Bezpieczne mikrokontrolery i moduły dla IoT

Bezpieczne mikrokontrolery i moduły dla IoT
Pobierz PDF Download icon

Rozwiązania Internetu Rzeczy wchodzą w kolejną fazę rozwoju. W dzisiejszych czasach nie chodzi głównie o wybranie najbardziej energooszczędnego standardu, ponieważ układy pod wieloma względami osiągnęły już granice technologiczne energooszczędności. Producenci zaczęli większą wagę przywiązywać do aspektów bezpieczeństwa danych oferowanych przez ich produkty.

Spis treści

Układy SoC, SiP oraz moduły dla komunikacji Bluetoot, ZigBee, Thread oraz 2,4 GHz Proprietary

Produkty firmy Silicon Labs to zarówno układy System on Chip, jak i moduły w wersji System in Package oraz moduły jako standardowe PCB.

Bluetooth 5, 5.1, 5.2 AoA oraz AoD

Popularny standard komunikacji Bluetooth, dzięki wprowadzeniu na rynek stosu komunikacyjnego w wersji 5.2, który umożliwia lokalizację użytkowników w przestrzeni, zyskał nowe obszary zastosowań. Układy serii EFR32BG22 umożliwiają rozwijanie aplikacji wykorzystujących funkcjonalność AoA/AoD. Projektanci stosujący standard Bluetooth mają do dyspozycji zarówno układy SoC (rysunek 10), jak i w pełni certyfikowane moduły (rysunek 11).

Rysunek 10. Porównanie układów serii EFR32BG firmy Silicon Labs
Rysunek 11. Porównanie modułów Bluetooth firmy Silicon Labs

W zależności od standardu oraz kluczowych cech aplikacji projektanci mają do wyboru układy należące do serii 1. oraz serii 2., które różnią się pomiędzy sobą wieloma aspektami. Na uwagę zasługuje pobór prądu przypadający na MHz, rdzeń układu, wsparcie dla kryptografii oraz maksymalna moc wyjściowa. Wybór rozwiązania zarówno spośród układów SoC, jak i modułów, jest możliwy tylko po przeanalizowaniu wszystkich kwestii.

ZigBee 3.0, OpenThread oraz Bluetooth 5.0, 5.1 – układy wieloprotokołowe

Rodzina produktów serii EFR32MG od zawsze umożliwia komunikację z użyciem wielu standardów bezprzewodowych. Pierwsza seria układów umożliwiała komunikację w standardach ZigBee, Thread, Bluetooth, 2,4 GHz Proprietary oraz SubGHz (oddzielny tor radiowy w serii EFR32MG13).

Rysunek 12. Porównanie układów serii EFR32MG firmy Silicon Labs

W najnowszych rozwiązaniach drugiej serii – EFR32MG21 lub EFR32MG22, obsługiwana jest większość z tych standardów, jednak należy zapoznać się ze specyfikacją (rysunek 12). W celu zróżnicowania swoich rozwiązań, zarówno pod względem budowy systemu, jak i ceny, producent przygotował dwie nowe rodziny układów charakteryzujące się inną funkcjonalnością.

Rysunek 13. Porównanie modułów ZigBee firmy Silicon Labs

Podobnie jak w przypadku rozwiązań obsługujących standard Bluetooth, tutaj również dostępne są układy w wersji SoC, SiP oraz moduły PCB mające certyfikacje na dany rynek (rysunek 13). Dla takich branż, jak oświetlenie, firma Silicon Labs opracowała moduł MGM210L, który może być łatwo wbudowany w docelowe urządzenie.

Z-Wave odświeżony standard oraz nowa rodzina produktów

Firma Silicon Labs, po przejęciu firmy Sigma Design, wprowadziła na rynek dwa nowe układy bazujące na serii SoC EFR32ZG, pracującej w zakresie częstotliwości SubGHz. Standard Z-Wave został w 2017 roku odświeżony i wprowadzony jako wersja Z-Wave S2 oferująca większe bezpieczeństwo w zakresie komunikacji wewnątrz sieci oraz identyfikacji nowych urządzeń. Obecnie wszystkie nowe produkty rozwijane są na układach serii ZGM130S lub EFR32ZG14 (rysunek 14).

