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电子设计 2019-03-14 08:35 次阅读

随着物联网的发展,出现了不分青红皂白的连接。反过来,随着重要性的增加,这已经将安全推向了前台;它现在涉及数据和控制路径的每一步,使其成为所有应用程序的组成部分。这一点在网络“边缘”的设备中更为明显,这些设备将构成物联网中的“事物”。

如果不加保护,这些“事物”中的每一个都可以轻松访问其他私有网络,引起各个垂直行业的关注,希望能够有效利用物联网。因此,集成设备制造商(IDM)现在将越来越多地为其所有最新产品添加高级安全功能。

就像存在的威胁的多样性一样,安全功能它具有多种形状和大小,并且在那些旨在提供核心原始处理性能的设备和那些将从边缘引入智能的设备之间进行区分。那些旨在为边缘设备提供支持的MCU,例如智能传感器和可远程访问的执行器,将需要更小,更低功耗设备的更高级安全功能;每个IDM都面临挑战,希望利用物联网的潜力。

信任级别

物联网上节点的具体要求取决于它的部署方式;连接到有线电源(例如恒温器)的设备可能不太关心超低功耗,例如远程传感器。一件制造设备上的致动器可以获得所需的所有动力,而可穿戴设备可能需要从周围环境中获取其使用的能量。然而,他们的共同点是需要安全地实现其主要目标。

幸运的是,微控制器对安全性的需求不仅仅被“强制”在行业中;一直有应用程序重视安全性,只是预计在未来十年左右对物联网做出贡献的设备数量将推动对这些设备的需求远高于过去。

然而,这并不会使已建立的解决方案变得多余。事实上,它可能使它们更受欢迎,因为它们在安全应用程序中具有可靠的记录。这种设备的一个例子是Maxim Integrated的基于8051的DS5002FP安全微处理器; Dallas Semiconductor开发的传统产品。该设备的框图如图1所示。这实际上是先前设备DS500FP的改进版本,但与其前身一样,它以加密形式加载和执行应用软件,可以存储在备用电池中非易失性存储。加密算法使用内部存储和保护的密钥,任何查看或检索密钥的尝试都会导致其擦除。

物联网的安全连接保护解决方案

图1:第二Maxim Integrated的DS500安全微处理器具有嵌入式加密算法和内部密钥保护功能。

该算法基于64位关键字,包含DES加密元素,而密钥只能加载来自片上真随机数发生器。这意味着永远不知道真正的键值;甚至没有开发者。自毁输入提供了进一步的安全性,如果断言(即使断电)将导致关键字和48字节矢量RAM区域的立即擦除。

在某种程度上,标准的制定和采用是为了建立信任,因此一些OEM可以重视IDM实施的安全解决方案的独立认可并不奇怪。其中一个例子是Atmel的AT97SC3204:一个完全集成的安全模块,符合可信计算组(TCG)可信平台模块(TPM)1.2版规范。它基于AVR 8位RISC内核,并集成了Atmel的加密加速器引擎(图2),能够在200 ms内计算2048位RSA签名,并在40 ms内计算1024位RSA签名。 FIPS认可的伪随机数生成器用于密钥生成和TCG协议功能,开发人员也可以访问它们。 Atmel为OEM/ODM提供平台作为交钥匙解决方案,包括集成在芯片上的固件,以及领先操作系统的设备驱动程序。

物联网的安全连接保护解决方案

图2:加密引擎有助于使Atmel的AT97SC3204完全符合可信计算组的可信平台模块规范(V1.2)。

高级解决方案

现在,解决方案也出现在需要在低功耗封装中获得更高性能的应用中,例如飞思卡尔的Kinetis K系列。这种广泛的系列在物理格式和代码兼容性方面提供可扩展性;并且作为可扩展性的一部分,其中包括安全性等可选功能。这些解决方案的共同点是ARM Cortex-M4内核,而安全性和完整性功能的数量各不相同。

例如,入门级K11系列提供带有循环冗余校验块的部件,而K21系列则提供可选的随机数生成器,加密加速和硬件篡改检测单元。在较高端,K71系列提供这些装置作为标准功能(图3)。

