高速安全微控制器发展与前景
高速安全微控制器发展与前景
1．引言
---系统设计者都知道,微控制器是所有嵌入式系统的心脏。应该说,许多制造厂商在过去10年来,对微控制器作的最大改进, 突出的表现在其执行指令的速度方面。即单周期处理器达到了前所未有的性能目标——每机器周期一个时钟,目前已达33百万指令每秒(MIPS)。基于这样一个内核,使安全型、网络型、和混合信号8051微控制器家族在功能集成和创新性方面有了新的突破,其中Dallas Semiconductor公司就是一例。
---那么为什么将创新的微控制器家族建立在传统的8051指令集之上?道理很简单,因为它是世界范围内最为流行的8位微控制器架构之一。这种指令集简单易懂,深受嵌入式系统设计者的喜爱。许多指令可直接访问 I／O引脚,便于迅速操作(位操作)外围设备。种类繁多的片内外围设备具有几乎无限种组合方式。此外,用于8051微控制器家族的开发工具随处可见,这样,可以非常容易地,而且不需要花费很高成本,就可以着手一个应用的开发。
2．安全微控制器
---早在15年前,DallasSemiconductor已推出了DS5000T系列芯片,它是一款独立开发的,基于8051指令集和功能集的新型微控制器。其设计上的新性能和优势是,建立在非易失SRAM技术之上,它是一种领先的低功耗技术而并非那种传统的EPROM , 其存储器分区和电池备份电路被直接集成到微控制器晶片上。这种系统的主要优势在于其速度,大多数非易失存储器的写操作通常很慢,但是非易失SRAM能够在很高的速度下,在单个周期内进行读出和写入。这对于高速、非易失数据采集应用来讲非常理想,这些应用常常要求捕捉实时数据。配合一个外部SRAM和电池,就构成完整的微控制器系统,具有多达64kB的非易失程序和数据存储器。
2.1 快速调试
---由于采用非易失SRAM技术,数据和程序存储器都可重新在系统编程,允许逐字节、运行中编程。而一般情况下, 在一个标准的微控制器系统中,要做到这一点就必须将程序存储器(EPROM)从系统中拿下来,或者进行块擦除,擦除过程中要禁止存储器访问(flash)。而基于非易失SRAM的微控制器的编程非常容易并且迅速,可利用PC或一个专用编程器通过串口对其进行编程。驻留于ROM的自举装载器直接将程序或数据下载到微控制器,实现快速调试或现场升级。
2.2 地址和数据总线加密
---非易失SRAM独具特色的优点为系统固件的安全性提供了新的手段。由于自举装载器完全控制着向非易失SRAM的程序装载,为此,采用一个40位或80位的加密密钥对地址和数据总线进行加密。任何装载到微控制器内的程序或数据在存入SRAM之前都自动进行了加密。这种加密手段可以防止黑客窃取微控制器中的程序或数据。指令运行期间,微控制器取出经过加密的操作码,在一个机器周期内完成解密并执行。由于采用了非易失SRAM,允许全速进行读/写访问,指令解密不会引起任何延迟。
2.3 安全及保密
---安全性在DS5240／50芯片中达到了最高,称为“安全微控制器”,这种微控制器被用于世界各地的支付系统。该款抗攻击能力极强的微控制器问世于2002年,结合了4时钟机器周期的内核,以及为其程序存储器提供
