工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)(IIoT)規(guī)劃人員的功能要求不斷改動(dòng)。就微操控器(MCU)而言，他們期望獲得更快的處理速度、更多的內(nèi)存、更好的銜接性和更多的安全功能。同時(shí)，MCU芯片制造商也醞釀推出了一種新式MCU，然后為規(guī)劃人員提供功能、安全性和本錢(qián)之間的平衡。
“跟著工業(yè)自動(dòng)化商場(chǎng)向工業(yè)4.0或IIoT邁進(jìn)，更多的傳感器、儀器和其他設(shè)備被聯(lián)網(wǎng)在一起，用于數(shù)據(jù)搜集和分析，然后提高制造工廠的生產(chǎn)力和功率。因而，對(duì)網(wǎng)絡(luò)中更多銜接功能的要求越來(lái)越高?！比鹚_電子(Renesas)物聯(lián)網(wǎng)渠道業(yè)務(wù)部總監(jiān)Mamoru Sakugawa表明，“由于傳感器/網(wǎng)絡(luò)的不同要求和針對(duì)不同方面的目標(biāo)，就需求運(yùn)用不同的通訊協(xié)議(即EtherNet/IP、PROFINET等)，因而現(xiàn)在商場(chǎng)上沒(méi)有單一的協(xié)議占主導(dǎo)地位。
“這推動(dòng)了對(duì)更高處理才能的需求，然后無(wú)縫地互連所有設(shè)備，而不會(huì)呈現(xiàn)通訊推遲。跟著網(wǎng)絡(luò)中呈現(xiàn)更多的通訊，對(duì)更高網(wǎng)絡(luò)安全的要求也就變得越來(lái)越重要?！彼a(bǔ)充道，“這一切將再次推動(dòng)體系內(nèi)對(duì)更多嵌入式存儲(chǔ)器和SRAM的需求?！?/span>
IIoT也在環(huán)繞測(cè)量和操控提出自己的一套共同要求，同時(shí)需求在功能和本錢(qián)之間獲得平衡。
“無(wú)論是作為數(shù)據(jù)通訊體系還是作為專業(yè)術(shù)語(yǔ)，物聯(lián)網(wǎng)都繼續(xù)變得越來(lái)越普遍。在工業(yè)環(huán)境中，跟著越來(lái)越多的分布式節(jié)點(diǎn)具有不同程度的自主權(quán)來(lái)測(cè)量和操控部分流程，物聯(lián)網(wǎng)的增加是顯而易見(jiàn)的。”Microchip公司MCU8業(yè)務(wù)部醫(yī)療產(chǎn)品高檔經(jīng)理Steve Kennelly指出，“除了經(jīng)過(guò)一種或多種協(xié)議進(jìn)行通訊的才能之外，這些節(jié)點(diǎn)還需求到達(dá)經(jīng)濟(jì)上合適的獨(dú)立實(shí)時(shí)操控才能水平?！?/span>
Kennelly表明，成功的施行必須要平衡功能，這一般意味著要完成具有最小推遲的確定性呼應(yīng)，而且本錢(qián)還需求足夠低，然后完成物聯(lián)網(wǎng)所必需的擴(kuò)展。“新的MCU正在經(jīng)過(guò)將外設(shè)從頭界說(shuō)為易于裝備的硬件模塊來(lái)改動(dòng)CPU內(nèi)核與外設(shè)之間的聯(lián)系。這樣就可以得到非常高性價(jià)比的渠道，然后在比CPU指令周期更短的時(shí)間內(nèi)對(duì)輸入做出反響?！盞ennelly指出。
Kennelly表明，Microchip的AVR DA系列MCU，是改動(dòng)IIoT應(yīng)用本錢(qián)和功能平衡的新式超低功耗MCU的一個(gè)例子。“它將流行的8位AVR微操控器內(nèi)核與獨(dú)立于內(nèi)核的外設(shè)相結(jié)合——該外設(shè)在軟件裝備后就可以自主運(yùn)行。”Kennelly介紹說(shuō)。
“事件體系(EVSYS)銜接有多個(gè)外設(shè)，因而其間一個(gè)外設(shè)發(fā)生改動(dòng)，就可以觸發(fā)其他外設(shè)操作，而無(wú)需CPU干預(yù)。”他表明，“這樣就可以創(chuàng)立完全確定的功能塊，而且這比執(zhí)行代碼更快。運(yùn)用圖形工具可以輕松創(chuàng)立任意信號(hào)生成、模擬信號(hào)濾波、自界說(shuō)通訊協(xié)議等功能。”
Kennelly表明，可以運(yùn)用AVR DA MCU以單芯片規(guī)劃完成小型節(jié)點(diǎn)，例如搜集數(shù)據(jù)并經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)送周期性數(shù)據(jù)包的智能傳感器。“在更雜亂的體系中，例如每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是小型Linux計(jì)算機(jī)的情況，AVR DA可以專用于完成需求快速、確定性呼應(yīng)的某些功能?！?/span>
AVR DA系列MCU也是Microchip第一個(gè)功用安全就緒的、帶有外設(shè)接觸操控器(PTC)的AVR MCU系列，這樣就能夠完成實(shí)時(shí)操控、連接和人機(jī)界面(HMI)使用。Microchip的功用安全就緒標(biāo)識(shí)所適用的器材，具有最新安全功用，并得到安全手冊(cè)、毛病模式、影響和確診剖析(FMEDA)報(bào)告的支撐，并且在某些狀況下，還供給確診軟件支撐。