物联网的安全连接保护解决方案

图3:飞思卡尔的Kinetis系列提供一系列安全和完整性单元。

硬件加密协处理器(图4)与加密加速单元配合使用,可提高基于软件的安全加密/解密程序和消息摘要功能的吞吐量,支持DES,3DES,AES,MD5,SHA-1和SHA-256算法。它还能够通过使用标准处理器指令在软件中实现更高级别的功能。篡改检测模块提供安全密钥存储,内部/外部篡改检测,用于非安全闪存,以及温度,时钟,电源电压和物理攻击检测。除了拥有自己的电源和上电复位电路外,它还具有一个寄存器,用于记录任何检测到的篡改尝试的时间。

物联网的安全连接保护解决方案

图4:飞思卡尔的硬件加密协处理器和加密加速单元提高了基于软件的安全加密/解密的吞吐量。

除了随机数发生器和篡改检测等标准技术外,一些制造商正在使用该工艺的基本特性来提供更高的安全性,例如德州仪器MSP430 MCU,使用其非易失性铁电RAM(FRAM)制造,它引用的电压操作比EEPROM或传统闪存更强大。

与其他设备一样,MSP430FR5xx和MSP430FR6xx器件采用3DES,AES,RSA和ECC等加密技术。如前所述,需要密钥存储。 TI认为,出于多种原因,基于FRAM的MCU在生成和存储密钥时可提供优于其他MCU的优势。首先,FRAM的低功耗特性使得为每个会话存储新密钥更加可行,即使在电池供电的应用中也是如此。其次,攻击者不太可能检测到存储密钥的过程。这两个好处的原因是因为FRAM写入不需要预擦除或电荷泵,使其节能,同时不会引起闪电电荷泵引起的任何能量尖峰 - 这种浪涌可以被检测到并成为关键信号产生。此外,FRAM的近乎无限的耐久性意味着在产品的使用寿命期间可以多次重写关键位置。但也许最引人注目的是,由于片内电容器,即使在周期内断电也能保证FRAM写操作完成。这与在EEPROM或闪存的读 - 写 - 擦除序列期间使用冗余存储器块镜像数据的需要形成对比,以克服在处理期间移除电源时丢失数据的风险。

结论

自从互联网进入我们的生活以来,用户一直受到安全攻击以及用于转移它们的各种防御机制,例如PC上的防病毒软件或处理来自未知发件人的任何电子邮件都是可疑的。但是,这些攻击通常是远程启动,通过基础设施无害传输并代表我们进行检测。用户通常甚至不知道已经检测到攻击。

通过物联网,尤其是将形成智能外围的众多节点,威胁变得更加明显。它不是远程发起攻击,而是可以想象它是物理的;潜在的黑客可以直接,亲自动手访问现在属于物联网的交换机,传感器或执行器。使用安全光MCU对抗此类攻击不仅需要代表用户提高警惕,还需要IDM付出更多努力。幸运的是,物联网的持续吸引力在于确保存在努力。

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Broadcom AFBR-S10TR001Z是一款650nm模拟光纤收发器设备,旨在为系统设计人员提供在1mm塑料光纤(POF)上实现光弧闪光传感器的能力。该器件采用非常紧凑的设计,外形与RJ-45连接器类似。该器件采用紧凑型键控Versatile-Link双工连接器,兼容现有的单工Versatile-Link连接器。 功能 用于系统自测应用的集成LED 带集成PD的接收器和带电压输出的模拟放大器 高EMI稳健性 快速摆率 紧凑型脚印 温度范围:-40°C至+ 85°C 符合RoHS标准 多功能链路连接器系统 应用 弧闪检测...
发表于 07-04 11:17 4次 阅读
AFBR-S10TR001Z 650nm模拟光纤收发器,带有紧凑型多功能链路连接器,用于检测POF

