ATSHA204A（二）——基本特性

1. 主要特性

• SHA-256哈希算法
• 256位密钥长度；最多可存储 16个密钥
• 惟一 72位序列号
• 内部高质量随机数发生器（RandomNumberGenerator，RNG）
• 用于存储密钥和数据的 4.5kbEEPROM
• 用于固定信息的 512位可一次性编程（OneTimeProgrammable，OTP）位
• 多个 I/O选项:   兼容 UART的高速单线接口;  1MHz  I2C接口

2. 接口

NC	无连接
GND	地
SDA	串行数据
SCL	串行时钟输入
VCC	电源

通过标准 I2C接口访问器件，速度最高 1Mbps。

3. 内部组成：EEPROM+SRAM

  我们只看EEPROM：共有 664 字节（5312 位），分为以下几个区域

88个字节的config区，     512字节的slot区，     64个字节的OTP区

　　（1）关于config区，放的是SN和每个slot的访问权限信息等。唤醒之后，我们需要配置slot区的访问权限，就在这个区。

        （2）关于slot区，这个区有16个slot，每个slot可以放32字节。在config区lock之后，data区（slot区和OTP区）lock之前，只能写slot区而不能读。在config区和data区都lock之后，按照config区对于slot的访问权限进行读写。

        （3）关于OTP，一次可编程，固定信息。在锁定 OTP 区域之前，可以使用标准Write 命令自由写入相应位。

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4. 读写命令数据包

1byte	1byte	Nbyte	2byte
Command	Count	Data	CRC（LSB:MSB）

• Command指示这个数据包是为何作用，也就是word address;
• count是数据包的长度，包括count本身， data, crc；
• data是数据内容;
• CRC16是数据包的校验码，校验内容从count到data。

4.1 Command域

如下值：

复位	0x00	复位地址计数器。下一个读取或写入事务将从 I/O 缓冲区起始处开始。
休眠（低功耗）	0x01	ATSHA204A 志。器件的整个易失性状态将复位。 进入低功耗休眠模式，忽略所有后续的 I/O 转换，直到下一个唤醒标
空闲	0x02	ATSHA204A 进入空闲状态，忽略所有后续的 I/O 转换，直到下一个唤醒标志。 TempKey 和 RNGSeed 寄存器的内容将保留。
命令	0x03	将后续字节写入输入命令缓冲区中先前写入内容之后的连续地址。这是正常操作。
保留	0x04-0xFF	这些地址不应发送到器件。

 

4.2 数据包data域格式

写：

opcode	Write	1	0x12
Param1	Zone	1	Bit 7：         0 = 4 字节数据写入指定的区域。         1 = 32 字节数据写入指定的区域。 Bit 6：         0 = 数据以明文写入。         1= 输入数据必须加密。        如果数据/OTP 区域锁定，则必须为 0。 Bit 5-2：          必须为 0。 Bit 1-0 ：           在 Config、OTP 或 Data 中进行选择。
Param2	Address	2	区域内要写入的第一个字的地址。
Data_1	Value	4 或 32	要写入区域的信息；可进行加密。
Data_2	Mac	0 或 32	用于使地址和数据生效的报文验证代码。

 

 读：

opcode	Read	1	0x02
Param1	Zone	1	Bit 7：         0 = 读取 4 字节。         1 = 读取 32 字节。在传统模式下，从 OTP 区域读取时必须为 0。 Bit6-2：         所有位必须为 0。 Bit1-0 ：          在 Config、OTP 或 Data 中进行选择。
Param2	Address	2	区域内要读取的第一个字的地址。请参见 一节。
data	—	0	—

 

• 第一个字节是操作码，Read command 的操作码是0x02， Write command 的操作码是0x12
• 第二个字节的最高位bit7指示是读写32字节还是4字节，1为读写32字节。bit0-1指示读写哪个区，0：Config区，1：OTP区，2：Data区。 
• 第三和第四个字节是Address地址。
• 其他为数据。

