選擇安全組件用于數據保護的能量收集系統

數據的安全性正在迅速成為首要關(guān)注的問(wèn)題在大范圍的低功率和便攜式應用的，特別是那些依賴(lài)于無(wú)線(xiàn)連接。醫療衛生監控應用可穿戴設備收集和傳輸個(gè)人數據。在制造過(guò)程中使用工業(yè)無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )，智能建筑，商業(yè)和運輸網(wǎng)絡(luò )的運作通過(guò)發(fā)送敏感數據可能容易被竊取，篡改，破壞。

常由能量采集供電，這樣的應用需要超低功耗，智能電源管理和小尺寸。實(shí)現先進(jìn)的安全功能集成到這種高度受限的設計提出了一個(gè)潛在的嚴峻挑戰。

本文將考慮一些安全選項開(kāi)到能量采集的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )和超低功耗的便攜式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。第一種是基于微控制器的解決方案集成數據加密等安全功能。另一個(gè)涉及專(zhuān)用的認證設備和軟件。其它方面包括無(wú)線(xiàn)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò )體系結構，這兩者都可以發(fā)揮重要作用的明智選擇。

特色產(chǎn)品包括基于A(yíng)RM內核的3 MCU微控制器，比如意法半導體ST32系列和Maxim的MAX32600健康平臺。專(zhuān)用設備包括Maxim的MAX66242深套的安全身份驗證。凌力爾特的Dust Networks公司SmartMesh IC和模塊，同時(shí)采用網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )拓撲結構在工業(yè)應用IPv6和無(wú)線(xiàn)HART無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )提供安全保障。

敏感數據

運動(dòng)的“物聯(lián)網(wǎng)”可以很好地改善了我們的生活在許多方面，無(wú)論是在健康和健身監控，交通管理，智能建筑和工業(yè)控制。然而，隨著(zhù)無(wú)線(xiàn)傳輸到和從云個(gè)人和敏感的數據增加量，可靠的數據的安全性正在迅速成為一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。建設系統是安全的，防篡改和防止攻擊是必不可少的。

在任何系統中的數據安全性可以通過(guò)微控制器的適當選擇來(lái)增強。 ARM的Cortex-M3內核就是一個(gè)很好的例子。它不僅是非常低的功率，但功能強大，它也支持功能，如公共密鑰認證，數據加密和篡改檢測。核心已經(jīng)被許多微控制器廠(chǎng)商，包括ADI公司，愛(ài)特梅爾，龍柏，能源科技，Spansion公司，意法半導體和德州儀器實(shí)施，并已被納入特定應用的解決方案，SoC和FPGA系統。

ARM已經(jīng)在數據安全領(lǐng)域的領(lǐng)導者嵌入式系統十幾年來(lái)與它的的TrustZone和SecurCore代技術(shù)，該技術(shù)已被廣泛采用，支持和ARM合作伙伴增強。執行得當，這些ARM內核可幫助保護代碼和數據，通過(guò)硬件和軟件，任何部位的嵌入式系統。

意法半導體提供了幾個(gè)家庭的基于Cortex M3內核以及ARM的SC300 SecurCore代技術(shù)的安全微控制器。 ST是通過(guò)提供安全MCU具有適當的外形尺寸，接口，操作系統和管理體系，積極解決數據安全的低功耗計算機，工業(yè)和消費市場(chǎng)不斷增長(cháng)的需求。

意法半導體的器件集成了TPM(可信平臺模塊)標準與TCG(可信計算組織)的行業(yè)標準，并嵌入一個(gè)高度安全的專(zhuān)有操作系統(AuKey)幫助保護用戶(hù)的資產(chǎn)和保證平臺的完整性。 AuKey是針對制造商誰(shuí)希望保護自己的品牌打擊假冒，克隆或任何非法使用。該公司聲稱(chēng)，帶有USB接口的安全MCU為基于令牌的安全應用的高度集成的解決方案。結合ST的NFC裝置，理想的能量收集產(chǎn)品，它們也可以用于安全接觸讀寫(xiě)系統。

該STM32F系列，基于Cortex-M3，專(zhuān)為低功耗運行而設計的。該STM32F1系列是32位，1.8 V微控制器在72 MHz工作頻率，具有384 KB閃存和支持一系列接口，包括USB。

衛生監測

在A(yíng)RM Cortex-M3是在新的“健康平臺”由美信集成(見(jiàn)下圖1)開(kāi)發(fā)的心臟。投票'。電子2014年度產(chǎn)品“，最大32600包含一個(gè)24 MHz的M3有256千閃存，32K的SRAM和2 k指令緩存，以及高度集成的模擬外設。 (評估板MAX32600-KIT可用)。

Maxim的MAX32600健康平臺的圖像

圖1：Maxim的MAX32600健康平臺健康監測是基于A(yíng)RM Cortex-M3的安全核心，并配有信賴(lài)保護裝置以增強數據的安全性。該平臺支持運營(yíng)超低功耗的電池和能量收集應用。

開(kāi)發(fā)利用為核心的安全功能，該平臺包括一個(gè)信賴(lài)保護單位的“端到端”的安全性，提供AES硬件引擎，快速擦除SRAM的安全密鑰存儲，以及其他安全性和保護功能。

該平臺是專(zhuān)為可穿戴式，電池供電和能量收集應用，具有超低功耗系統設計(175μA/ MHz的在主動(dòng)模式下，1μA的低功耗模式)。應用包括心電圖反應，血壓，溫度，血液氧含量，心臟速率和活動(dòng)水平，和許多參考設計也可提供。