AFBR-POC204L 光功率转换器4VDC,FC端口

AFBR-POC204L属于Broadcom的Power Components产品系列,可将光功率转换为电能,适用于要求在高要求工业环境和应用中实现完全电气隔离的应用。 AFBR-POC204L是电子电路供电的绝佳选择,由于高压,电磁感应或强磁场,电线解决方案无法实现。 AFBR-POC204L是一种多结化合物半导体器件为典型的3 VDC应用提供工作电压。 特性 符合RoHS标准 光纤供电(PoF)组件提供100%电流隔离 在整个工作范围内提供高达600mW的电力 工作温度范围为-40°C至+ 85°C FC端口优化用于有效耦合到MM光纤,具有通常可用的NA 用于热控制的简易散热器安装 应用 光功率转换器可以功率器件,例如: 高压电流传感器和传感器 电场和H场探头 MRI / RF成像线圈和病人监护设备 P电力调节电路 无线发射器 飞机传感器和传感器...
发表于 07-04 11:17 6次 阅读
AFBR-POC204L 光功率转换器4VDC,FC端口

AFBR-POC206L 光功率转换器6VDC,FC端口

AFBR-POC206L属于Broadcom的Power Components产品系列,可将光功率转换为电能,适用于要求在高要求工业环境和应用中实现完全电气隔离的应用。 AFBR-POC206L是电子电路供电的绝佳选择,由于高压,电磁感应或强磁场,电线解决方案无法实现。 AFBR-POC206L是一种多结化合物半导体器件为典型的5 VDC应用提供工作电压。 功能 符合RoHS标准 光纤供电(PoF)组件提供100 %电流隔离 在整个工作范围内提供高达600mW的电力 工作温度范围为-40°C至+ 85°C 通过常用NA优化有效耦合到MM光纤的FC端口 用于热控制的简易散热器安装 应用 光功率转换器可以为设备供电,例如: 高压电流传感器和传感器 电场和H场探头 MRI / RF成像线圈和病人监护设备 电源调节电路 无线发射器 飞机传感器和传感器...
发表于 07-04 11:17 6次 阅读
AFBR-POC206L 光功率转换器6VDC,FC端口

AFBR-S10PS011Z 点传感器用塑料光纤连接器

AFBR-S10PS011Z是一种微型连接器,用于将双工POF电缆连接到点传感器。基于POF的特殊传感器设计允许系统工程师避免电弧闪光区域和检测电子设备之间的任何电流接触。 点传感器由两部分组成:传感器头AFBR-S10PS010Z 和连接器AFBR-S10PS011Z。 AFBR-S10PS010Z和AFBR-S10PS011Z都是Broadcom综合电弧闪光检测产品系列的一部分。结合Broadcom的传感器收发器AFBR-S10TR001Z,它们可用于检测电网中的电弧闪光事件。 特性 光耦合通过塑料光纤连接器插入塑料光纤 支持光链路自监控(心跳信号) 低卤素和符合RoHS标准 UL易燃性UL94HB 良好的耐化学性 工作温度范围– 40°C至85°C 适用于1.0 / 2.2 mm直径的双相塑料光纤(POF) 应用程序 弧闪事件检测 光检测...
发表于 07-04 11:17 2次 阅读
AFBR-S10PS011Z 点传感器用塑料光纤连接器

AFBR-S10RX021Z 具有水平通用链路连接器的模拟接收器,用于检测POF

Broadcom的AFBR-S10RX0x1Z接收器使系统设计人员能够在1 mm塑料光纤(POF)上实现光弧闪光传感器。该接收器采用紧凑型Versatile Link连接器。结合AFBR-15x9Z变送器,可实现具有系统自检功能的电弧闪光传感器系统。该产品无铅且符合RoHS。 特性 接收器由PD和TIA集成在一个IC中 高EMI坚固性 温度补偿输出电压 快速压摆率 压脚印刷 温度范围– 40°C至85° ; C 符合RoHS标准 多功能链路连接器系统 应用 弧闪检测...
发表于 07-04 11:16 2次 阅读
AFBR-S10RX021Z 具有水平通用链路连接器的模拟接收器,用于检测POF

