选择安全组件用于数据保护的能量收集系统

数据的安全性正在迅速成为首要关注的问题在大范围的低功率和便携式应用的，特别是那些依赖于无线连接。医疗卫生监控应用可穿戴设备收集和传输个人数据。在制造过程中使用工业无线传感器网络，智能建筑，商业和运输网络的运作通过发送敏感数据可能容易被窃取，篡改，破坏。

常由能量采集供电，这样的应用需要超低功耗，智能电源管理和小尺寸。实现先进的安全功能集成到这种高度受限的设计提出了一个潜在的严峻挑战。

本文将考虑一些安全选项开到能量采集的无线传感器网络和超低功耗的便携式产品的开发。第一种是基于微控制器的解决方案集成数据加密等安全功能。另一个涉及专用的认证设备和软件。其它方面包括无线协议和网络体系结构，这两者都可以发挥重要作用的明智选择。

特色产品包括基于ARM内核的3 MCU微控制器，比如意法半导体ST32系列和Maxim的MAX32600健康平台。专用设备包括Maxim的MAX66242深套的安全身份验证。凌力尔特的Dust Networks公司SmartMesh IC和模块，同时采用网状网络拓扑结构在工业应用IPv6和无线HART无线传感器网络提供安全保障。

敏感数据

运动的“物联网”可以很好地改善了我们的生活在许多方面，无论是在健康和健身监控，交通管理，智能建筑和工业控制。然而，随着无线传输到和从云个人和敏感的数据增加量，可靠的数据的安全性正在迅速成为一个关键问题。建设系统是安全的，防篡改和防止攻击是必不可少的。

在任何系统中的数据安全性可以通过微控制器的适当选择来增强。 ARM的Cortex-M3内核就是一个很好的例子。它不仅是非常低的功率，但功能强大，它也支持功能，如公共密钥认证，数据加密和篡改检测。核心已经被许多微控制器厂商，包括ADI公司，爱特梅尔，龙柏，能源科技，Spansion公司，意法半导体和德州仪器实施，并已被纳入特定应用的解决方案，SoC和FPGA系统。

ARM已经在数据安全领域的领导者嵌入式系统十几年来与它的的TrustZone和SecurCore代技术，该技术已被广泛采用，支持和ARM合作伙伴增强。执行得当，这些ARM内核可帮助保护代码和数据，通过硬件和软件，任何部位的嵌入式系统。

意法半导体提供了几个家庭的基于Cortex M3内核以及ARM的SC300 SecurCore代技术的安全微控制器。 ST是通过提供安全MCU具有适当的外形尺寸，接口，操作系统和管理体系，积极解决数据安全的低功耗计算机，工业和消费市场不断增长的需求。

意法半导体的器件集成了TPM(可信平台模块)标准与TCG(可信计算组织)的行业标准，并嵌入一个高度安全的专有操作系统(AuKey)帮助保护用户的资产和保证平台的完整性。 AuKey是针对制造商谁希望保护自己的品牌打击假冒，克隆或任何非法使用。该公司声称，带有USB接口的安全MCU为基于令牌的安全应用的高度集成的解决方案。结合ST的NFC装置，理想的能量收集产品，它们也可以用于安全接触读写系统。

该STM32F系列，基于Cortex-M3，专为低功耗运行而设计的。该STM32F1系列是32位，1.8 V微控制器在72 MHz工作频率，具有384 KB闪存和支持一系列接口，包括USB。

卫生监测

在ARM Cortex-M3是在新的“健康平台”由美信集成(见下图1)开发的心脏。投票'。电子2014年度产品“，最大32600包含一个24 MHz的M3有256千闪存，32K的SRAM和2 k指令缓存，以及高度集成的模拟外设。 (评估板MAX32600-KIT可用)。

Maxim的MAX32600健康平台的图像

图1：Maxim的MAX32600健康平台健康监测是基于ARM Cortex-M3的安全核心，并配有信赖保护装置以增强数据的安全性。该平台支持运营超低功耗的电池和能量收集应用。

