【概述】
近年來,物聯網的使用增加了便利性,透過網際網路將各種東西連到各式的事物上,允許家用電器使用智慧型手機或語音進行操作,並在商業上收集用戶產品使用頻率的資訊和服務,用以改善產品和服務。然而,它也包含了大量的個人資訊,安全性對於防止因為產品修改或惡意篡改而導致信息洩露越來越重要。為了防止這種情況,篡改檢測功能是保護個人資訊和增強安全性有效的對策。即時時鐘模組(RTC)能夠以低功耗提供篡改檢測保護和安全,接下來各章節解釋了愛普生的即時時鐘模組RX8901CE / RX4901CE與篡改檢測的組合。
【市場趨勢】
作為一種市場趨勢,有許多應用需要篡改檢測功能,下列許多產品都用於此功能:
- 物聯網產品
- 家用電器
- 智慧儀表
- 監控攝影機
- 汽車
- 多功能設備-辦公設備、醫療設備
- 工業裝置
【相關應用範例】
近年來,智慧儀表使用通訊功能對電力、天然氣和水等公用事業進行數位量測變得越來越流行。由於電力資料是關於生命和個人的高度機密資訊,因此安全性非常重要,而智能儀表是一種需要篡改檢測功能的產品應用。這種智慧儀表被稱為即時時鐘模組篡改檢測的應用範例。
篡改檢測功能是一種機制,當試圖拆卸或破壞儀表外殼以篡改紀錄在微型處理器(MCU)中的電費資料時,使感測器(sensor)產生異常信號並輸入到MCU中進行對策處理。
此外,時間管理對於智慧儀表來說很重要,以便因使用量和時間而變化的費率系統,即使沒有測量電量也必須進行計時操作。因此,為了使內置在智能儀表中的電池長時間運行,有必要建立一個功耗盡可能低的系統。
因此,即時時鐘模組可以透過關閉MCU,並讓即時時鐘模組以比MCU還要更低的功耗運行來降低系統的功耗。即時時鐘模組可以接收來自感測器的異常訊號,並將異常發生的時間做為時間戳記儲存在即時時鐘模組中,即時時鐘模組可以通知MCU發生了異常。
圖一顯示了篡改檢測功能的範例,當發生異常時,例如智慧儀表的外罩蓋被打開或是儀表被移除,感測器的異常訊號將輸入到即時時鐘模組的EVIN引腳上做為事件輸入,此異常訊號發生的時間記錄做為時間戳記儲存在即時時鐘模組的內建記憶體中。此外,即時時鐘模組的介面(I/F)引腳可以向系統的MCU輸出中斷訊號,用以指示發生異常並輸出時間戳記資訊,透過聯結到網路後端的資料收集器定,將異常信號傳送到電網電力供應者,便可擇時派員現場檢查該智慧儀表。
圖一: 篡改檢測功能範例
愛普生的RX8901CE I2C匯流排介面的即時時鐘模組最多可以使用3個引腳,可以將每個感測器的輸出分別輸入到EVIN1至EVIN3,並在內建的記憶體中儲存時間戳記,因此可以區分哪一感測器出現故障。而RX4901CE SPI匯流排介面的即時時鐘模組最多可以使用2個引腳。
此外,RX8901CE/RX4901CE允許使用者將時間戳記的記憶體配置選擇直接模式或FIFO模式,在直接模式下,每個EVIN引腳都準備了獨立的記憶體,因此可以直接讀取每個感測器的時間戳記。而FIFO模式將所有EVIN引腳的時間戳記紀錄在單個記憶體中,這表是在讀取所有的時間戳記之前,無法區分單個感測器的時間戳記,但它可以最大程度有效使用有限的記憶體,
【即時時鐘模組的特點】
RX8901CE/RX4901CE是DTCXO(數位溫度補償石英振盪器:一種石英晶體振盪器/振盪電路,其功能是補償石英晶體頻率對於溫度的變化),具有多種功能,包括電源切換和最多32組時間戳記,其他特點包括±5 x / +105℃的頻率精度,240 nA(Typ.)的備用電流消耗,以及最多3個可用於直接事件輸入的EVIN引腳,提供了高度整合的解決方案。
- 內建768kHz的DTCXO
- 通訊介面: I2C-Bus、SPI-Bus
- 低功耗: 240nA(Typ.) / 3V
- 工作溫度: -40 ~ +105℃
- 計時器高精準度: ±3 x / +85℃(每月±8秒),±5 x / +105℃(每月±13秒)
- 自動電源切換: 監控VDD/VBAT並自動切換到備用電源
- 時間戳記: 最多紀錄32組時間戳記
- 時間更新中斷: 時,分,秒
- 鬧鈴中斷: 星期、日期、時、分、秒
- 固定周期喚醒計時器中斷
- 自我監控檢測中斷: 晶體振盪停止、VABT電壓下降、VDD下降
下表一,顯示了愛普生主要即時時鐘模組的特性比較,可提供多種產品以滿足客戶要求,包括以正常頻率精準度提供較低電流消耗的RX8111CE/RX4901CE,以及具有汽車品質並支持最高工作溫度+125℃的RA8000CE/RA4000CE。
表一. 愛普生即時時鐘模組特性比較
附錄: 以下為愛普生主要RTC即時時鐘模組產品資訊,供您參考
(內建DTCXO高精準度產品)
工業應用: RX8901CE、RX4901CE、RX8804CE、RX8900CE
汽車應用: RA8000CE、RA4000CE、RA8804CE、RA8900CE
(一般精準度產品)
消費型/工業應用: RX8111CE、RX4111CE、RX8130CE
更多有關Epson即時時鐘模組產品和影片說明資訊,請參考,
https://www5.epsondevice.com/en/information/#rtc
https://www5.epsondevice.com/en/information/technical_info/rtc/
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