AFBR-POC406L 光功率转换器6VDC,ST端口

AFBR-POC406L属于Broadcom的Power Components产品系列,可将光功率转换为电能,适用于要求在高要求的工业环境和应用中实现完全电气隔离的应用。 AFBR-POC406L是电子电路供电的绝佳选择,由于高压,电磁感应或强磁场,电线解决方案无法实现。 AFBR-POC406L是一种多结化合物半导体器件为典型的5 VDC应用提供工作电压。 功能 符合RoHS标准 光纤供电(PoF)组件提供100 %电流隔离 在整个工作范围内提供高达600mW的电力 工作温度范围为-40°C至+ 85°C ST端口优化用于有效耦合到MM光纤,通常可用NA 易于散热安装,用于热控制 螺纹ST端口,便于面板安装 应用 光功率转换器可以为设备供电,例如: 高压电流传感器和传感器 电场和H-现场探测器 MRI / RF成像 电源调节电路 无线发射器 飞机传感器和传感器...
发表于 07-04 11:16 0次 阅读
AFBR-POC406L 光功率转换器6VDC,ST端口

QFBR-S01EK001Z 光学相位读写器开发套件

Broadcom QFBR-S01EK001Z是一款光学相位读写器(OPI)开发套件,包含评估工业传感器应用的OPI技术所需的主要组件。该技术支持多模光纤用作低成本,高精度工业传感器设计的分布式传感器元件。通过光学相位询问器,QFBR-S01IN001Z和足够的光纤来设置测试工作台,该开发套件将帮助集成商针对预期应用对技术进行基准测试,或者在最终应用中集成和测试它。   报价请求 功能 高灵敏度 可见(650 nm)LED技术 坚固耐用的设计 集成BIT(内置测试) 隔离数字输入/输出 隔离的4至20mA工业接口 以太网(10/100 MB / s)接口 板载数据存储功能 远程软件更新&维护 应用程序 工业监控解决方案 结构健康监控...
发表于 07-04 11:15 2次 阅读
QFBR-S01EK001Z 光学相位读写器开发套件

AR35-L80E; AR35-L80S 具有增量输出的反射式线性编码器

Broadcom® AR35-L80系列是Reflective 编码器,专为线性刻度应用而设计,具有增量效果 具有用户可编程分辨率的输出模式。 AR35-L80与代码条窗口一起工作,间距为80um,全码长度为40.96mm。将有5 可编程分辨率输出,提供正交输出分辨率,范围从20um到1.25um。 AR35-L80系列提供2种可选串行通信协议。 AR35-L80S内置SSI -3线路协议是同步,点对点,串行通信信道,从1 Mhz到10 Mhz而AR35-L80E自带ESL(Enocder Serial Link),基于RS-485的异步通信,多点到8通道,带速度高达10 Mbps。 采用Broadcom专利的反射光学编码理论; AR35 Linear系列提供高精度的校正,这是磁编码器无法实现的。 特点 表面贴装DFN 34封装:10.9 mm( L)x 9.1 mm(宽)x 1.5 mm(高) 用户可编程分辨率范围为20um至1.25um(正交输出) ABI差分输出 高温范围– 40°C至115°C< 双模式工作电压3.3V和5V, 可选绝对串行输出通信协议 SSI-3线路模式 ESL模式(编码器串行链路) 符合RoHS标准。     应用 直线电机,线性执行器 实验室和测量设备 机器人自动化和工程 工厂自动化和无人机 医疗...
发表于 07-04 11:06 13次 阅读
AR35-L80E; AR35-L80S 具有增量输出的反射式线性编码器

AFBR-1555ARZ 用于SERCOS应用的增强金属光纤发射器

AFBR-1555ARZ是一款金属外壳光发射器,适用于SERCOS应用,工作速率为2,4,8和16 MBd。金属外壳提供坚固的设计,可防止恶劣环境中的光学端口断裂,并具有出色的ESD性能。光学数据通过光纤环在数字控制和驱动之间传输,具有电压隔离和抗噪性。 AFBR-1555ARZ设计用于接收器AFBR-2555ARZ。该部分的特点是200微米的HCS®和1mm POF电缆,适用于-40°C至+ 85°C的工作温度。 特性 符合工业SERCOS标准 SMA端口 650 nm波长技术 增强金属外壳和端口 指定用于1 mm塑料光纤和200微米硬包层硅石 可自动插入和波形焊接 支持SERCOS 2,4,8和16 MBd 符合RoHS标准 应用 工业控制数据链接 工厂自动化数据链接 电压隔离应用 PLCs 电机驱动 传感器,仪表和执行器接口...
发表于 07-04 11:04 27次 阅读
AFBR-1555ARZ 用于SERCOS应用的增强金属光纤发射器