“隨著功用安全在越來(lái)越多的工業(yè)使用中成為強(qiáng)制性要求，AVR DA也是第一個(gè)推出商場(chǎng)的具有一套資源來(lái)支撐多項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證工作的AVR MCU?！盞ennelly指出。
AVR DA MCU在整個(gè)電源電壓范圍內(nèi)完成了24MHz的CPU速度，高達(dá)128KB閃存、16KB SRAM和512B EEPROM的存儲(chǔ)器密度，以及12位差分ADC、10位DAC、模仿比較器和過(guò)零檢測(cè)器。PTC支撐電容式接觸界面規(guī)劃，支撐按鈕、滑塊、滾輪、接觸板、較小的接觸屏以及各種消費(fèi)和工業(yè)產(chǎn)品和車輛的手勢(shì)操控。它支撐多達(dá)46個(gè)自電容和529個(gè)互電容接觸通道，并采用最新一代具有Driven Shield+和升壓模式技能的PTC，因而供給了增強(qiáng)的抗噪性、耐水性、接觸靈敏度和呼應(yīng)時(shí)間。
安全事項(xiàng)
盡管功用是挑選超低功耗MCU的一個(gè)重要因素，但設(shè)備安全性已成為工業(yè)OEM規(guī)劃人員的一個(gè)大問(wèn)題。
“要具有真實(shí)安全的處理器平臺(tái)，處理器不只有必要維護(hù)IP不受芯片級(jí)別的影響，而且還有必要能夠保證在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的整個(gè)生命周期中免受要挾?！盨akugawa表明，“簡(jiǎn)而言之，它有必要在物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備生命周期的不同階段進(jìn)行辦理，稱為設(shè)備生命周期辦理(DLM)，從規(guī)劃到制造、上市、現(xiàn)場(chǎng)固件升級(jí)到產(chǎn)品生命周期結(jié)束。每個(gè)階段都需求實(shí)施安全措施，以保證信息不會(huì)泄露?！?/span>
在設(shè)備安全方面，芯片是第一道防地嗎？“第一層有必要總是來(lái)自體系完成，即物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備本身，”Sakugawa指出，“假如體系沒(méi)有正確完成，那么它就簡(jiǎn)單遭到進(jìn)犯要挾和對(duì)芯片級(jí)的潛在要挾，這應(yīng)該是最終一道防地。因而，安全完成不只僅是芯片級(jí)完成?！?/span>
Maxim Integrated(現(xiàn)ADI)微型、安全和軟件業(yè)務(wù)部履行董事Kris Ardis表明，第一道防地有必要來(lái)自認(rèn)識(shí)。
“第一道防地是了解使用或許遇到的要挾，”Ardis以為，“盡管我堅(jiān)信作為任何嵌入式使用的信任根，安全應(yīng)該從芯片開(kāi)端，但假如規(guī)劃人員不考慮要挾并無(wú)意中打開(kāi)后門(mén)，即使是我最安全的MCU也無(wú)濟(jì)于事。
“盡管因?yàn)樵蹅冇泄┙o金融和政府級(jí)安全解決方案的背景，咱們一直在推廣高度安全的解決方案，但直到最近幾年，像Mirai和Stuxnet這樣廣為人知的進(jìn)犯呈現(xiàn)，咱們才開(kāi)端看到咱們的客戶重視?！盇rdis表明，“咱們將經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的加密引擎、安全引導(dǎo)加載技能和高質(zhì)量隨機(jī)數(shù)生成器集成到咱們用于工業(yè)和醫(yī)療商場(chǎng)的大多數(shù)MCU中。
“IoT的確暗示了設(shè)備分布不受約束，這使得它們對(duì)進(jìn)犯者更具吸引力。進(jìn)犯的成功與否總是與危險(xiǎn)有關(guān)——假如設(shè)備很簡(jiǎn)單被盜，那么進(jìn)犯者獲得物理拜訪的危險(xiǎn)就很小。”Ardis指出。
“這意味著咱們需求更加重視進(jìn)犯者履行提取代碼或密鑰信息等操作的才能?！彼麖浹a(bǔ)說(shuō)?！霸诟邇r(jià)值的使用中，假如使用能夠感應(yīng)到有人企圖闖入它，咱們甚至或許會(huì)看到采用自動(dòng)篡改檢測(cè)技能來(lái)擦除敏感信息的狀況?！?/span>
但一流的安全功用將取決于使用?！敖鹑诮K端范疇的產(chǎn)品供給了十分先進(jìn)的安全功用——使用低功耗、始終在線的傳感器監(jiān)控多種進(jìn)犯。PUF(Maxim供給了一種稱為ChipDNA的物理不可克隆功用(PUF)的完成)等其他技能有助于在沒(méi)有電池的狀況下供給杰出的密鑰維護(hù)，”Ardis說(shuō)。
Ardis表明，這些技能的確會(huì)產(chǎn)生本錢(qián)，但還有許多其他技能能夠協(xié)助抵御各種進(jìn)犯者。“良好的安全發(fā)動(dòng)方法能夠挫折許多進(jìn)犯者，并維護(hù)咱們的IP免受更改或發(fā)現(xiàn)?！盇rdis說(shuō)。
