ZHDA220 July   2026 CC2744R7-Q1 , CC2745P10-Q1 , CC2745R10-Q1 , CC2745R7-Q1

 

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简介

CC27xx 是德州仪器 (TI) 的无线微控制器器件系列，集成了硬件安全模块 (HSM)，可提供硬件加速的加密功能。嵌入式固件工程师和安全架构师可以使用本文档来帮助为物联网 (IoT)、智能家居、工业自动化和无线传感器应用设计互联产品，在这些应用中安全和能效都至关重要。

本文档测试 CC2745 的时序性能基准，该器件是一款 TI 无线微控制器，集成了专用硬件安全模块 (HSM) 以加速加密操作。HSM 从主 CPU 转移了安全工作负载。

测试过程测量了 AES-128、SHA-256 和 ECC-256 操作的时序数据。所有时序测试均使用德州仪器 (TI) 的 SimpleLink™ 低功耗 F3 软件开发套件 (SDK) 版本 9.20.00.81 和 PG2.0 器件上的 HSM 固件版本 3.4.5 进行，除非另有说明。结果包括根据测试数据得出的核心建议以及 HSM 硬件加速与 MbedTLS 软件之间的比较。

这些数据可帮助设计团队选择适当的加密路径：使用 HSM 硬件处理大吞吐量（在较大的有效载荷下速度提升达 2.5 倍），使用软件回退处理对延迟敏感的小数据包用例。

时序比较：HSM 硬件与 MbedTLS 软件

在 PG2.0 器件上，在 HSM 固件版本为 3.4.5 的 SDK 9.20.00.81 上进行了测量。结果表明，对于较大的有效载荷，HSM 硬件可提供比 MbedTLS 软件明显更好的吞吐量。

表 1 AES-CBC-128
数据大小 加密 解密
HSM 硬件
(µs)		 MbedTLS 软件
(µs)		 软件与硬件比率 HSM 硬件
(µs)		 MbedTLS 软件
(µs)		 软件与硬件比率
16 字节 124 34 0.27 ×（小数据量下软件更快） 122 84.5 0.69 ×（小数据量下软件更快）
128 字节 124 134.5 1.08 ×（硬件更快） 123.5 204 1.65 ×（硬件更快）
256 字节 127 232.5 1.83 ×（硬件更快） 125.5 328 2.61 ×（硬件更快）
表 2 SHA-256
数据大小 HSM 硬件 (µs) MbedTLS 软件 (µs) 软件与硬件比率
3 字节 110.5 70 0.63 ×（小数据量下软件更快）
65 字节 109 125.5 1.15 ×（硬件更快）
252 字节 110 279.5 2.54 ×（硬件更快）
表 3 ECDSA- SECP-256
操作 HSM 硬件 (ms) MbedTLS 软件 (ms) 软件/硬件比率
签名 23.63 1062 44.94 ×（硬件更快）
验证 41.50 4017 96.8 ×（硬件更快）

核心发现

CC2745 HSM 提供了硬件加速的加密操作。根据基准数据得出了以下核心发现：

  • AES-128 加密或解密延迟约为 124 至 127µs，表明限制延迟的是 HSM 操作本身，而非驱动器接口。‌SHA-256 可能呈现类似的模式。
  • 尽管 ECC-256 签名（约 24ms）和验证（约 41ms）是开销最大的操作，但其性能仍优于 MbedTLS 软件实现。
  • 对于更大的有效载荷，HSM 硬件性能优于 MbedTLS 软件：
    • AES-CBC 加密在 256 字节时速度提升约 1.83 倍，解密速度提升约 2.61 倍
    • SHA-256 在 252 字节时速度提升约 2.5 倍
    • 在小数据量（小于约 30 字节）时，由于 HSM 初始化开销，MbedTLS 软件实现更快

总体而言，HSM 适用于需要批量加密吞吐量以及基于 ECDSA 的签名和验证的应用。对于小数据量（小于 16–30 字节）且对延迟敏感的操作，设计可采用软件回退方式。