Rysunek 14. Rozwiązania dla standardu Z-Wave

Wi-Fi Low Power – najpopularniejszy standard komunikacji w wersji niskomocowej

Moduły WF200 oraz WFM200 umożliwiły projektantom urządzeń nowe podejście do projektowania układów zasilanych bateryjnie, wyposażonych w komunikację Wi-Fi. Parametry układów (rysunek 15 i rysunek 16) pozwalają na projektowanie urządzeń oraz systemów, które mogą cyklicznie transmitować pakiety w standardzie Wi-Fi. Mocną stroną obu rozwiązań są bardzo niskie prądy uśpienia oraz wyłączenia, pozwalające maksymalizować czas pracy na baterii.

Rysunek 15. Pobór prądu w układzie WF200
Rysunek 16. Pobór prądu w układzie WFM200

W kwestii bezpieczeństwa obydwa rozwiązania pozwalają na tworzenie aplikacji odpornych na zewnętrzne ataki dzięki wbudowanym funkcjom bloku zabezpieczeń (rysunek 17).

Rysunek 17. Diagram blokowy budowy układów WFM200S oraz WF200S

Wi-Fi + Bluetooth, układy łączące dwa popularne standardy

Przejęcie firmy Redpine Signals przez Silicon Labs wzbogaciło rozwiązania producenta o układy Wi-Fi dwuzakresowe, integrujące również komunikację Bluetooth. Rozwiązania Redpine Signals obejmują układy RS9116 wersji n-Link (rysunek 18) oraz WiSeConnect (rysunek 19). Obydwie wersje się miejscem implementacji stosu sieciowego, protokołów oraz specyfikacją dla host MCU/MPU.

Rysunek 18. Diagram blokowy budowy układu RS9116 n-Link
Rysunek 19. Diagram blokowy budowy układu RS9116 WiSeConnect

Podsumowanie

Projektanci aplikacji oraz systemów bezprzewodowych, oprócz dobrania właściwego protokołu, muszą również przeanalizować dostępne rozwiązania pod kątem kluczowych wymagań aplikacji. Zadanie nie jest łatwe, biorąc pod uwagę liczbę dostępnych układów oraz przyzwyczajenia projektantów, którzy nierzadko bazują na rozwiązaniu znanym z poprzednich projektów.

Implementacja nowej konfiguracji jest dla wielu bardzo trudna już na etapie wyboru, gdzie zwykle należy nauczyć się technologii producenta, zdobyć potrzebną wiedzę oraz wsparcie. Dlatego projektanci coraz częściej korzystają ze wsparcia inżynierów aplikacyjnych, posiadających wiedzę w zakresie technologii danych dostawców. Ponadto wiele informacji dostępnych jest po podpisaniu umów poufności lub wymaga dostarczenia szczegółowych danych do producenta. Korzystanie ze wsparcia inżynierów aplikacyjnych oraz sprzedaży dystrybutora znacznie skraca i upraszcza proces rozpoczęcia pracy przy nowych projektach.

Kamil Prus
Business Development Manager
Field Application Engineer Poland
Computer Controls Sp. z o.o.
https://www.ccontrols.net/pl/

Więcej informacji:
 
Computer Controls Sp. z o.o., 43-300 Bielsko-Biała, ul. Budowlanych 1, tel. +48 33485 94 90, info@ccontrols.pl, www.ccontrols.pl
Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
listopad 2020
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon

Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik czerwiec 2021

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio czerwiec 2021

Świat Radio

Magazyn krótkofalowców i amatorów CB

Automatyka Podzespoły Aplikacje maj 2021

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna czerwiec 2021

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Elektronika dla Wszystkich czerwiec 2021

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów