采用32位ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核確保物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的加密安全性

物聯(lián)網(wǎng)（IoT）基礎(chǔ)設(shè)施可能會在多個方面受到影響。首先，在安裝之前，物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點可能在交貨或運輸過程中受損。其后，由于這些節(jié)點所處的應用環(huán)境，它們可能會暴露在極其惡劣的條件下，極端高溫、高濕度或振動都會對這些節(jié)點的長期運行構(gòu)成潛在威脅。當然，它們也可能容易受到惡意的物理攻擊或一系列不同類型的安全漏洞攻擊。

有一句格言，一根鏈條的力量大小只由最薄弱的環(huán)節(jié)決定?，F(xiàn)在，這可能不一定適用于所有類型的物聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施，特別是那些利用mesh網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施。然而，盡管有許多節(jié)點及其自我修復功能，但這并不意味著如果任何特定節(jié)點發(fā)生故障，網(wǎng)絡(luò)還擁有足夠的冗余。如果考慮到全球部署的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量龐大，確保持續(xù)網(wǎng)絡(luò)完整性的任務(wù)就變得非常重要。MarketsandMarkets最近的研究表明，到2023年，運營中的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點和網(wǎng)關(guān)數(shù)量將達到170多億個，而其他分析公司預測該數(shù)據(jù)可能會更高。

隨著這種龐大的物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)注定要在不久的將來推出，其中的節(jié)點必須變得更加智能，它們需要能夠進行自我檢查，監(jiān)控其電路是否存在任何故障跡象，并確保收集和傳輸數(shù)據(jù)的完整性。例如，配備加速度計的物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點在運輸過程中如果掉落，加速度計將捕獲跌落和撞擊數(shù)據(jù)，然后喚醒微控制器單元（MCU）以執(zhí)行計算確定跌到地板時的包裝方向（例如平坦、在其邊緣或其角落）。由此，可以確定包裝是否已損壞，如果是，則通過IoT網(wǎng)關(guān)傳輸信息，通知供應商或客戶需要更換包裝。在設(shè)計具有此功能的節(jié)點時，工程師必須考慮一些關(guān)鍵元素，如MCU、內(nèi)存、電源管理和無線連接、以及所涉及的傳感器等等。在本文中，我們將專注于討論可支持自診斷功能的現(xiàn)代MCU，它們能夠幫助識別節(jié)點何時損壞或損壞，然后著手采取適當?shù)难a救措施。

目前，大多數(shù)物聯(lián)網(wǎng)應用都使用16位或32位MCU，具體取決于節(jié)點的復雜程度，可用功率和所需的數(shù)據(jù)吞吐量。需要運行復雜算法的終端節(jié)點或網(wǎng)關(guān)設(shè)備通常需要32位MCU，加密安全性（例如AES-256）也是現(xiàn)代物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的關(guān)鍵要求。

高能效16位MCU

Microchip的PIC24E系列是高性能、通用型16位MCU，具有更高的代碼密度和3.3V時高達70MIPS的速度。這些器件能夠提供CAN通信、集成運算放大器、電機控制、USB OTG、卓越的ADC性能以及通過DMA通道的快速數(shù)據(jù)傳輸。它們采用小型封裝（低至5mm x 5mm），具有可擴展內(nèi)存（高達536kB）和擴展的工作溫度范圍（某些選項下可達150℃）。

德州儀器（TI）的MSP430系列超低功耗MCU具有超過25種封裝配置，可提供不同的外設(shè)組合以滿足各種不同應用的需求。該系列產(chǎn)品具有功能強大的16位RISC CPU，高達512kB的閃存和64kB的RAM，16位寄存器和相應機制，可最大限度地提高代碼效率。它們的數(shù)字控制振蕩器能夠在不到6μs的時間內(nèi)從低功耗模式喚醒并進入工作模式。為了能夠支持廣泛的傳感和測量功能組合，這些MCU集成了模擬和數(shù)字外設(shè)，可降低物料清單成本，簡化設(shè)計并提高性能。所集成的功能包括數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換器、運算放大器、比較器和定時器，以及電容式觸摸和超聲波感應等更高級的外設(shè)。這些MCU具有七種功耗小于100μA/MHz的低功耗模式、0.1μA RAM保持和低于1μA RTC模式（可延長電池壽命至20年以上）。

面向IoT應用的32位MCU

ADI公司的ADuCM3027和ADuCM3029超低功耗MCU具有32位ARM Cortex-M3處理器內(nèi)核，可直接配置以獲得最佳性能和功耗特性，同時仍能夠提供物聯(lián)網(wǎng)應用中需要的關(guān)鍵安全和可靠性功能。這兩款產(chǎn)品的不同僅僅在于閃存容量，分別可提供128kB和256kB（兩種情況都包含ECC加密）。這些MCU專為醫(yī)療保健、建筑/工廠自動化、智能農(nóng)業(yè)和智能能源等應用而設(shè)計，擁有245.5 ULPBench評分（基于嵌入式微處理器基準聯(lián)盟（EEMBC）評估）。

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