左起:談俊(意法半導體中國區微控制器事業部市場經理)、HAKIM JAAFAR (意法半導體STM32超低功耗和
網絡微控制器市場經理)、曹錦東(意法半導體中國微控制器事業部市場及應用總監)
過去十年中,意法半導體(ST)的STM32產品線從超低功耗L系列到主流F系列,以及最高性能H系列,先后研發出三大系列數百種產品,采用ARM Cortex M 32位內核,融合高性能、實時性、低功耗、低電壓等特性,使得設計人員上手快速,開發方便。
STM32WB無線系列問世
面對快速成長的物聯網產業,2018年,STM32迎來了第四條新產品線,基于無線應用的STM32WB系列。
“STM32過去和今天一直在打造物聯網生態系統,過去在物聯網領域,ST更專注于底層控制端,今天隨著STM32WB的出現,我們可以讓客戶更容易滲透以及開發他們的無線物聯網應用。” 意法半導體中國區微控制器事業部市場及應用總監曹錦東說。
M4與M0+的雙芯結構方便射頻應用開發
新一代的微控制器系列STM32WB,是ST首款STM32集成BLE和IEEE802.15.4的射頻模塊的系統芯片(SOC),該產品整合一個功能豐富的Arm® Cortex®-M4微控制器和一個Arm Cortex-M0+內核處理器。
• Arm® Cortex®-M4微控制器用于運行主要應用軟件;
• Arm Cortex-M0+內核用于減輕主處理器負荷,執行低能耗藍牙(BLE) 5和IEEE 802.15.4射頻實時處理任務。
STM32WB架構
“相比采用兩顆芯片方案,單顆雙核芯片在整個系統成本上有所降低,同時可以加速客戶開發面市的時間。” 意法半導體STM32超低功耗和網絡微控制器市場經理HAKIM JAAFAR表示
STM32WB連接穩健、低功耗的 2.4GHz射頻電路的發送功耗僅為5.5mA,接收功耗只有3.8mA。STM32WB提供一個充裕的-102dBm射頻鏈路預算,輸出功率+6dBm。利用意法半導體的單片巴倫專長,片上集成巴倫,節省多達9個外部元器件。射頻控制器還能同時運行其它無線通信協議,包括OpenThread、ZigBee®或專有通信協議,為設備聯入物聯網(IoT)提供更多連接選擇。
“STM32WB可以延續或者共用STM32已經存在的生態系統,降低開發射頻應用的門檻,基于我們已經開發的STM32生態系統,如:Cube生態系統,能夠更快地上手。” HAKIM JAAFAR說。
除了藍牙5.0、Thread、ZigBee,設計人員還可以根據需求定制無線傳輸專有協議。
受到格外重視的物聯網安全問題
針對物聯網外部攻擊的防御措施。可分為非入侵式攻擊以及軟件攻擊兩個類型。
STM32WB對非入侵式攻擊的處理方式是軟硬結合的隔離式安全機制。即將易受攻擊的部分與應用系統隔離,透過一個封閉的子系統單獨處理與核心安全相關的問題。
STM32WB安全結構
圖示中的M0+封閉子系統是安全域,藍色的部分為M4的內核,深藍色是內置的閃存空間,密鑰就存儲在M0+的閃存空間中。
在射頻端內核(M0+內核)里面存放安全密鑰。當用戶去升級應用端(M4內核),如果密鑰也在應用端(M4內核),那么密鑰程序可能被讀取出去。而STM32WB雙核機制,就可以把密鑰放在另外一個封閉區域,應用端(M4內核)是無權訪問射頻端(M0+)用來存儲數據的Flash區域。通過這樣的機制,當程序升級的時候,收到代碼后,需要射頻端(M0+內核)來確認程序帶來的密碼是不是與原始密碼相匹配,如果不匹配,就停止升級。
意法半導體中國區微控制器事業部市場經理談俊說:“采用封閉子系統,我們只提供一個授信的通道,一個安全的門,而這個門只開放給M4,M4也是授信的。所以雙核會比較安全,有幾重關卡,而單核的這個區域一定是全開放,如果不開放的話,客戶沒辦法開發單核的芯片。這就帶來較高的安全隱患”
“未來物聯網應用,是遙控的、遠程的,那么在升級的過程當中,可能會遭到黑客的攻擊,如果沒有很好的機制去隔離密鑰,使得密鑰被輕易讀取,那就會產生安全問題。現在我們有雙核,互相保證密鑰是安全的,在內部還有IP以及軟件如:安全啟動,安全升級等來輔助保證安全,同時延續了以往產品的加密硬件引擎,如真隨機數以及加密加速器、讀保護、存儲單元、96位ID等安全機制,保證整個升級過程都在監控之下”曹錦東說。
“針對非入侵式攻擊,黑客們會對物聯網周邊環境做一些篡改,從而得到一些信號或者說注入一些錯誤信號,得到想要的信息,面對這種情況,STM32WB的內部集成了很多傳感器或者檢測器,這種檢測器會定時的發現不正常的信號,然后做一些報警、奇偶校驗或者JTAG讀出保護,又或者在某些條件下允許閃存啟動,讓這些不好的或者說不正常的信號通道盡可能關閉或者做出警示。” HAKIM JAAFAR解釋。
STM32WB的防御措施
滿足不同應用場景的需求
在可穿戴或健身醫療市場,STM32WB最多可以同時連接8個設備,發揮藍牙5.0多點連接的特性;在家庭安保音頻或智能家居相關應用中,STM32WB擁有-100dBm的靈敏度,可輕松連接家庭個角落的信息;在工業設備應用中,低功耗和安全則是STM32WB的優勢;照明應用中,多協議兼容則是設計人員急需的重要能力。
STM32WB應用廣泛
WiFi SoC已經在路上
針對物聯網應用的熱門技術WiFi,HAKIM JAAFAR表示認為:WIFI現在是物聯網中非常主流的應用。WIFI與藍牙最大的區別在于WIFI通常用于功耗要求比較高的應用中,在智能家居領域覆蓋較多。
“ST也注意到在智能家居中WIFI通過網關轉成藍牙這一趨勢。我們將會投資更多的無線或者連接的產品來擴充STM32的產品線,未來大家可以期待更多產品面世,甚至是帶有WiFi的SoC,這些都是ST在未來可能會有的規劃。”