選擇安全組件用于數據保護的能量收集系統(tǒng)

數據的安全性正在迅速成為首要關注的問題在大范圍的低功率和便攜式應用的，特別是那些依賴于無線連接。醫(yī)療衛(wèi)生監(jiān)控應用可穿戴設備收集和傳輸個人數據。在制造過程中使用工業(yè)無線傳感器網絡，智能建筑，商業(yè)和運輸網絡的運作通過發(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。實現(xiàn)先進的安全功能集成到這種高度受限的設計提出了一個潛在的嚴峻挑戰(zhàn)。

本文將考慮一些安全選項開到能量采集的無線傳感器網絡和超低功耗的便攜式產品的開發(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。另一個涉及專用的認證設備和軟件。其它方面包括無線協(xié)議和網絡體系結構，這兩者都可以發(fā)揮重要作用的明智選擇。

特色產品包括基于ARM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，同時采用網狀網絡拓撲結構在工業(yè)應用IPv6和無線HART無線傳感器網絡提供安全保障。

敏感數據

運動的“物聯(lián)網”可以很好地改善了我們的生活在許多方面，無論是在健康和健身監(jiān)控，交通管理，智能建筑和工業(yè)控制。然而，隨著無線傳輸到和從云個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關鍵問題。建設系統(tǒng)是安全的，防篡改和防止攻擊是必不可少的。

在任何系統(tǒng)中的數據安全性可以通過微控制器的適當選擇來增強。 ARM的Cortex-M3內核就是一個很好的例子。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。核心已經被許多微控制器廠商，包括ADI公司，愛特梅爾，龍柏，能源科技，Spansion公司，意法半導體和德州儀器實施，并已被納入特定應用的解決方案，SoC和FPGA系統(tǒng)。

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

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

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，并嵌入一個高度安全的專有操作系統(tǒng)(AuKey)幫助保護用戶的資產和保證平臺的完整性。 AuKey是針對制造商誰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，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，理想的能量收集產品，它們也可以用于安全接觸讀寫系統(tǒng)。

該STM32F系列，基于Cortex-M3，專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(wèi)生監(jiān)測

在ARM Cortex-M3是在新的“健康平臺”由美信集成(見下圖1)開發(fā)的心臟。投票'。電子2014年度產品“，最大32600包含一個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(jiān)測是基于ARM Cortex-M3的安全核心，并配有信賴保護裝置以增強數據的安全性。該平臺支持運營超低功耗的電池和能量收集應用。

開發(fā)利用為核心的安全功能，該平臺包括一個信賴保護單位的“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。

該平臺是專為可穿戴式，電池供電和能量收集應用，具有超低功耗系統(tǒng)設計(175μA/ MHz的在主動模式下，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，心臟速率和活動水平，和許多參考設計也可提供。

溫度補丁，例如，使用一個無源NFC標簽搭載RF能量收獲，以測量在連續(xù)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，專門針對從便攜式設備的數據的安全收集。隨著RFID / NFC和I2C接口，預計以證明在醫(yī)療/保健和資產跟蹤應用非常有用，沒有空間來為外部的功能的連接器。該裝置可以用來甚至當它斷電時來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權保護，防克隆，和外圍驗證嵌入式系統(tǒng)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-評估板可用于開發(fā)目的。

無線安全

無線協(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，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(qū)，替換無線協(xié)議已經被證明是更可靠，更容易獲得。

Internet協(xié)議(IPv6或6LoWPAN的，使用IEEE802.15.4)和無線HART廣泛用于工業(yè)應用，聲稱在惡劣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，Dust Networks的SmartMesh IP嵌入式無線網狀傳感器網絡已被用來提供生產安全網絡，過程控制，交通運輸和采礦應用。

現(xiàn)在，部分線性技術的SmartMesh IP系統(tǒng)是基于LTC5800的SoC，(巧合的是集成的ARM Cortex-M3)，為IEEE802.15.4無線網狀網絡。通過智能算法，提供安全的若干層來提供加密數據的保密性，消息的真實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年或更長的電池壽命。提供了建立強大而安全的無線傳感器網絡的網絡管理器組件。無論是支持6LoWPAN的或無線HART協(xié)議的設備和模塊很容易集成，并同時提供評估板。

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

線性技術提供了有用的“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的安全網狀網絡的一部分。它采用含廣播，網絡固件，微處理器和電源排序經理LTP5901 SmartMesh IP模塊。該應用程序還使用了源于能量采集源的電源(即太陽能電池板)，在需要時維持輸出調節(jié)，恢復到電池電量的LTC3330的低功耗雙開關模式電源。見圖2所示。

凌力爾特SmartMesh網絡LT5901的圖像，由LTC3330控制

圖2：無線溫度傳感器的框圖，搭載采集的能量，連接到經由LT5901一個SmartMesh網絡，并通過與所述的LDO LTC3330電源控制。

結論

能量收集正在迅速普及開來的可穿戴式無線傳感器網絡應用。保護是整個無線鏈路傳輸的敏感數據正在成為一個關鍵的設計因素在行業(yè)范圍日益擴大的運動'物聯(lián)網'起飛。通過健康和健身監(jiān)控，耐磨，植入式醫(yī)療設備收集的個人數據必須保密。高度自動化的設施正在超低功耗無線傳感器網絡的優(yōu)勢來提高效率和工廠，智能建筑和環(huán)境監(jiān)測節(jié)約能源。保護數據不被竊取或潛在危險的篡改是至關重要的。

這篇文章強調了一些基于我們認為設計選擇包括安全MCU，以及無線協(xié)議和網絡拓撲容易實現(xiàn)的解決方案。

參考文獻：

凌力爾特如何文章：精確的無線溫度傳感器的權力本身。