汽車(chē)安全性能亟待升級 嵌入式系統把關(guān)護航

　　汽車(chē)安全離不開(kāi)安防，例如，只有通過(guò)安防措施保護制動(dòng)ECU（電子控制單元）固件的完整性和真實(shí)性，才能保證汽車(chē)的制動(dòng)安全，防止惡意修改固件等威脅。

　　安全需要安防的另一個(gè)示例是板載網(wǎng)絡(luò )，板載網(wǎng)絡(luò )將關(guān)鍵數據從傳感器傳輸到制動(dòng)ECU。只有通過(guò)安防措施防止板載網(wǎng)絡(luò )抵御修改數據、注入消息和拒絕服務(wù)等威脅，才能保證制動(dòng)ECU及時(shí)收到正確的傳感器值。

　　人們希望在汽車(chē)中推出Android?或MeeGo?等開(kāi)放的軟件平臺，從而出現了一個(gè)全新的安全和安防挑戰：為了允許通過(guò)按鈕與用戶(hù)進(jìn)行交互并為導航應用從汽車(chē)提取當前車(chē)速、剩余油量、行駛里程、位置等信息，軟件平臺及其應用程序需要參與板載汽車(chē)通信。然而，需要保護汽車(chē)不出應用故障。虛擬化以及運行軟件平臺（包括沙箱內的應用程序）是在ECU內實(shí)現保護的安防措施之一。

　　在上述情況下，安防措施完善了安全性。然而，在一些情況下，安防需求與安全需求相互矛盾。例如，要保護固件的保密性，在組裝了ECU后便以不可逆地方式禁用微控制器的調試端口。如果由于ECU發(fā)生故障而導致返修，那么被禁用的調試端口會(huì )導致無(wú)法在微控制器內進(jìn)行根本原因分析。特別是無(wú)法分析是否有軟件、配置或硬件缺陷。新興的功能安全標準ISO26262要求調查現場(chǎng)返修，以便檢測系統故障，然后啟動(dòng)召回。只有借助智能安防生命周期和安全調試等方法，才能滿(mǎn)足安全需求并在現場(chǎng)返修時(shí)分析根本原因。

　　本文介紹了先進(jìn)的微控制器的主要安全特性，以及如何應用這些特性確保汽車(chē)安全：具體而言，本文涵蓋了安全啟動(dòng)、組件保護和虛擬化。此外，本文也概述了對保證安全和處理現場(chǎng)返修的解決方案。

　　2 簡(jiǎn)介

　　在過(guò)去的幾年里，汽車(chē)微控制器（MCU）的安全特性變得越來(lái)越重要。這種趨勢受到傳統的安全使用案例的推動(dòng)，例如防盜裝置或組件保護，可防止汽車(chē)被盜。然而，車(chē)對車(chē)通信等新的使用案例及更高的安全性要求也增加了安全需求。對于這些用例，汽車(chē)行業(yè)開(kāi)始制定安全硬件擴展（SHE）功能規范等規范，或EVITA項目提出的安全架構。

　　半導體公司開(kāi)始在新一代微控制器中實(shí)施這些規范。這項工作的第一批成果之一便是Qorriva MPC564xB/C系列，該系列實(shí)現了一個(gè)易于使用的安全模塊，以滿(mǎn)足SHE規范要求。

　　i.MX系列等汽車(chē)處理器植根于消費電子市場(chǎng)，現在已經(jīng)打入汽車(chē)市場(chǎng)，以實(shí)現最先進(jìn)的駕駛員信息娛樂(lè )系統。這些處理器提供硬件安全，支持復雜的數字版權管理系統。

　　3 Qorivva MPC564xC/B系列

　　QorivvaMPC564xC/B系列32位微控制器面向安全的、新一代高端汽車(chē)車(chē)身控制模塊（BCM）和網(wǎng)關(guān)應用。它提供高度集成，可以滿(mǎn)足OEM和一級客戶(hù)對增強功能集和增加內存空間的日益增長(cháng)的需求。

　　從安全性角度來(lái)看，MPC564xC/B包含一個(gè)加密服務(wù)引擎（CSE）。CSE是一組加密硬件特性，允許在ECU之間安全、可信任地傳輸信息。

　　MPC564xC/B系列還具有雙Power Architecture?內核選項，提供近300DMIP的處理功能和低功耗待機/等待模式，幫助降低功耗，還具有廣泛的通信外設集，面向與BCM/網(wǎng)關(guān)模塊對接的廣泛的子系統。此外，這些可擴展器件都由使能生態(tài)系統支持，該生態(tài)系統包括軟件驅動(dòng)程序、操作系統和配置代碼，以幫助您快速部署您的設計。圖1展示了Qorivva MPC564xC/B框圖。

　　圖1：Qorriva MPC564xC/B框圖

　　3.1 加密服務(wù)引擎（CSE）的安全特性

　　加密服務(wù)引擎（CSE）是集成在Qorriva MPC5464中的加密硬件模塊。CSE模塊實(shí)現安全硬件擴展（SHE）功能規范中描述的安全功能。圖2展示了CSE模塊的框圖。

　　圖2：CSE框圖

　　CSE的設計包括一個(gè)帶有一組內存映射寄存器的主機接口，這些寄存器被CPU用于發(fā)起加密命令。此外，還有一個(gè)系統總線(xiàn)接口允許CSE直接訪(fǎng)問(wèn)系統內存。在這里，CSE模塊的行為與任意其他主機相似。通過(guò)主機接口，應用程序可以配置和控制CSE，例如使CSE進(jìn)入低功耗模式，中斷完成的命令處理或暫停命令處理。狀態(tài)和錯誤寄存器將提供深入的系統信息。如需完整的CSE命令列表，請參考MPC564xC/B參考手冊［3］。兩個(gè)專(zhuān)用系統閃存塊被CSE用于加密密鑰存儲。其他主機無(wú)法從系統訪(fǎng)問(wèn)這些模塊，因此這些模塊被稱(chēng)為安全閃存。