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為什么Twilio選擇STM32U5實現其Microvisor功能

2021-03-15 來源:EEWORLD

意法半導體日前宣布推出STM32U5,這是其首款基于Arm Cortex-M33的超低功耗MCU,其有源功耗僅為19 μA / MHz,這在一定程度上要歸功于其40-nm工藝節點。同時,新的ST授權合作伙伴Twilio還宣布,新的STM32U5將成為第一個運行其Microvisor的MCU,Microvisor是一種設備制造商平臺,可縮短安全連接和控制設備所需的時間。因此,ST采訪了Twilio首席產品經理Jonathan Williams,以了解有關該公司在新設備上的經驗以及希望通過Microvisor完成的工作。

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從STM32Lx到STM32U5以及Twilio的選擇原因


ST的第一個采用Arm Cortex-M的MCU STM32L1可以追溯到2009年。當工程師們尋求更好的性能功耗比時,STM32Lx系列開始廣受歡迎。例如,多倫多大學在其太陽能汽車中使用了十個STM32L4,因為MCU所需的功耗非常少。意法半導體隨后憑借STM32L4 +打破了記錄,這是首款在ULPMark中得分超過200的超低功耗MCU。去年,ST進一步發布了STM32L5,這是第一個基于Cortex-M33的MCU。從STM32Lx到STM32Ux的轉變,意味著意法半導體不斷對性能功耗比的追求。


Twilio一直在等待STM32U5的發布。實際上,他們的團隊在STM32L5上完成了大部分工作。但是,當要推出Microvisor時,該公司還是愿意等待STM32U5的發布。因此,讓我們深入探討Twilio的故事,因為它說明了該公司為何愿意支持新的MCU。


ST和Twilio:為什么選擇STM32U5?


“只花了我們幾天時間進行移植。”Jonathan解釋了促使他們的團隊專注于STM32U5的動機。


“當我們首次接觸STM32U5時,我們意識到這是低功耗高性能的新基準。此外,從STM32L5到新器件的移植速度驚人。我們只花了幾天時間就更新了代碼。然后,我們的團隊著手創建一個內部開發板,其中包含所有I / O。簡而言之,STM32U5成為了我們的新參考,我們希望客戶在加入Microvisor試點計劃時就能體驗到相同的效率。”


“工程師可以輕松實現簡單的用戶界面”


STM32U5從90納米工藝節點遷移到了40納米,工作頻率提高到160 MHz,同時降低了功耗。更高的晶體管密度也意味著可以擁有更多的RAM,閃存,功能和外圍設備。首批STM32U5將具有786 KB的RAM和最多2 MB的閃存。后者甚至具有512 KB的高耐久性單元,能夠進行100,000次讀寫循環。相比之下,嵌入式閃存傳統上壽命僅為十分之一。因此,開發人員可以使用這種壽命更長的內存來存儲用戶數據,以延長產品生命周期。


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低功耗STM32各產品指標


衡量每瓦性能比的另一種方法是查看器件的功能。很多團隊都會面臨著性能提高但受限于少量功率預算的問題。例如,以前希望有一個更精確的ADC或數學加速器就意味著大大增加了功耗。STM32U5提供了新的答案,例如,得益于其新型的14位模數轉換器,該轉換器能夠提供每秒2.5兆采樣速度或采用18位模式以提供更高精度。它還提供了數學加速器(FMAC和CORDIC)來優化電機控制和數字電源應用。借助ChromART Accelerator和高級顯示界面,工程師甚至可以設想運行簡單的用戶界面。另外還包括Cortex-M33上的TrustZone IP等新功能。


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STM32U5和ULP基準


Twilio和ST的對話:為什么選擇Microvisor?


Microvisor提出新的中間形態,滿足靈活性和完整性


Microvisor是對舊的工程難題的新答案。如今,從事物聯網解決方案的大多數團隊必須要么從頭開始設計一切,要么必須服從于整個生態系統。兩種方法都各有利弊。具有許多工程師優先考慮效率的大公司將傾向于選擇前者,時間和資源較少的小型團隊通常會采用后者。但是,每個都有明顯的局限性。自定義所有內容都是艱巨的,并且在采用整個生態系統的同時容易受到安全漏洞的限制。 Microvisor提供了新的中間形態。TrustZone負責安全性和連接性,想要調整其系統的團隊可以這樣做。Microvisor具有足夠的靈活性,以允許開發人員使用其操作系統和驅動程序。同樣,幾乎沒有資源的開發人員可以繞過挑戰來獲得高度安全的環境。


“工程師經常忽略SFI(安全固件安裝)”


依靠TrustZone,Microvisor可以實施安全功能,例如安全啟動或安全固件無線更新。 Twilio甚至保證為產品的全生命周期提供支持。


“STM32U5確保AES加速器和公共密鑰身份驗證(PKA)具有了DPA(差分功率分析通過監視功耗活動以提取信息來攻擊系統)防護能力。借助硬件唯一密鑰(HUK),STM32U5還提供了安全的數據存儲功能。這些功能以及更多功能確保Microvisor可以為客戶提供最新的安全保護。”


另一方面,Twilio和ST攜手合作,幫助前者實施安全固件的安裝——工程師經常忽略此功能。不幸的是,如果惡意軟件在OEM安裝固件過程中能夠獲得對固件的訪問權,則該系統將永遠無法真正安全。無法對源代碼或現場設備的帳戶進行加密使開發人員容易受到攻擊。因此,ST和Twilio共同努力,使該功能更加易于使用。實際上,Twilio將使用ST的HSM存儲加密密鑰,并使用STM32CubeProgrammer的命令行界面在工廠安全地安裝加密的固件。因此,采用Microvisor可以降低進入SFI的障礙。


“支持現場調試”


開發人員的下一步是說服經理采用Microvisor和STM32U5。Twilio正在開發將使用STM32U585的開發平臺。該公司還將提供一個開發套件,以幫助團隊測試其獨特功能,例如遠程調試器。實際上,Microvisor提供了一個安全通道,該通道可以無線連接到設備以在產品在現場時執行調試操作。因此,可以關閉JTAG接口,以保護系統免受物理攻擊,同時啟用遠程調試。開發人員一旦開始將產品交付給客戶,也可以選擇禁用遠程調試。


此外意法半導體還將發布B-U585I-IOT02A發現套件,這是Microsoft已經選擇用作Azure認證設備程序參考板的開發板。

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