中文引用格式： 吉兵，屈凌翔. 基于MCU的低功耗型SM4硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J]. 電子技術(shù)應(yīng)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
隨著新能源汽車的高速發(fā)展[1]，“中央集中式電子電氣架構(gòu)”（Centralized EE Architecture）是當(dāng)今汽車電子電氣架構(gòu)發(fā)展的核心路徑，旨在解決傳統(tǒng)分布式架構(gòu)在智能化、網(wǎng)聯(lián)化時(shí)代面臨的重大挑戰(zhàn)，網(wǎng)聯(lián)化是實(shí)現(xiàn)未來中央集中式EE架構(gòu)的基礎(chǔ)，萬物互聯(lián)給用戶帶來便利的同時(shí)，也同時(shí)會(huì)給傳統(tǒng)汽車帶來安全隱患。在中央集中式EE架構(gòu)以以太網(wǎng)作為骨干網(wǎng)絡(luò)，中央處理單元和區(qū)域控制器通過以太網(wǎng)進(jìn)行通信，區(qū)域控制器則通過CAN/LIN總線和子ECU、傳感器以及執(zhí)行器通信。在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，任何一個(gè)ECU、傳感器或執(zhí)行器都可以用OTA進(jìn)行升級(jí)，在這個(gè)過程中，如果升級(jí)的固件在傳輸?shù)倪^程中被黑客非法篡改，那么將會(huì)帶來嚴(yán)重的后果[2]。這個(gè)就要求區(qū)域控制器可以支持加密傳輸、簽名、驗(yàn)簽、安全啟動(dòng)等功能。
MCU作為區(qū)域控制器的大腦，需要具備加解密數(shù)據(jù)的能力，為了確保加密算法的可控以確保數(shù)據(jù)的安全性，本文設(shè)計(jì)了一種基于MCU的硬件加密算法模塊，本文采用的加密算法[3]核心是國(guó)家密碼局發(fā)布的算法標(biāo)準(zhǔn)SM4，該標(biāo)準(zhǔn)為GM/T0002-2012。
同時(shí)高功率及高算力芯片使用率的提升，整車負(fù)載的用電需求量也在不斷提高，低功耗設(shè)計(jì)仍然是MCU設(shè)計(jì)中重要的考慮之一，目前SM4算法的硬件研究與設(shè)計(jì)主要依靠FPGA的研究方式實(shí)現(xiàn)[4-6]，側(cè)重于算法本身的高性能實(shí)現(xiàn)，但硬件資源開銷較大，商用價(jià)值有限。因此本文旨在設(shè)計(jì)一款兼顧性能、面積和功耗的SM4模塊，用較小的資源消耗較大幅度地提高原有算法的性能，同時(shí)降低應(yīng)用開發(fā)的復(fù)雜性，具有顯著的商用價(jià)值，有望在汽車電子用MCU領(lǐng)域發(fā)揮關(guān)鍵作用[7]。
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作者信息：
吉兵，屈凌翔
（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司五十八研究所，江蘇 無錫 214072）