HFBR-2555AFZ 用于SERCOS应用的金属外壳16MBd光接收器

HFBR-2555AFZ是用于SERCOS应用的金属外壳光接收器,其数据速率为4,8和16 MBd。金属外壳提供坚固的设计,可防止恶劣环境中的光学端口损坏,并具有出色的ESD性能。光学数据通过光纤环在数字控制和驱动之间传输,具有电压隔离和抗噪声能力。 HFBR-2555AFZ设计用于与变送器HFBR-1505AFZ一起工作。该部分的特点是200微米的HCS®和1mm POF电缆适用于-40°C至+ 85°C的宽工作温度 特性 符合工业SERCOS标准 SMA端口 650 nm波长技术 金属外壳和端口 特别适用于1 mm塑料光纤和200微米硬包层硅石 可自动插入和波形焊接 支持SERCOS 4,8和16 MBd 符合RoHS标准 应用 工业控制数据链接 工厂自动化数据链接 电压隔离应用 PLCs 电机驱动 传感器,仪表和执行器接口...
发表于 07-04 11:04 28次 阅读
HFBR-2555AFZ 用于SERCOS应用的金属外壳16MBd光接收器

ACPL-790B-000E 精密微型隔离放大器

ACPL-790B / 790A / 7900精密微型隔离放大器设计用于电子驱动器等电子功率转换器应用中的电流检测和电压检测和可再生能源系统。在典型的电动机驱动实现中,电流流过外部电阻器,并且由隔离放大器感测所产生的模拟电压降。在光隔离屏障的另一侧产生与电流成比例的差分输出电压。 对于一般应用,ACPL-790A(±1%增益容差)和ACPL-建议使用7900(+±3%增益容差)。对于高精度应用,可以使用ACPL-790B(±0.5%增益容差)。电流传感器采用5 V单电源供电,具有出色的线性度和60 dB SNR的动态性能。凭借200 kHz带宽,1.6微秒的快速响应时间,该电流传感器可捕获短路和过载情况下的瞬态。 ACPL-790B / 790A / 7900的高共模瞬变抗扰度(15 kV /μs)提供了在高噪声电机控制环境中精确监控电机电流所需的精度和稳定性,提供更平稳的控制(更少的“扭矩”) ripple”)用于各种类型的电机控制应用。 结合卓越的光耦合技术,ACPL-790B / 790A / 7900精密微型隔离放大器实现sigma-delta模拟数字转换器,斩波稳定放大器和全差分电路拓扑,提供无与伦比的隔离模式噪声抑制,低失调,高增益精度和稳定性。该性能采用紧凑,可自动插入的D...
发表于 07-04 09:59 28次 阅读
ACPL-790B-000E 精密微型隔离放大器

HCPL-786J 隔离式15位A / D转换器

HCPL-7860 / HCPL-786J光隔离调制器和HCPL-0872数字接口集成电路或数字滤波器共同组成一个光耦隔离可编程双芯片模数转换器。隔离式调制器允许直接测量功率逆变器和汽车应用中的电机相电流。 在运行中,HCPL-7860 / HCPL-786J隔离式调制器(具有5000 VRMS介电耐压额定值的光耦合器)可转换低带宽通过Sigma-Delta(Σ−Δ)过采样调制器将模拟输入到高速一位数据流中。 这种调制提供高噪声容限和出色的隔离抗扰度 - 模式瞬变。调制器数据和片上采样时钟经过隔离边界编码和传输,在那里被恢复并解码为单独的高速时钟和数据通道。     功能 12位线性 800 ns转换时间(预触发模式2) 5种分辨率/速度权衡的转换模式;具有20 us信号延迟的12位有效分辨率(14位,103 us) 快速3 us超范围检测 串行I / O(SPI,QSPI和Microwire兼容) ) / - 单电源电压为200 mV输入范围 1%内部参考电压匹配 偏移校准 -40 o C...
发表于 07-04 09:59 28次 阅读
HCPL-786J 隔离式15位A / D转换器

