工業(yè)應用對無線聯接有明確的需求。高度集成的方案將射頻無線電與軟件定義的數字控制相結合，形成一個無線微控制器(MCU)，可滿足這種需求。雖然市場上的無線MCU數量在不斷增加，但設備制造商卻越來越挑剔。他們需要射頻提供的聯接性，并敏銳地意識到每個層面的安全需求。

即使在最近，安全性也并不總是“作為標準”集成到方案中，這意味著許多目前正在使用的和仍被選用于新設計的無線MCU，可能無法提供與即將上市的最新方案同等的安全水平。半導體制造商和IP供應商一直在學習更多的安全知識，通過合作分享經驗和發(fā)現潛在的攻擊載體。

與新的網絡威脅的不斷斗爭意味著今天對任何平臺的構思需要考慮如何為明天提供保護。這需要一個強固的基礎，支持安全的固件無線更新(FOTA)。添加一個全集成的射頻無線電可幫助提供安全性，但它也代表了黑客的一個明顯的攻擊媒介。

集成的優(yōu)勢

許多物聯網(IoT)端點依靠無線聯接來提供真正的遠程功能。這些終端越來越多地在家庭、辦公室、工廠和其他工業(yè)領域等智能環(huán)境中運作。低功率無線聯接使用節(jié)點之間的短跳(short hops)來提供廣域覆蓋。在這方面，藍牙低功耗(Bluetooth LE)技術得益于低功耗，其吸引力近年來已大為增加。藍牙低功耗也是PAN/LAN聯接中使用的最固有的安全協議之一。

采用藍牙低功耗，其低功耗特性得以進一步改善，從而提供更大的聯接范圍和帶寬，但仍考慮最小化系統功耗需求。因此，在考慮終端使用哪種技術時，藍牙低功耗處于有利地位，特別是如果該終端是電池供電的。在應對IoT的發(fā)展需求方面，其他無線PAN協議沒有更大的發(fā)展，而藍牙低功耗實現了這一點并降低功耗。藍牙的普遍性也是一個因素。藍牙作為智能手機的一項基本技術，使得邊緣節(jié)點的配置變得更加容易和隨時可用。

藍牙低功耗的所有優(yōu)點現在都可以集成到高功能無線MCU中，有效地為互聯應用提供了一個單芯片方案。當獲軟件支持時，這些器件可以加速和簡化開發(fā)。這也突顯了對同樣全面的安全功能的需求，這些功能基于協議本身的能力而構建，以提供保護，免受在線威脅。

無線MCU中的系統級安全

由于安全如此重要，需要在裸機層面就考慮進去。這代表安全功能將成為處理器本身的一部分，并提供更多基于硬件的安全功能，讓黑客不能攻擊。這包括使用加密方法進行認證和授權，以及安全創(chuàng)建、共享和存儲密鑰以實現加密。

當以這種方式實施時，就有可能增強藍牙低功耗協議已提供的安全功能，例如增加含信任根的安全啟動。在Arm®生態(tài)系統中，這可通過選擇實施Arm TrustZone®和CryptoCell-312安全IP來實現。這為基于Armv8-M指令集的Arm Cortex®實施增加了安全功能。

CryptoCell被設計用來提供一些重要的功能，包括真正的隨機數生成(TRNG)、代碼加密和數據驗證。它還支持回滾保護和生命周期管理，這些都被認為是其他IoT設備的弱點。這提供了一個認證的執(zhí)行環(huán)境，并使用密碼學以及軟件更新驗證。

Arm的TrustZone設計用于支持整個芯片設計的物理隔離區(qū)以提供硬件安全性，從而在軟件和應用層面實現執(zhí)行隔離。這些技術共同提高了整個方案的安全水平。

這些功能結合藍牙低功耗時，甚至可以被配置為通過使用藍牙低功耗的定位功能來提高在線安全性。在工業(yè)IoT中，繪圖和定位正變得更整合，以提供資產跟蹤和室內導航等附加服務。能夠安全地驗證試圖加入私有網絡的本地設備，是這些功能將如何互操作的一個例子。

圖1：藍牙現在正被用于室內導航、資產追蹤和標記

安森美(onsemi)的RSL15是這種新一代藍牙5.2無線MCU的一個很好的例子。它代表了安森美無線聯接方案組合的延續(xù)，基于其在藍牙低功耗和Wi-Fi的專長而構建，形成了RSL系列的下一步發(fā)展。RSL15與RSL10一樣，是業(yè)界功耗最低的基于閃存的藍牙低功耗方案。RSL15改進了這一領先業(yè)界的無線電，并與含Arm TrustZone CryptoCell-312 IP的Arm Cortex-M33子系統集成在一起，同時增加了一些專門針對工業(yè)邊緣節(jié)點的其他功能。

這些功能包括采用高分辨率的RSSI(接收信號強度指示)、到達角(AoD)和出發(fā)角(AoD)形式的增強型定位技術。它具有長距離、高速(2 Mbit/s)的PHY，支持多達10個同時聯接。

RLS15將聯接性和安全性結合起來，為互聯工業(yè)應用提供理想的平臺。包括PWM、PCM、I2C、SPI、GPIO、UART和RTC在內的外設支持進一步加強了這一點。直接支持RSL15用于超低功耗應用中的一個額外功能是智能感知(Smart Sense)電源模式。這允許一些模擬和數字外設保持工作并獲取數據，同時器件的其他部分處于更深的睡眠模式以省電。例如，片上ADC和FIFO可被配置為激勵和采樣外部傳感器，只有在滿足預定條件時才喚醒處理器內核。

圖2：RSL15的高級框圖

更容易的安全聯接

在硬件層面的整合只是方案的一部分。要獲得這些先進功能，需要一個同樣全面的軟件開發(fā)環(huán)境。安森美開發(fā)的基于Eclipse的IDE以及其他支持Arm Cortex-M33處理器的商業(yè)IDE都支持RSL15。作為一個基于Arm的方案，軟件方面的許多繁重工作是通過生態(tài)系統和使用CMSIS包提供的。

在內部，RSL15使用閃存，這意味著一切都可以安全地無線更新。這包括在設備部署后的操作系統、藍牙協議棧和客戶的應用程序。固件在閃存中通過基于證書的機制，使用私人——公共密鑰方案進行認證。

經由藍牙低功耗安全地聯接工業(yè)IoT(IIoT)

藍牙低功耗在工業(yè)應用中越來越受歡迎，但同時帶來對更高安全性的需求。RSL15具有先進的安全功能和領先的藍牙低功耗無線電，它將可編程方案的靈活性與業(yè)界一流的加密和認證的保證結合起來。結合廣泛的軟件支持、SDK和開發(fā)硬件，安森美已準備好協助制造商開發(fā)安全的互聯方案。