化設(shè)置可達(dá)1 Mb/s
- 外部或內(nèi)部生成可配置CPU時鐘
- 外部時鐘頻率范圍為1 MHz至10 MHz
- 同步工作時內(nèi)部CPU時鐘高達(dá)62 MHz
- 內(nèi)部時鐘與外部施加的頻率無關(guān)
- 高速16位CRC引擎，符合ITU-T標(biāo)準(zhǔn)的多項(xiàng)式定義
- 低功耗隨機(jī)數(shù)生成器(RNG)硬件，符合AIS-31標(biāo)準(zhǔn)
- C類、B類和A類的1.62 V至5.5 V擴(kuò)展工作電壓范圍
- 可選擴(kuò)展B類工作模式（2.2 V至5.5 V，用于電池供電應(yīng)用）
- 環(huán)境溫度：-25 °C至+85 °C
- 眾多交付類型：
- 晶圓
- 模塊
- 封裝
- 嵌體
各產(chǎn)品系列特性
- P5CC081
- ISO/IEC 7816接觸式接口
- 兩個額外的I/O端口：IO2和IO3，用于全雙工串行數(shù)據(jù)通信
- P5CD016、P5CD021、P5CD041、P5CD051和P5CD081
- CIU完全符合ISO/IEC 14443A標(biāo)準(zhǔn)：
- 工作頻率：13.56 MHz
- 完全支持ISO/IEC 14443-4標(biāo)準(zhǔn)的T=CL協(xié)議
- 出廠時可配置為較高的輸入電容，以匹配較小的環(huán)路天線
- 支持下列數(shù)據(jù)傳輸速率：106 kb/s、212 kb/s、424 kb/s和848 kb/s
- 采用可選的MIFARE 1 K或4 K部署可兼容MIFARE讀卡器基礎(chǔ)設(shè)施，同時提供內(nèi)置的防干擾支持
- 兩個額外的I/O端口：IO2和IO3，用于全雙工串行數(shù)據(jù)通信
- CIU完全符合ISO/IEC 14443A標(biāo)準(zhǔn)：
- P5CN081
- S2C接口
- 一個額外IO端口：IO2，供可選特殊用途使用
安全功能
- 增強(qiáng)型安全性傳感器：
- 高/低時鐘頻率傳感器
- 低溫和高溫傳感器
- 高/低電源電壓傳感器
- 單次故障注入(SFI)攻擊檢測
- 光傳感器（提供集成存儲器的光傳感器功能）
- Secure Fetch技術(shù)保護(hù)ROM、RAM和EEPROM代碼提取操作
- 電子保險(xiǎn)絲可用于安全模式控制
- 有源屏蔽
- 每芯片具有唯一的ID
- 時鐘輸入濾波器可提供峰值保護(hù)
- 上電和斷電復(fù)位
- 提供可選的可編程卡片禁用功能
- 針對RAM、EEPROM和ROM提供存儲器安全性（加密和物理檢測）
- 存儲器管理單元(MMU)具有存儲器保護(hù)功能：
- 可在兩種模式下工作的安全多用途操作系統(tǒng)：系統(tǒng)模式和用戶模式
- 用戶模式下針對外設(shè)提供操作系統(tǒng)控制型訪問限制機(jī)制
- 提供高達(dá)8 MB代碼存儲器的存儲器映射
- 提供高達(dá)8 MB數(shù)據(jù)存儲器的存儲器映射
- 通過在EEPROM中執(zhí)行代碼，提供可選禁止執(zhí)行ROM讀取指令的功能
- 提供可選禁止執(zhí)行除RAM外任何代碼的功能
- EEPROM編程：
- 無外部時鐘
- 受硬件序列器控制
- 可產(chǎn)生片內(nèi)高電壓
- 增強(qiáng)糾錯機(jī)制
- 64 B或128 B EEPROM，用于客戶自定義安全FabKey，具有批量、晶圓或芯片獨(dú)立型安全數(shù)據(jù)，包括按需提供的加密多樣性功能
- EEPROM中的14 B用戶寫保護(hù)安全區(qū)（字節(jié)訪問，根據(jù)不同字節(jié)禁止使用某些功能）
- EEPROM中的32 B一次寫入安全區(qū)（位訪問）
- EEPROM中的32 B用戶只讀區(qū)（字節(jié)訪問）
- 提供用戶指定的EEPROM初始化
支持設(shè)計(jì)導(dǎo)入
- 認(rèn)證開發(fā)工具鏈：
- Keil PK51開發(fā)工具包，包括μVision3/dScope C51仿真器；額外的專用硬件驅(qū)動程序，包括非接觸式接口仿真；以及ISO/IEC 7816卡接口板。SmartMX DBox，可進(jìn)行軟件調(diào)試和集成測試。
- Ashling Ultra-Emulator平臺，獨(dú)立的ROM原型板和ISO/IEC 7816、ISO/IEC 14443卡接口板。用于實(shí)時軟件測試的代碼覆蓋和性能測量軟件工具。
- 雙接口虛擬模塊OM6711 (PDM 1.1 - SOT658)，C4連接特殊天線，C8用于測試植入過程和天線連接。
- 軟件庫：
- 這些庫支持非接觸式通信，符合ISO/IEC 14443標(biāo)準(zhǔn)第3部分和第4部分
- T=1通信符合ISO/IEC 7816標(biāo)準(zhǔn)第3部分
- EEPROM讀/寫例程
- 銀行金融
- Java card
- 電子護(hù)照
- 身份證
- 安全訪問
- 信托平臺模塊