ACNT-H870-000E 采用15mm拉伸SO8封装的精密光隔离电压传感器

ACNT-H87B / H87A / H870电压传感器是专为电压检测而设计的光隔离放大器。其2V输入范围和高1GΩ输入阻抗,使其非常适合电子功率转换器和电机驱动器和可再生能源系统等应用中的隔离电压检测要求。在典型的电压感测实现中,电阻分压器用于缩放DC链路电压以适应电压传感器的输入范围。在光隔离屏障的另一侧产生与输入电压成比例的差分输出电压。 对于一般应用,ACNT-H87A(±1%增益容差)和ACNT建议使用-H870(±3%增益容差)。对于高精度要求,可以使用ACNT-H87B(±0.5%增益公差)。 ACNT-H87B / H87A / H870  光隔离放大器系列采用5V单电源供电,具有出色的线性度。提供高电平有效关断引脚,可将Idd1电流降至仅15 uA,适用于电池供电和其他功耗敏感应用。 高共模瞬态抗扰度(15kV /我们的ACNT-H87B / H87A / H870提供精确监控高噪声环境中直流母线电压所需的精度和稳定性。结合卓越的光耦合技术,ACNT-H87B / H87A / H870采用Σ-Δ调制,斩波稳定放大器和差分输出,提供无与伦比的隔离模式噪声抑制,低失调,高增益精度和稳定性。该性能采用紧凑型,可自动插入的15 mm拉伸SO-8(SSO-8...
发表于 07-04 09:58 36次 阅读
ACNT-H870-000E 采用15mm拉伸SO8封装的精密光隔离电压传感器

ACPL-C790-000E 精密微型隔离放大器

ACPL-C79B / C79A / C790隔离放大器设计用于电子功率转换器中的电流检测和电压检测,包括电机驱动和可再生能源系统。在典型的电动机驱动实现中,电流流过外部电阻器,并且由隔离放大器感测所产生的模拟电压降。在光隔离屏障的另一侧产生与电流成比例的差分输出电压。 对于一般应用,ACPL-C79A(±1%增益容差)和ACPL-建议使用C790(±3%增益公差)。对于高精度应用,可以使用ACPL-C79B(±0.5%增益容差)。电流传感器采用5 V单电源供电,具有出色的线性度和60 dB SNR的动态性能。凭借200 kHz带宽,1.6微秒的快速响应时间,电流传感器可捕获短路和过载情况下的瞬态。 ACPL-C79B / C79A / C790的高共模瞬变抗扰度(15 kV /μs)提供了在高噪声电机控制环境中精确监控电机电流所需的精度和稳定性,从而提供更平稳的控制(更少&ndquo;各种类型的电机控制应用中的扭矩纹波。 结合卓越的光耦合技术,ACPL-C79B / C79A / C790实现了sigma-delta模数转换器,斩波稳定放大器,和全差分电路拓扑结构,提供无与伦比的隔离模式噪声抑制,低失调,高增益精度和稳定性。该性能采用紧凑,可自动插入的拉伸SO-8封装,符合全球监...
发表于 07-04 09:58 32次 阅读
ACPL-C790-000E 精密微型隔离放大器

AFBR-2555ARZ 用于SERCOS应用的增强金属光纤接收器

AFBR-2555ARZ是一款用于SERCOS应用的金属外壳光接收器,其数据速率为2,4,8和16 MBd。金属外壳提供坚固的设计,可防止恶劣环境中的光学端口断裂,并具有出色的ESD性能。光学数据通过光纤环在数字控制和驱动之间传输,具有电压隔离和抗噪声能力。 AFBR-2555ARZ设计用于与发射器AFBR-1555ARZ一起工作。该部分的特点是200微米的HCS®和1mm POF电缆,适用于-40°C至+ 85°C的工作温度。 特性 符合工业SERCOS标准 SMA端口 650 nm波长技术 增强金属外壳和端口 指定用于1 mm塑料光纤和200微米硬包层硅石 可自动插入和波形焊接 支持SERCOS 2,4,8和16 MBd 符合RoHS标准 应用 工业控制数据链接 工厂自动化数据链接 电压隔离应用 PLCs 电机驱动 传感器,仪表和执行器接口...
发表于 07-04 09:46 21次 阅读
AFBR-2555ARZ 用于SERCOS应用的增强金属光纤接收器

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