4.2.1 opcode

DeriveKey	0x1C	从目标密钥或父密钥得出目标密钥值。
DevRev	0x30	返回器件版本信息。
GenDig	0x15	通过随机或输入种子和密钥生成数据保护摘要。
HMAC	0x11	使用 HMAC/SHA-256 计算密钥和其他内部数据的响应。
CheckMac	0x28	验证在另一个 MicrochipCryptoAuthentication 器件上计算的MAC。
Lock	0x17	防止进一步修改器件的某个区域。
MAC	0x08	使用 SHA-256 计算密钥和其他内部数据的响应。

Nonce	0x16	生成一个 32 字节的随机数和一个内部存储的临时值。
Pause	0x01	选择性地仅将共用总线上的一个器件置于空闲状态。
Random	0x1B	生成一个随机数。
Read	0x02	从器件读取 4 个字节，可以使用或不使用身份验证和加密。
SHA	0x47	计算 SHA256 摘要以用于系统中的任一功能。
UpdateExtra	0x20	配置区域锁定后，更新配置区域内的字节 84 或 85。
Write	0x12	向器件写入 4 个或 32 个字节，可以使用或不使用身份验证和加密。

容易看出读的命令为0x02，写操作命令为0x12。

4.2.2 param1的区域编码

Param1
config	0	704 位 88 字节 3 个槽	始终支持。	解锁时，部分支持。 锁定时，始终不支持。 始终不加密。
OTP	1	512 位 64 字节 2 个槽	解锁时，始终不支持。锁定时始 终支持，传统模式除外。 请参见 OTP 一节。	LockConfig 解锁时不允许。 LockConfig 锁定且 LockValue 解锁时，均可写。 LockValue 锁定时由 OTPmode 控制。 请参见 OTP 一节。
data	2	4096 位 512 字节 16 个槽	解锁时，始终不支持；其他情况 下，由 IsSecret 和 EncryptRead 控制。	LockConfig 解锁时不允许。 LockConfig 锁定且 LockValue 解锁时，均可写。 LockValue 锁定时由 WriteConfig 控制。 请参见 一节。

 

4.2.3 param2的地址编码

Param2 包含一个地址，表示要访问的存储器。所有读操作和写操作均以字（4 字节）为单位。合法ATSHA204A 地址的最高有效字节始终为 0。所有未使用地址位均应始终设为 0。地址中的低位描述了块/槽内要访问的第一个字的偏移量，而高位指定了槽号，如下表所示：

可以看出字节1的高8位全为0，低8位的前3位是偏移量，高5位是block（不同的区域block占的位数不一样），一个block为32字节，所以config 分3个block(0-2)，slot分16个block(0-15)，otp分2个block(0-1)，如果是使用32字节进行读写的话，则忽略前3位offset。

偏移量的意思就是某个block第一个字的偏移量，例如config区的0x10就是block2，所以block就是2，offset就是0，所以（0001 0000b） = （10h），没有问题。如果block还是2，但offset是1，则（0001 0001b） = （11h），就是word的0x11处。

又为什么是block2呢？看一下config的block划分,每个word对应是4字节,所以一个block就是8个word，那么0x00 -0x07这8个就是block,0，0x08-0x0F这8个为block1，0x10-0x15（最后一个）这6个是block2，同样的slot和otp两个区也是这个规则。

4.3 例

读config区的第一个word 0x00：

word address	count	opcode	param1	param2	crc
0x03	0x07	0x02	0x00	0x0000	2bytes

根据上述总结

0x03: 表示命令操作；

 0x07：字节数=自己1字节+opcode的1字节+param1的1字节+param2的2字节+crc的2字节= 0x07 ； 

0x02:：表示读操作；

0x00：0表示config区；

0x0000：word的0x00处
       

有了上述命令包，就有了操作方式、操作区域、区域中的具体哪个位置，这样config区域的0x00处的4个地址的数据就读出了，也就是SN号的一部分值。

【注】config区的具体内容和配置，参见下一篇文章。