溫度補丁，例如，使用一個(gè)無(wú)源NFC標簽搭載RF能量收獲，以測量在連續和非侵入性的基礎病人體溫。該器件采用Maxim最新的DeepCover安全認證器IC，MAX 66242，專(zhuān)門(mén)針對從便攜式設備的數據的安全收集。隨著(zhù)RFID / NFC和I2C接口，預計以證明在醫療/保健和資產(chǎn)跟蹤應用非常有用，沒(méi)有空間來(lái)為外部的功能的連接器。該裝置可以用來(lái)甚至當它斷電時(shí)來(lái)自從設備安全地提取數據。

DeepCover是Maxim的納入它的一些微控制器，包括它的M3內核為基礎的設備和獨立的安全驗證器芯片低成本的知識產(chǎn)權保護，防克隆，和外圍驗證嵌入式系統安全解決方案。該DS28EL15是若干的復雜的安全和保護數據存儲的DeepCover安全認證器集成電路Maxim的電流范圍之一。評估套件，該DS28EL15-評估板可用于開(kāi)發(fā)目的。

無(wú)線(xiàn)安全

無(wú)線(xiàn)協(xié)議的選擇是確保在便攜式應用中數據的安全性的另一個(gè)重要方面。藍牙是受歡迎的，但已被報告為更容易受到黑客比其他協(xié)議。一些上面提到的技術(shù)，可以在藍牙應用中提高安全性增色不少。然而，在消費者的以外的其他扇區，替換無(wú)線(xiàn)協(xié)議已經(jīng)被證明是更可靠，更容易獲得。

Internet協(xié)議(IPv6或6LoWPAN的，使用IEEE802.15.4)和無(wú)線(xiàn)HART廣泛用于工業(yè)應用，聲稱(chēng)在惡劣RF環(huán)境安全地操作，并且重要的是，在非常低的功率。這些年來(lái)，Dust Networks的SmartMesh IP嵌入式無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀傳感器網(wǎng)絡(luò )已被用來(lái)提供生產(chǎn)安全網(wǎng)絡(luò )，過(guò)程控制，交通運輸和采礦應用。

現在，部分線(xiàn)性技術(shù)的SmartMesh IP系統是基于LTC5800的SoC，(巧合的是集成的ARM Cortex-M3)，為IEEE802.15.4無(wú)線(xiàn)網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )。通過(guò)智能算法，提供安全的若干層來(lái)提供加密數據的保密性，消息的真實(shí)性和完整性的高數據可靠性。傳感器'微塵'和模塊的范圍內都可以，目的是從非常低的功率運行，從而為10年或更長(cháng)的電池壽命。提供了建立強大而安全的無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的網(wǎng)絡(luò )管理器組件。無(wú)論是支持6LoWPAN的或無(wú)線(xiàn)HART協(xié)議的設備和模塊很容易集成，并同時(shí)提供評估板。

所述LTC5800IWR-IPMA是一個(gè)SmartMesh IP協(xié)議微塵的一個(gè)例子，而LTC5800IWR-PRB是管理者。該LTC5800IWR-WHMA是WirelessHART的微塵。入門(mén)工具包，演示板和開(kāi)發(fā)板包括DC9007A，WirelessHART的入門(mén)套件，配有7個(gè)籃板和電纜以及DC9003A-C的WirelessHART演示板。

線(xiàn)性技術(shù)提供了有用的“如何to'REF1制品覆蓋的溫度傳感器的操作中，搭載能量收集，作為基于IP的安全網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò )的一部分。它采用含廣播，網(wǎng)絡(luò )固件，微處理器和電源排序經(jīng)理LTP5901 SmartMesh IP模塊。該應用程序還使用了源于能量采集源的電源(即太陽(yáng)能電池板)，在需要時(shí)維持輸出調節，恢復到電池電量的LTC3330的低功耗雙開(kāi)關(guān)模式電源。見(jiàn)圖2所示。

凌力爾特SmartMesh網(wǎng)絡(luò )LT5901的圖像，由LTC3330控制

圖2：無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的框圖，搭載采集的能量，連接到經(jīng)由LT5901一個(gè)SmartMesh網(wǎng)絡(luò )，并通過(guò)與所述的LDO LTC3330電源控制。

結論

能量收集正在迅速普及開(kāi)來(lái)的可穿戴式無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )應用。保護是整個(gè)無(wú)線(xiàn)鏈路傳輸的敏感數據正在成為一個(gè)關(guān)鍵的設計因素在行業(yè)范圍日益擴大的運動(dòng)'物聯(lián)網(wǎng)'起飛。通過(guò)健康和健身監控，耐磨，植入式醫療設備收集的個(gè)人數據必須保密。高度自動(dòng)化的設施正在超低功耗無(wú)線(xiàn)傳感器網(wǎng)絡(luò )的優(yōu)勢來(lái)提高效率和工廠(chǎng)，智能建筑和環(huán)境監測節約能源。保護數據不被竊取或潛在危險的篡改是至關(guān)重要的。

這篇文章強調了一些基于我們認為設計選擇包括安全MCU，以及無(wú)線(xiàn)協(xié)議和網(wǎng)絡(luò )拓撲容易實(shí)現的解決方案。

參考文獻：

凌力爾特如何文章：精確的無(wú)線(xiàn)溫度傳感器的權力本身。