开发利用为核心的安全功能，该平台包括一个信赖保护单位的​​“端到端”的安全性，提供AES硬件引擎，快速擦除SRAM的安全密钥存储，以及其他安全性和保护功能。

该平台是专为可穿戴式，电池供电和能量收集应用，具有超低功耗系统设计(175μA/ MHz的在主动模式下，<1μA的低功耗模式)。应用包括心电图反应，血压，温度，血液氧含量，心脏速率和活动水平，和许多参考设计也可提供。

温度补丁，例如，使用一个无源NFC标签搭载RF能量收获，以测量在连续和非侵入性的基础病人体温。该器件采用Maxim最新的DeepCover安全认证器IC，MAX 66242，专门针对从便携式设备的数据的安全收集。随着RFID / NFC和I2C接口，预计以证明在医疗/保健和资产跟踪应用非常有用，没有空间来为外部的功能的连接器。该装置可以用来甚至当它断电时来自从设备安全地提取数据。

DeepCover是Maxim的纳入它的一些微控制器，包括它的M3内核为基础的设备和独立的安全验证器芯片低成本的知识产权保护，防克隆，和外围验证​​嵌入式系统安全解决方案。该DS28EL15是若干的复杂的安全和保护数据存储的DeepCover安全认证器集成电路Maxim的电流范围之一。评估套件，该DS28EL15-评估板可用于开发目的。

无线安全

无线协议的选择是确保在便携式应用中数据的安全性的另一个重要方面。蓝牙是受欢迎的，但已被报告为更容易受到黑客比其他协议。一些上面提到的技术，可以在蓝牙应用中提高安全性增色不少。然而，在消费者的以外的其他扇区，替换无线协议已经被证明是更可靠，更容易获得。

Internet协议(IPv6或6LoWPAN的，使用IEEE802.15.4)和无线HART广泛用于工业应用，声称在恶劣RF环境安全地操作，并且重要的是，在非常低的功率。这些年来，Dust Networks的SmartMesh IP嵌入式无线网状传感器网络已被用来提供生产安全网络，过程控制，交通运输和采矿应用。

现在，部分线性技术的SmartMesh IP系统是基于LTC5800的SoC，(巧合的是集成的ARM Cortex-M3)，为IEEE802.15.4无线网状网络。通过智能算法，提供安全的若干层来提供加密数据的保密性，消息的真实性和完整性的高数据可靠性。传感器'微尘'和模块的范围内都可以，目的是从非常低的功率运行，从而为10年或更长的电池寿命。提供了建立强大而安全的无线传感器网络的网络管理器组件。无论是支持6LoWPAN的或无线HART协议的设备和模块很容易集成，并同时提供评估板。

所述LTC5800IWR-IPMA是一个SmartMesh IP协议微尘的一个例子，而LTC5800IWR-PRB是管理者。该LTC5800IWR-WHMA是WirelessHART的微尘。入门工具包，演示板和开发板包括DC9007A，WirelessHART的入门套件，配有7个篮板和电缆以及DC9003A-C的WirelessHART演示板。

线性技术提供了有用的“如何to'REF1制品覆盖的温度传感器的操作中，搭载能量收集，作为基于IP的安全网状网络的一部分。它采用含广播，网络固件，微处理器和电源排序经理LTP5901 SmartMesh IP模块。该应用程序还使用了源于能量采集源的电源(即太阳能电池板)，在需要时维持输出调节，恢复到电池电量的LTC3330的低功耗双开关模式电源。见图2所示。

凌力尔特SmartMesh网络LT5901的图像，由LTC3330控制

图2：无线温度传感器的框图，搭载采集的能量，连接到经由LT5901一个SmartMesh网络，并通过与所述的LDO LTC3330电源控制。

结论

能量收集正在迅速普及开来的可穿戴式无线传感器网络应用。保护是整个无线链路传输的敏感数据正在成为一个关键的设计因素在行业范围日益扩大的运动'物联网'起飞。通过健康和健身监控，耐磨，植入式医疗设备收集的个人数据必须保密。高度自动化的设施正在超低功耗无线传感器网络的优势来提高效率和工厂，智能建筑和环境监测节约能源。保护数据不被窃取或潜在危险的篡改是至关重要的。

这篇文章强调了一些基于我们认为设计选择包括安全MCU，以及无线协议和网络拓扑容易实现的解决方案。

参考文献：

凌力尔特如何文章：精确的无线温度传感器的权力本身。