Microvisor和STM32U5支持新的物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)范式

ST推出的STM32U5，這是其首款超低功耗 Arm? Cortex?-M33 MCU，有功功耗僅為 19 μA/MHz，部分歸功于其 40-nm 工藝節(jié)點。與此同時，新的 ST 授權(quán)合作伙伴 Twilio也宣布，新的 STM32U5 將成為第一款運行其Microvisor的 MCU ，該設(shè)備構(gòu)建器平臺可縮短安全連接和控制設(shè)備所需的時間。因此，ST 博客與 Twilio 的首席產(chǎn)品經(jīng)理 Jonathan Williams 坐下來，詳細了解該公司在新設(shè)備方面的經(jīng)驗以及它希望通過 Microvisor 實現(xiàn)的目標。

從 STM32Lx 到 STM32U5 和 Twilio 的選擇

ST 的第一款 Cortex-M MCU STM32L1 可追溯到 2009 年。隨著工程師尋求更好的每瓦性能比，STM32Lx 系列器件支持了新的應(yīng)用。例如，多倫多大學(xué)在其太陽能汽車中使用了 10 個 STM32L4，因為 MCU 所需的能量非常少。ST 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，我們更進一步發(fā)布了STM32L5，這是我們的第一款基于 Cortex-M33 的 MCU。因此，了解 STM32U5 意味著意識到這款最新的 MCU 建立在 ST 不斷提高每瓦性能比的戰(zhàn)略之上，同時也預(yù)示著我們歷史上的新篇章，它解釋了從 STM32Lx 到 STM32Ux 的變化。

Twilio本身就是 STM32U5 象征性的迷人證明，因為該公司正在等待它的發(fā)布。事實上，他們的團隊在 STM32L5 上完成了大部分工作。然而，在推出 Microvisor 的時候，該公司等待著今天的發(fā)布。因此，讓我們深入了解 Twilio 的故事，因為它解釋了為什么該公司堅決支持新的 MCU，因為它旨在破壞嵌入式系統(tǒng)和物聯(lián)網(wǎng)開發(fā)世界。

ST 和 Twilio：為什么選擇 STM32U5？

我們只花了幾天時間，Jonathan 解釋了是什么促使他的團隊專注于 STM32U5。

“工程師甚至可以設(shè)想運行簡單的用戶界面”

打開 STM32U5 的引擎蓋，我們看到了從 90 納米工藝節(jié)點遷移到 40 納米工藝節(jié)點對 MCU 的影響。ST 將工作頻率提高到 160 MHz，同時降低了功耗。更大的晶體管密度還意味著我們的團隊可以添加更多的 RAM、閃存、功能和外圍設(shè)備。首批 STM32U5 將具有 786 KB 的 RAM 和高達 2 MB 的閃存。后者甚至擁有 512 KB 的高耐久性單元，能夠進行 100，000 次讀寫循環(huán)。相比之下，嵌入式閃存?zhèn)鹘y(tǒng)上只支持其中的十分之一。因此，開發(fā)人員可以使用這種更持久的內(nèi)存來存儲用戶數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建使用壽命大大延長的產(chǎn)品。

衡量每瓦性能比的另一種方法是查看設(shè)備的功能。追求更高性能但受限于小功率預(yù)算的團隊經(jīng)常面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。例如，以前希望使用更精確的 ADC 或數(shù)學(xué)加速器意味著顯著增加功耗。STM32U5 提供了新的答案，例如，得益于其新的 14 位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，每秒可處理 2.5 兆次采樣或提供更高準確度的 18 位模式。它還提供數(shù)學(xué)加速器（FMAC 和 CORDIC）來優(yōu)化電機控制和數(shù)字電源應(yīng)用。借助ChromART Accelerator?和先進的顯示界面。最后，Cortex-M33 上的TrustZone IP 為各種新應(yīng)用打開了大門，例如 Twilio 的 Microvisor。

STM32U5 和 ULP 基準測試

Twilio 和 ST：為什么選擇 Microvisor？

“Microvisor 提供了一個新的中間地帶”

Microvisor 是舊工程難題的新答案。如今，大多數(shù)致力于物聯(lián)網(wǎng)解決方案的團隊要么必須從頭開始設(shè)計所有東西，要么必須遵守整個生態(tài)系統(tǒng)。這兩種方法各有利弊。擁有許多工程師優(yōu)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采用后者。但是，每個都有很大的局限性。定制一切都是艱巨的，并且在采用整個生態(tài)系統(tǒng)時容易出現(xiàn)安全漏洞。Microvisor 提供了一個新的中間地帶。存在于 STM32U5 的 TrustZone 中的字節(jié)碼負責(zé)安全性和連接性。想要調(diào)整系統(tǒng)的團隊可以這樣做。Microvisor 足夠靈活，允許開發(fā)人員使用他們的操作系統(tǒng)和驅(qū)動程序。同樣，資源很少的開發(fā)人員繞過巨大的挑戰(zhàn)來獲得高度安全的環(huán)境。

“工程師常常忽視 ［SFI］”

依靠 TrustZone 使 Microvisor 能夠?qū)嵤┌踩δ?，例如安全啟動或安全固件無線更新。Twilio 甚至保證支持產(chǎn)品的生命周期。喬納森還解釋說，他的公司之所以選擇 STM32U5，是因為它在安全方面的作用。另一方面，Twilio 和 ST 正在合作幫助前者實施安全固件安裝過程。工程師經(jīng)常忽略此功能。不幸的是，如果惡意人員可以在 OEM 在 MCU 上安裝固件期間訪問固件，則系統(tǒng)永遠不會真正安全。無法加密源代碼或解釋現(xiàn)場設(shè)備使開發(fā)人員容易受到攻擊。因此，ST 和 Twilio 合作使該功能更易于訪問。事實上，Twilio 將使用 ST 的 HSM 卡來存儲加密密鑰，并使用STM32CubeProgrammer的命令行界面在工廠安全地安裝加密固件。采用 Microvisor 因此降低了進入 SFI 的門檻。

“在產(chǎn)品現(xiàn)場進行調(diào)試操作”

開發(fā)人員的下一步是說服經(jīng)理采用 Microvisor 和 STM32U5。Twilio 正在開發(fā)一個將使用 STM32U585 的開發(fā)平臺。該公司還將提供一個開發(fā)工具包來幫助團隊測試其獨特的功能，例如遠程調(diào)試器。事實上，Microvisor 提供了一個安全隧道，可以無線連接到設(shè)備，以便在產(chǎn)品在現(xiàn)場時執(zhí)行調(diào)試操作。因此，可以關(guān)閉 JTAG 接口以保護系統(tǒng)免受物理攻擊，同時啟用遠程調(diào)試。但是，開發(fā)人員也可以選擇在開始向客戶交付產(chǎn)品后禁用遠程調(diào)試。最后，ST還將發(fā)布B-U585I-IOT02A Discovery Kit，微軟已經(jīng)選擇作為 Azure 認證設(shè)備計劃的參考板的開發(fā)板。

審核編輯：郭婷