Задание: Разработка прототипов. Разработка аппаратной платформы "THECA TACTICAL VAULT" Защищенный носитель медицинских данных (Дистанционная работа)
1. ЦЕЛЬ В АРХИТЕКТУРЕ Внимание Исполнителю: Концепция проекта радикально изменена. Архитектура строится на базе индустриальной памяти eMMC 5.1 под управлением нативного USB-контроллера. Главные приоритеты: 1. Энергобюджет: Строго < 500 мА (питание от порта смартфона без сбоев)2. 2. Тепловыделение: Минимальное, для возможности полной заливки компаундом без перегрева3. 3. Надежность: Использование памяти в режиме pSLC для хранения данных >10 лет4444. СТРУКТУРНАЯ СХЕМА (BLOCK DIAGRAM) Устройство состоит из трех основных функциональных блоков на одной печатной плате (PCB): 1. USB-Flash Controller (UFC): Специализированный микроконтроллер, объединяющий интерфейс USB 3.2 и контроллер NAND-памяти. 2. Secure Element (SE): Криптопроцессор для аутентификации хоста. 3. Storage (NAND): Чип памяти eMMC (BGA package). Логика соединений: • USB Type-C <==> ESD Protection <==> USB-Flash Controller • USB-Flash Controller <==> eMMC Memory (по шине eMMC 5.1 HS400) • USB-Flash Controller <==> Secure Element (по шине I2C или ISO7816 для "рукопожатия") 55 ТРЕБОВАНИЯ К КОМПОНЕНТАМ (BOM SELECTION) 3.1. Основной контроллер (Native USB) Необходимо выбрать контроллер, поддерживающий кастомные расширения прошивки (Custom Firmware / API) для реализации скрытого режима (Hidden Partition / HID Emulation). • Приоритетный вариант: Hyperstone U9. o Обоснование: Индустриальный стандарт, высокая надежность, наличие API для реализации функций безопасности (Security Extension)6666. • Альтернативный вариант: Silicon Motion SM3282. o Обоснование: Single-chip решение (USB+NAND controller), дешевле, но нужно уточнить возможности SDK по безопасности7777. 3.2. Память (Storage) • Тип: eMMC 5.1 (Industrial Grade). • Корпус: BGA 153/169 (вибростойкость)8. • Режим работы: Native pSLC (Pseudo-SLC). o Требование: Выбирать модули, которые поставляются в режиме pSLC с завода (например, Swissbit EM-30 series, Apacer, Kioxia Industrial). o Емкость: 32 ГБ – 64 ГБ (в режиме pSLC). Гнаться за терабайтами не нужно, приоритет — надежность хранения "WORM"999. • Температурный диапазон: -40°C ... +85°C. 3.3. Криптомодуль (Secure Element) • Модель: NXP SE050 или SE051 (Plug & Trust). • Интерфейс: I2C. • Функция: Хранение мастер-ключей, проверка PIN-кода от приложения, защита от физического взлома (EAL 6+)101010. 3.4. Разъем и Питание • Разъем: USB Type-C Receptacle 24-pin (или 16-pin, если достаточно USB 2.0/3.0 линий данных). o Тип: Waterproof IP68 (с уплотнительным кольцом). o Монтаж: Mid-mount или усиленный Top-mount с сквозными ножками (Through-hole) для механической прочности. • Питание (PMIC): Линейные стабилизаторы (LDO) или малошумящие DC-DC для питания eMMC (1.8V / 3.3V) и Контроллера. o Важно: Входная цепь должна содержать защиту от перенапряжения (OVP) и бросков тока (Soft Start), чтобы не "выбить" порт смартфона11. 4. ТРЕБОВАНИЯ К ПРОЕКТИРОВАНИЮ PCB (DESIGN RULES) 1. Форм-фактор: Компактная плата под заливку. Отсутствие кнопок, перемычек, отладочных разъемов (или тестовые пады, закрываемые компаундом). 2. Теплоотвод: Несмотря на низкое потребление eMMC, предусмотреть полигоны меди (GND planes) для равномерного распределения тепла на металлический корпус (цинковый сплав)12. 3. Герметизация (Potting Friendly): o Расстановка компонентов должна позволять компаунду свободно протекать под чипы (если BGA не underfilled) и вокруг них. o Исключить высокие компоненты, создающие "тень" для заливки. 4. Anti-Tamper: o Дорожки I2C между Контроллером и Secure Element вести во внутренних слоях платы (защита от прощупывания). 5. АЛГОРИТМ РАБОТЫ (FIRMWARE LOGIC) Примечание для разработчика FW (закладывается в схемотехнику): 1. Состояние "STEALTH" (По умолчанию при подключении): o Устройство получает питание. o Контроллер инициализируется, но НЕ монтирует NAND-память в систему. o USB-интерфейс представляется как Vendor Specific или HID Device13. o Потребление тока: минимальное (< 100 мА). 2. Состояние "HANDSHAKE": o Хост (Смартфон) шлет команду авторизации. o Контроллер передает данные в Secure Element. o Если SE подтверждает валидность -> переход в режим "ACTIVE". 3. Состояние "ACTIVE" (Storage): o Контроллер выполняет "Soft Detach" и заново эмулируется (Re-enumerate) уже как USB Mass Storage Device. o ОС видит диск и монтирует файловую систему. 6. ОЖИДАЕМЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ • Скорость чтения: 250–300 МБ/с (достаточно для eMMC 5.1)14. • Скорость записи: 150–200 МБ/с. • Потребление: Пиковое < 500 мА, Среднее ~150-200 мА15. • Data Retention: > 10 лет (без питания при 25°C). 7. ЭТАПЫ РАБОТЫ (DELIVERABLES) 1. Подбор компонентов (BOM): Утвердить доступность контроллера Hyperstone/SMI и чипов eMMC pSLC (проверить Lead Time). 2. Схемотехника (Schematic): Разработка электрической принципиальной схемы. 3. Топология (PCB Layout): Трассировка с учетом требований по импедансу (USB 3.0 lines) и заливке. 4. Прототип (MVP): Изготовление и пайка опытной партии (5-10 шт.) для тестов на совместимость с Android/iOS и тестов потребления.
