加密存储芯片AT88SC1616的原理和应用技术
AT88SCxx系列加密存储芯片是国际著名芯片厂商Atmel公司生产的具有多用途的加密存储系列芯片。其中
AT88SC1616是该系列芯片的典型代表。由于其具有多达2KB的EEPROM，利用I2C串行总线通信，采用认证或加密验证等方式进行数据访问，因此以其容量大、体积小、使用方便、安全可靠等特点，在产生开发中得到了广泛的应用。
AT88SC1616加密存储芯片内部结构主要由电源管理复位模块、同步传输模块、认证单元、密码校验单元、伪随机数发生器和EEPROM等几部分组成。其中电源管理复位模块主要对芯片进行供电、提供复位管理和掉电保护等功能；同步传输模块用于控制在不同通信方式下数据的传输；认证和密码校验单元实现在不同安全等级下用户用户应用区数据访问的安全管理；伪随机数发生器用于进行内部加密机的加密计算；EEPROM则保存需要加密的重要数据和代码。
主要特点
①具有256B的配置存储区，可根据不同需要定义芯片序列、密码、密钥、认证种和厂家信息等。
②提供2KB的用户应用存储区，可根据不同安全等级将该区划分为16个独立的应用分区，最多可以提供给16个用户使用；也可将具有相同安全等级和密码的多个应用分区进行合并。
加密存储芯片AT88SC1616的原理和应用技术
③高安全性。对于用户民应用区，具有标准访问、认证访问和加密验证访问两种方式，同时提供多组密码集供读写访问使用。每个应用分区在配置区中都有相应的寄存器控制其安全等级和访问方式。
④高可靠性。提供多达10万次擦写次数和10年的数据保存期。
⑤多种封装。除8脚的PDIP、SOIC封装外，还具有智能卡片封装，可广泛应用于IC卡系统。
⑥高速度。在I2C串行总线方式下，通信速率最高可达1000kb/s。
AT88SC1616逻辑加密芯片是一款串行EEPROM，共有2KB的用户应用存储区和256B的系统配置区，应用存储区通过配置可划分成16个相同容量的应用存储区。分别受8套（16个）读、写密码的控制，错误计数最大8次。这16个应用分区也可以通过配置使用相同的密码和安全等级可自由合并使用。AT88SC1616配置区的结构如图3所示。
①DCR：指定认证次数限制和芯片地址。
②AR0～AR7：确定访问权限，初始化时定义，指定对应的用户应用区访问方式，例如是否需要认证，是否使用密码，使用哪一套密码，是否只读等等。
③AAC：认证错误计数器。
④PAC：密码错误计数器。
AT88SC1616芯片为用户访问应用存储区提供了标准、认证和加密三种方式，既方便用户根据实际情况灵活选择加密方式，又提高了系统的安全性。在标准访问方式下，对用户应用区的读写访问无任何限制；在认证方式下，用户必须经过认证，同时要通过不同用户区所设定的密码检验才能正确访问用户数据区，在这种方式下，总线上传输的数据是明文：加密验证模式下访问用户时用户必须首先经过认证，然后利用认证成功后配置区特定寄存器中更新的数据作为密钥再次进行认证，最后还要通过不同用户区设定的密码检验后才可访问用户区，这种方式下总线下传输的数据是经过加密的密文。
AT88SC1616采用两线的I2C通信方式，其控制时序比较简单，本文不再多述。这里重点讲述一下芯片使用工作过程。
AT88SC1616的初始化流程如图6所示。按照写入配置区密码、区分访问方式和读写密码、安全限制和认证参数、熔断处理的顺序，以I2C的通信方式向芯片内部各寄存器地址发送命令和数据。由于AT88SC1616内部有一内存测试区不受安全和密码限制，因此为保证I2C读写时序的正确性，可先向该区进行读写测试，然后再向芯片正确写入各种命令。
由于AT88SC1616具有使用方便、安全可靠等诸多优点，使其在工业控制、消费类电子、医疗器械、计费系统等领域具有广阔的应用前景。笔者已将该芯片用于已开发的选择性漏电保护系统中。在这个系统中的64条供电支路被人为划分成4个区，每个区设定独立的电压、电流和相位。针对不同区的管理员，还设定不同的用户名和密码，这些参量都被保存在AT88SC1616的用户使用区中。
