[发明专利]适用于电池管理系统签名认证的椭圆曲线点乘加速协处理器

说明书

本发明提供了一种适用于电池管理系统签名认证的椭圆曲线点乘加速协处理器，包括：SoC主体和点乘加速协处理器；所述SoC主体使用32位RISC‑V内核，搭配数据存储区，所述数据存储区和RISC‑V内核通过总线连接；所述点乘加速协处理器工作于RISC‑V内核的SoC主体中，接收内核发送的拓展指令，协助完成椭圆曲线点乘计算。本发明可使用较少的硬件资源实现ECC的点乘运算加速，不仅提高签名认证的速度，而且节省软件资源消耗，降低系统功耗。

技术领域

本发明涉及电池管理技术领域，具体地，涉及一种适用于电池管理系统签名认证的椭圆曲线点乘加速协处理器。

背景技术

随着移动设备的兴起，锂电池的应用场景越来越多，为了保证锂电池的使用安全性、续航能力，各种电源保护产品应运而生。随着行业的兴起，有些厂商以次充好，使用劣质电池包。此举不仅会对设备造成不良影响、影响品牌公信力，甚至会危害消费者人生安全。因此对电池包正版验证的需求被适时提出。

椭圆曲线密码是Neal Koblitz和Victor Miller于1985年提出来，其安全性建立在椭圆曲线离散对数问题(ECDLP)的困难性之上。现在普遍认为160位的椭圆曲线密码可提供相当于1024位RSA密码的安全程度。因为密钥短，所以工程上实现加解密速度较快，而且可以节省资源消耗。

利用ECC进行签名的核心在于其点乘运算(Q＝kP)。而点乘运算会引入大数的计算，再加上点乘运算本身的算法实现，这使得软件实现点乘运算变得费时费力。在BMS系统中，一般由MCU(微处理器)和上级设备进行签名认证。为了保证系统的低功耗、低成本，BMS中的MCU一般不会使用高性能的微处理器。而低性能的微处理器又会造成软件资源消耗增加和验证时间增加等问题。因此为点乘运算设计加速电路是十分有必要且有挑战性的。

专利文献CN110599261A(申请号：CN201910895626.6)公开了一种基于能源区块链的电动汽车安全电力交易和激励系统，包括电动车辆、充电基础设施，以及车辆服务中心三个主要实体。当电动车辆与充电基础设施或其他电动汽车进行电力交易时，采用基于椭圆曲线上双线性配对性质的数字签名技术来保证车辆身份和发送信息的真实性和可靠性。

目前国内外，已有很多学者进行点乘加速电路的设计，然而大多是偏向点乘计算的速度优化和实现，没有考虑到实际的应用场景。比如点乘计算需要涉及大数的计算，在BMS中此数据需要MCU不断从存储器中读取和写入，此时点乘计算的时间不全依赖于点乘计算模块本身的计算时间，更多的是数据传输的时间消耗。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于电池管理系统签名认证的椭圆曲线点乘加速协处理器。

根据本发明提供的适用于电池管理系统签名认证的椭圆曲线点乘加速协处理器，包括：SoC主体和点乘加速协处理器；

所述SoC主体使用32位RISC-V内核，搭配数据存储区，所述数据存储区和RISC-V内核通过总线连接；

所述点乘加速协处理器工作于RISC-V内核的SoC主体中，接收内核发送的拓展指令，协助完成椭圆曲线点乘计算。

优选的，所述点乘加速协处理器包括控制单元：解析通过RISC-V内核派发的拓展指令，通过内部主状态机来控制数据的获取、计算以及写回操作。

优选的，所述点乘加速协处理器包括寄存器组：保存源数据、计算过程的临时数据和计算结果。

优选的，所述RISC-V内核和控制单元通过自定义的拓展指令接口连接，SoC主体的内部总线通过总线接口和寄存器组相连接，寄存器组通过SoC的总线访问存储区域并进行读写。

优选的，所述点乘加速协处理器包括算术逻辑单元：从寄存器组获取源操作数进行二进制域算术。