微控制器無論在嵌入式系統或是物聯網應用裝置中,都扮演重要角色。如何進一步簡化並降低嵌入式設計的設計與成本,或是提高物聯網(IoT)節點裝置的安全性,對設計者來說都是一大挑戰。現在,透過新的微控制器,將可讓設計師輕鬆解決上述問題。

雙核心16位元微控制器簡化嵌入式設計

嵌入式設計若能更加簡單,使用的元件數越少,對相關廠商而言,不僅可省了設計所需花費的時間,也能節省成本。隨著業界第一個雙核心16位元微控制器的問世,嵌入式設計工程師在設計控制應用系統時,將獲得新利多。

Microchip Technology MCU16產品部副總裁Joe Thomsen表示,Microchip第一顆也是業界首款內建雙核心的微控制器,採用主/副核心的設計方式。但設計團隊在為主核心與副核心設計其所需要肩負的功能時,不用同處一地進行「腦力激盪」,可以各自在所在的地區進行通用或是專用軟體開發,最終再將各自開發的軟體整合在微控制器中。

由於主及副核心各有自己的I/O通道、記憶體…等周邊,且主核心負責執行使用者介面、系統監控與通訊功能;副核心則是運作對時間需求型的專用控制程式碼,因此能夠讓不同的團隊各自針對主或副核心進行設計。Thomsen指出,即便主/副核心可交由不同的團隊針對其負責的功能進行設計,帶來便利性,但這並不代表兩個核心之間完全不「溝通」。兩個核心可透過Microchip Technology 的Mailboxes、先進先出(FIFO)介面進行對話,以免某個核心「掛掉」,導致應用系統出問題。

20180626NT11P1 雙核心16位元微控制器架構。

不僅如此,以工廠用空調系統為例,一般的架構是需要三顆微控制器分別控制風扇轉動、壓縮機運轉與功率因素校正(PFC)。Thomsen強調,但透過雙核心16位元微控制器,可讓主核心負責功率因素校正的部分,副核心用以控制風扇與壓縮機,使原本採用的三顆微控制器的架構縮減為一顆,進而節省物料清單成本(BOM Cost)。

物聯網安全由首款Cortex-M23微控制器把關

除雙核心16位元微控制器外,Microchip Technology也推出業界首款採用Arm Cortex-M23核心的微控制器。該公司MCU32產品部副總裁Rod Drake表示,新的32位元微控制器不僅以Cortex-M23核心打造,還在軟體與硬體的部分都加入了最高等級的安全功能,加上低功耗特性,使其相當適用於物聯網節點相關應用。

常見的攻擊方式可分為四類:軟體攻擊、裝置進行韌體更新時的攻擊、網路資料傳輸時的攻擊,以及物理攻擊,亦即旁路攻擊。Drake指出,針對這四種常見的攻擊方式,新的32位元微控制器皆內建相應的防範方式,如TrustZone用來針對軟體攻擊;安全開機載入程式(bootloader)則可避免駭客在裝置更新韌體時趁虛而入。

20180626NT11P2 常見安全攻擊與防範方式。

另外,新32位元微控制器的安全功能還包括支援進階加密標準(AES)、伽羅瓦計數器模式(GCM)、安全雜湊演算法(SHA),以及具備竄改檢測功能的安全啟動和安全金鑰儲存技術建立了硬體信任根。事實上,物聯網節點裝置的發展相當快速,設計者若只是專注於低功耗的部分,則可能會發生安全性跟不上的問題,而此新的32位元微控制器,可協助設計師解決上述難題,並消弭物聯網節點裝置智慧財產權(IP)洩漏與敏感資訊被截取的風險。

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