中文引用格式: 吉兵,屈凌翔. 基于MCU的低功耗型SM4硬件设计与实现[J]. 电子技术应用,2026,52(5):24-28.
英文引用格式: Ji Bing,Qu Lingxiang. Design and implementation of low power SM4 hardware based on MCU[J]. Application of Electronic Technique,2026,52(5):24-28.
引言
随着新能源汽车的高速发展[1],“中央集中式电子电气架构”(Centralized EE Architecture)是当今汽车电子电气架构发展的核心路径,旨在解决传统分布式架构在智能化、网联化时代面临的重大挑战,网联化是实现未来中央集中式EE架构的基础,万物互联给用户带来便利的同时,也同时会给传统汽车带来安全隐患。在中央集中式EE架构以以太网作为骨干网络,中央处理单元和区域控制器通过以太网进行通信,区域控制器则通过CAN/LIN总线和子ECU、传感器以及执行器通信。在这个网络中,任何一个ECU、传感器或执行器都可以用OTA进行升级,在这个过程中,如果升级的固件在传输的过程中被黑客非法篡改,那么将会带来严重的后果[2]。这个就要求区域控制器可以支持加密传输、签名、验签、安全启动等功能。
MCU作为区域控制器的大脑,需要具备加解密数据的能力,为了确保加密算法的可控以确保数据的安全性,本文设计了一种基于MCU的硬件加密算法模块,本文采用的加密算法[3]核心是国家密码局发布的算法标准SM4,该标准为GM/T0002-2012。
同时高功率及高算力芯片使用率的提升,整车负载的用电需求量也在不断提高,低功耗设计仍然是MCU设计中重要的考虑之一,目前SM4算法的硬件研究与设计主要依靠FPGA的研究方式实现[4-6],侧重于算法本身的高性能实现,但硬件资源开销较大,商用价值有限。因此本文旨在设计一款兼顾性能、面积和功耗的SM4模块,用较小的资源消耗较大幅度地提高原有算法的性能,同时降低应用开发的复杂性,具有显著的商用价值,有望在汽车电子用MCU领域发挥关键作用[7]。
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作者信息:
吉兵,屈凌翔
(中国电子科技集团公司五十八研究所,江苏 无锡 214072)

