高速安全微控制器發(fā)展與前景
高速安全微控制器發(fā)展與前景
1．引言
---系統(tǒng)設計者都知道,微控制器是所有嵌入式系統(tǒng)的心臟。應該說,許多制造廠商在過去10年來,對微控制器作的最大改進, 突出的表現(xiàn)在其執(zhí)行指令的速度方面。即單周期處理器達到了前所未有的性能目標——每機器周期一個時鐘,目前已達33百萬指令每秒(MIPS)�；谶@樣一個內核,使安全型、網(wǎng)絡型、和混合信號8051微控制器家族在功能集成和創(chuàng)新性方面有了新的突破,其中Dallas Semiconductor公司就是一例。
---那么為什么將創(chuàng)新的微控制器家族建立在傳統(tǒng)的8051指令集之上?道理很簡單,因為它是世界范圍內最為流行的8位微控制器架構之一。這種指令集簡單易懂,深受嵌入式系統(tǒng)設計者的喜愛。許多指令可直接訪問 I／O引腳,便于迅速操作(位操作)外圍設備。種類繁多的片內外圍設備具有幾乎無限種組合方式。此外,用于8051微控制器家族的開發(fā)工具隨處可見,這樣,可以非常容易地,而且不需要花費很高成本,就可以著手一個應用的開發(fā)。
2．安全微控制器
---早在15年前,DallasSemiconductor已推出了DS5000T系列芯片,它是一款獨立開發(fā)的,基于8051指令集和功能集的新型微控制器。其設計上的新性能和優(yōu)勢是,建立在非易失SRAM技術之上,它是一種領先的低功耗技術而并非那種傳統(tǒng)的EPROM , 其存儲器分區(qū)和電池備份電路被直接集成到微控制器晶片上。這種系統(tǒng)的主要優(yōu)勢在于其速度,大多數(shù)非易失存儲器的寫操作通常很慢,但是非易失SRAM能夠在很高的速度下,在單個周期內進行讀出和寫入。這對于高速、非易失數(shù)據(jù)采集應用來講非常理想,這些應用常常要求捕捉實時數(shù)據(jù)。配合一個外部SRAM和電池,就構成完整的微控制器系統(tǒng),具有多達64kB的非易失程序和數(shù)據(jù)存儲器。
2.1 快速調試
---由于采用非易失SRAM技術,數(shù)據(jù)和程序存儲器都可重新在系統(tǒng)編程,允許逐字節(jié)、運行中編程。而一般情況下, 在一個標準的微控制器系統(tǒng)中,要做到這一點就必須將程序存儲器(EPROM)從系統(tǒng)中拿下來,或者進行塊擦除,擦除過程中要禁止存儲器訪問(flash)。而基于非易失SRAM的微控制器的編程非常容易并且迅速,可利用PC或一個專用編程器通過串口對其進行編程。駐留于ROM的自舉裝載器直接將程序或數(shù)據(jù)下載到微控制器,實現(xiàn)快速調試或現(xiàn)場升級。
2.2 地址和數(shù)據(jù)總線加密
---非易失SRAM獨具特色的優(yōu)點為系統(tǒng)固件的安全性提供了新的手段。由于自舉裝載器完全控制著向非易失SRAM的程序裝載,為此,采用一個40位或80位的加密密鑰對地址和數(shù)據(jù)總線進行加密。任何裝載到微控制器內的程序或數(shù)據(jù)在存入SRAM之前都自動進行了加密。這種加密手段可以防止黑客竊取微控制器中的程序或數(shù)據(jù)。指令運行期間,微控制器取出經(jīng)過加密的操作碼,在一個機器周期內完成解密并執(zhí)行。由于采用了非易失SRAM,允許全速進行讀/寫訪問,指令解密不會引起任何延遲。
2.3 安全及保密
---安全性在DS5240／50芯片中達到了最高,稱為“安全微控制器”,這種微控制器被用于世界各地的支付系統(tǒng)。該款抗攻擊能力極強的微控制器問世于2002年,結合了4時鐘機器周期的內核,以及為其程序存儲器提供
