探索MPC184：強大的安全處理器

引言

在當今數字化的時代，網絡安全至關重要。對于電子工程師而言，選擇合適的安全處理器是保障系統安全的關鍵。Freescale Semiconductor的MPC184安全處理器，憑借其卓越的性能和豐富的功能，成為了眾多網絡和計算系統的理想選擇。今天，我們就來深入了解一下MPC184的相關特性和設計要點。

文件下載：MPC184VMB.pdf

MPC184概述

MPC184是一款靈活且強大的安全處理器，適用于采用Motorola PowerQUICC系列集成通信處理器的網絡或計算系統，以及支持PCI總線協議的任何系統。它的主要作用是將計算密集型的安全功能，如密鑰生成與交換、認證和批量加密等，從主機處理器中卸載出來，從而減輕主機處理器的負擔。

主要特性

1. 多種加密執行單元
   • 公鑰執行單元（PKEU）：支持RSA和Diffie - Hellman算法，可編程字段大小可達2048位，還支持橢圓曲線密碼學，包括F2m和F(p)模式，可編程字段大小可達511位。
   • 數據加密標準執行單元（DEUs）：支持DES、3DES算法，有雙密鑰（K1, K2, K1）或三密鑰（K1, K2, K3）模式，以及ECB和CBC模式。
   • 高級加密標準單元（AESU）：實現Rinjdael對稱密鑰密碼，支持ECB、CBC和計數器模式，可編程密鑰長度為128、192或256位。
   • ARC Four執行單元（AFEU）：實現與RC4算法兼容的流密碼，密鑰可編程范圍為40 - 128位。
   • 消息摘要執行單元（MDEUs）：支持SHA - 1（160位或256位消息摘要）、MD5（128位消息摘要）以及HMAC算法。
2. 隨機數生成器（RNG）：可生成隨機數，為加密過程提供安全的隨機種子。
3. 外部總線接口
   • 8xx兼容外部總線接口：具有主/從邏輯，32位地址/32位數據，最高運行頻率可達75 MHz。
   • PCI 2.2兼容外部總線接口：同樣具有主/從邏輯，32位地址/32位數據模式，運行頻率為66 MHz。
4. 加密通道：擁有4個加密通道，每個通道支持多命令描述符鏈，可通過集成控制器進行靜態和/或動態的加密執行單元分配。
5. 內部存儲：具備8KB的內部暫存內存，用于密鑰、IV和上下文存儲。
6. 電源和封裝：采用1.5V電源，3.3V I/O，252 MAP BGA封裝，功耗僅為1.0W。

系統架構

MPC184能夠輕松集成到使用8xx或PCI總線協議的任何系統中。它可以作為8xx或PCI總線上的主設備，從而解決通常與從設備相關的數據移動瓶頸問題。外部處理器通過其設備驅動程序，使用系統內存進行數據存儲來訪問MPC184。當應用程序需要加密功能時，只需為MPC184創建描述符，定義要執行的加密功能和數據位置。MPC184的主控能力允許主機處理器通過少量寄存器寫入來設置加密通道，然后由MPC184在系統內存上進行讀寫操作以完成所需任務。

連接示例

• 與PowerQuicc 8xx總線連接：如文檔中的圖1所示，MPC184通過8xx總線與MPC860相連，同時連接主內存、I/O或網絡接口。
• 與集成主機CPU（如MPC8245）連接：如圖2所示，MPC184通過PCI本地總線與MPC8245通信，同時連接網絡接口卡。

引腳分配

在32位PCI模式下，MPC184的引腳分配有特定要求。文檔中的表1詳細展示了引腳連接情況，其中陰影區域表示在32b PCI模式下必須不連接的引腳，或者是為了方便從MPC190遷移而需要特別考慮的引腳。

信號描述

表2給出了MPC184在32位PCI模式下的信號描述。這些信號包括地址/數據和命令引腳、接口控制信號、仲裁信號、系統信號、錯誤報告信號、中斷信號、JTAG/邊界掃描信號以及電源/接地/不連接引腳等。每個信號都有其特定的功能和類型，例如，FRAME#信號由發起者斷言表示總線事務開始，TRDY#信號由目標斷言表示準備好完成總線事務等。同時，文檔還提醒參考PCI本地總線規范修訂版2.2的第2、4和7章，以考慮其他PCI系統相關問題。

電氣和熱特性

絕對最大額定值

MPC184的絕對最大額定值包括電源電壓（核心和I/O）、存儲溫度和靜態輸入引腳電壓等參數。需要注意的是，VDDQ在任何時候都不能超過VDD 2.2V，超過絕對最大額定值可能會導致設備永久性損壞，因此功能操作應限制在推薦的工作條件內。

封裝熱特性

對于252引腳的MBGA封裝，文檔給出了熱阻參數，如結到環境（單層板和四層板）、結到板（底部）、結到外殼（頂部）的熱阻。結溫是芯片功耗、封裝熱阻、安裝位置（板）溫度、環境溫度、氣流、板布局和板熱阻的函數。

工作條件和電氣特性

文檔提供了AC和DC電氣特性，包括電源電壓、輸入輸出電壓、電流等參數。例如，核心電源電壓范圍為1.35 - 1.65V DC，I/O電源電壓范圍為3.0 - 3.6V DC等。

AC定時規格

包括主時鐘和復位信號的AC定時規格，如輸出上升/下降時間、MCLK頻率、MCLK占空比、RESET脈沖寬度和RESET輸入上升/下降時間等。

AC定時特性

針對數據信號的AC定時規格，如時鐘頻率、時鐘周期時間、時鐘到信號有效延遲、輸入建立時間、輸入保持時間、浮動到激活延遲和激活到浮動延遲等。

IEEE 1149.1 AC定時規格

給出了JTAG的AC定時規格，包括TCK周期時間、TCK時鐘高時間、TCK時鐘低時間、TDO訪問時間、TRST脈沖寬度、設置時間和保持時間等。

案例輪廓封裝尺寸

文檔中的圖6和圖7展示了MPC184的案例輪廓封裝尺寸，包括各個維度的最小和最大值以及相關注釋。這些尺寸信息對于硬件設計中的布局和安裝非常重要。

應用與文檔資源

MPC184適用于多種應用場景，如SOHO/ROBO路由器、DSLAMS、寬帶接入設備、電子商務服務器和WAP網關等。同時，Freescale還提供了豐富的文檔資源，包括應用筆記、勘誤表、事實表、產品簡介、參考手冊、選擇指南、用戶指南和白皮書等，方便工程師進行開發和設計。

總結

MPC184安全處理器以其豐富的加密功能、靈活的總線接口和良好的電氣性能，為電子工程師在設計網絡和計算系統時提供了強大的支持。在實際應用中，工程師需要根據具體需求，合理利用MPC184的特性，同時注意其引腳分配、信號描述和電氣熱特性等方面的要求，以確保系統的安全和穩定運行。大家在使用MPC184的過程中，有沒有遇到過什么特別的問題呢？歡迎在評論區分享交流。