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意法半导体:保障物联网无线连接的安全

时间:2018-11-13 15:17来源:COMPOTECHChina 作者:徐俊毅 点击:

左起:谈俊(意法半导体中国区微控制器事业部市场经理)、HAKIM JAAFAR (意法半导体STM32超低功耗和
网络微控制器市场经理)、曹锦东(意法半导体中国微控制器事业部市场及应用总监)
 
过去十年中,意法半导体(ST)的STM32产品线从超低功耗L系列到主流F系列,以及最高性能H系列,先后研发出三大系列数百种产品,采用ARM Cortex M 32位内核,融合高性能、实时性、低功耗、低电压等特性,使得设计人员上手快速,开发方便。

STM32WB无线系列问世
 
面对快速成长的物联网产业,2018年,STM32迎来了第四条新产品线,基于无线应用的STM32WB系列。
“STM32过去和今天一直在打造物联网生态系统,过去在物联网领域,ST更专注于底层控制端,今天随着STM32WB的出现,我们可以让客户更容易渗透以及开发他们的无线物联网应用。” 意法半导体中国区微控制器事业部市场及应用总监曹锦东说。
 
M4与M0+的双芯结构方便射频应用开发
新一代的微控制器系列STM32WB,是ST首款STM32集成BLE和IEEE802.15.4的射频模块的系统芯片(SOC),该产品整合一个功能丰富的Arm® Cortex®-M4微控制器和一个Arm Cortex-M0+内核处理器。
• Arm® Cortex®-M4微控制器用于运行主要应用软件;
• Arm Cortex-M0+内核用于减轻主处理器负荷,执行低能耗蓝牙(BLE) 5和IEEE 802.15.4射频实时处理任务。


STM32WB架构
 
“相比采用两颗芯片方案,单颗双核芯片在整个系统成本上有所降低,同时可以加速客户开发面市的时间。” 意法半导体STM32超低功耗和网络微控制器市场经理HAKIM JAAFAR表示
 
STM32WB连接稳健、低功耗的 2.4GHz射频电路的发送功耗仅为5.5mA,接收功耗只有3.8mA。STM32WB提供一个充裕的-102dBm射频链路预算,输出功率+6dBm。利用意法半导体的单片巴伦专长,片上集成巴伦,节省多达9个外部元器件。射频控制器还能同时运行其它无线通信协议,包括OpenThread、ZigBee®或专有通信协议,为设备联入物联网(IoT)提供更多连接选择。
 
“STM32WB可以延续或者共用STM32已经存在的生态系统,降低开发射频应用的门槛,基于我们已经开发的STM32生态系统,如:Cube生态系统,能够更快地上手。” HAKIM JAAFAR说。
 
除了蓝牙5.0、Thread、ZigBee,设计人员还可以根据需求定制无线传输专有协议。
 
受到格外重视的物联网安全问题
针对物联网外部攻击的防御措施。可分为非入侵式攻击以及软件攻击两个类型。

STM32WB对非入侵式攻击的处理方式是软硬结合的隔离式安全机制。即将易受攻击的部分与应用系统隔离,透过一个封闭的子系统单独处理与核心安全相关的问题。
 

STM32WB安全结构
 
图示中的M0+封闭子系统是安全域,蓝色的部分为M4的内核,深蓝色是内置的闪存空间,密钥就存储在M0+的闪存空间中。
 
在射频端内核(M0+内核)里面存放安全密钥。当用户去升级应用端(M4内核),如果密钥也在应用端(M4内核),那么密钥程序可能被读取出去。而STM32WB双核机制,就可以把密钥放在另外一个封闭区域,应用端(M4内核)是无权访问射频端(M0+)用来存储数据的Flash区域。通过这样的机制,当程序升级的时候,收到代码后,需要射频端(M0+内核)来确认程序带来的密码是不是与原始密码相匹配,如果不匹配,就停止升级。
 
意法半导体中国区微控制器事业部市场经理谈俊说:“采用封闭子系统,我们只提供一个授信的通道,一个安全的门,而这个门只开放给M4,M4也是授信的。所以双核会比较安全,有几重关卡,而单核的这个区域一定是全开放,如果不开放的话,客户没办法开发单核的芯片。这就带来较高的安全隐患”

“未来物联网应用,是遥控的、远程的,那么在升级的过程当中,可能会遭到黑客的攻击,如果没有很好的机制去隔离密钥,使得密钥被轻易读取,那就会产生安全问题。现在我们有双核,互相保证密钥是安全的,在内部还有IP以及软件如:安全启动,安全升级等来辅助保证安全,同时延续了以往产品的加密硬件引擎,如真随机数以及加密加速器、读保护、存储单元、96位ID等安全机制,保证整个升级过程都在监控之下”曹锦东说。
 
“针对非入侵式攻击,黑客们会对物联网周边环境做一些篡改,从而得到一些信号或者说注入一些错误信号,得到想要的信息,面对这种情况,STM32WB的内部集成了很多传感器或者检测器,这种检测器会定时的发现不正常的信号,然后做一些报警、奇偶校验或者JTAG读出保护,又或者在某些条件下允许闪存启动,让这些不好的或者说不正常的信号通道尽可能关闭或者做出警示。” HAKIM JAAFAR解释。
 

STM32WB的防御措施
 
满足不同应用场景的需求
在可穿戴或健身医疗市场,STM32WB最多可以同时连接8个设备,发挥蓝牙5.0多点连接的特性;在家庭安保音频或智能家居相关应用中,STM32WB拥有-100dBm的灵敏度,可轻松连接家庭个角落的信息;在工业设备应用中,低功耗和安全则是STM32WB的优势;照明应用中,多协议兼容则是设计人员急需的重要能力。
 

STM32WB应用广泛

WiFi SoC已经在路上
针对物联网应用的热门技术WiFi,HAKIM JAAFAR表示认为:WIFI现在是物联网中非常主流的应用。WIFI与蓝牙最大的区别在于WIFI通常用于功耗要求比较高的应用中,在智能家居领域覆盖较多。

“ST也注意到在智能家居中WIFI通过网关转成蓝牙这一趋势。我们将会投资更多的无线或者连接的产品来扩充STM32的产品线,未来大家可以期待更多产品面世,甚至是带有WiFi的SoC,这些都是ST在未来可能会有的规划。”
 
(责任编辑:homey)
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