ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ECF26 infobanner

IN FOCUS

Agenttinen tekoäly tarttuu RTL-verifioinnin tuottavuusongelmaan

Agenttinen tekoäly siirtää RTL-verifioinnin painopistettä yksittäisten työkalujen automatisoinnista koko työnkulun älykkyyteen. Siemens EDA:n tavoitteena on vähentää koordinointiin kuluvaa aikaa ilman, että suunnitteluinsinöörit menettävät kontrollin prosessista.

Lue lisää...

ETNtv

 
ECF25 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan
  • Aku Wilenius, CN Rood
  • Tiitus Aho, Tria Technologies
  • Joe Hill, Digi International
  • Timo Poikonen, congatec
  • ECF25 panel
ECF24 videos
  • Timo Poikonen, congatec
  • Petri Sutela, Testhouse Nordic
  • Tomi Engdahl, CVG Convergens
  • Henrik Petersen, Adlink Technology
  • Dan Still , CSC
  • Aleksi Kallio, CSC
  • Antti Tolvanen, Etteplan
ECF23 videos
  • Milan Piskla & David Gustafik, Ciklum
  • Jarno Ahlström, Check Point Software
  • Tiitus Aho, Avnet Embedded
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Pasi Suhonen, Rohde & Schwarz
  • Joachim Preissner, Analog Devices
ECF22 videos
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Timo Poikonen, congatec
  • Kimmo Järvinen, Xiphera
  • Sigurd Hellesvik, Nordic Semiconductor
  • Hans Andersson, Acal BFi
  • Andrea J. Beuter, Real-Time Systems
  • Ronald Singh, Digi International
  • Pertti Jalasvirta, CyberWatch Finland
ECF19 videos
  • Julius Kaluzevicius, Rutronik.com
  • Carsten Kindler, Altium
  • Tino Pyssysalo, Qt Company
  • Timo Poikonen, congatec
  • Wolfgang Meier, Data-Modul
  • Ronald Singh, Digi International
  • Bobby Vale, Advantech
  • Antti Tolvanen, Etteplan
  • Zach Shelby, Arm VP of Developers
ECF18 videos
  • Jaakko Ala-Paavola, Etteplan CTO
  • Heikki Ailisto, VTT
  • Lauri Koskinen, Minima Processor CTO
  • Tim Jensen, Avnet Integrated
  • Antti Löytynoja, Mathworks
  • Ilmari Veijola, Siemens

ETN

Jun # TME square
TMSNet  advertisement
ETNdigi
A la carte
AUTOMATION DEVICES EMBEDDED NETWORKS TEST&MEASUREMENT SOFTWARE POWER BUSINESS NEW PRODUCTS
ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT US CONTACT
Share on Facebook Share on Twitter Share on LinkedIn

TECHNICAL ARTICLES

IP suojaan ulkoiseen muistiin

Tietoja
Kirjoittanut Veijo Ojanperä
Julkaistu: 31.03.2025
  • Devices
  • Embedded

Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan. Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Nykyään sulautettujen järjestelmien muistivaatimukset kasvavat jatkuvasti lisääntyvän yhdistettävyystoiminnallisuuden ja sovellustason monimutkaisuuden vuoksi. Monet markkinoilla olevat mikro-ohjaimet tarjoavat tallennuskapasiteettia muutamien megatavujen verran, mikä olisi vielä vuosikymmen sitten katsottu enemmän kuin riittäväksi ja tulevaisuuden kannalta varmaksi ratkaisuksi tavallisiin sovelluksiin. Toisaalta vielä suuremman haihtumattoman muistin integrointi vaatii huomattavan suuren piipinta-alan, mikä vaikuttaa merkittävästi tuotteen hintaan.

Sopiva vaihtoehtoinen ratkaisu on käyttää ulkoista muistia, jota voidaan hankkia suuremmissa määrissä selvästi edullisempaan hintaan ja useilla eri kapasiteettivaihtoehdoilla – yleensä muutamasta megatavusta satoihin megatavuihin.

Ulkoisen muistin käyttö soveltuu paitsi sovellusdatan tallentamiseen, myös sovelluskoodin säilyttämiseen, jolloin ei tarvitse huolehtia valmistajan tuotekehityssuunnitelmista tai siitä, pystyykö se vastaamaan tuleviin tarpeisiin. Tämä tuo mukanaan joitakin lisähuomioita, kuten ulkoisesta muistista suoritettavan koodin suorituskyvyn sekä sovelluskoodin suojaamisen kopioinnilta tai muokkaukselta.

Ensimmäiseen ongelmaan ratkaisu on käyttää laajaväyläistä muistia, joka kasvattaa sarjaviestilinjojen fyysistä tiedonsiirtokapasiteettia. Nämä ratkaisut tarjoavat yhden parhaista vaihtoehdoista kompromissina IO-yhteyksien määrän ja saavutettavan suorituskyvyn välillä, tarjoten jopa kaksinkertaisen suorituskyvyn verrattuna perinteiseen Quad-SPI-väylään. Yleensä tällaiset modernit muistit tukevat myös hieman korkeampia käyttökellotaajuuksia, mikä parantaa suorituskykyä entisestään.

Muistin sisällön suojaaminen edellyttää kryptografisten tekniikoiden käyttöä koodin salaamiseksi, sillä muuten hyökkääjän olisi helppo yhdistää muistipiiriin ja lukea tallennettu sisältö pienellä vaivalla. Jotta salauksen purku ei aiheuttaisi viiveitä, on käytettävä suunnitteluratkaisuja, jotka toimivat nopeasti ja suoraan ohjeiden hakuprosessin yhteydessä – toisin sanoen täysin läpinäkyvästi suorittimen näkökulmasta.

Artikkeli löytyy uusimmasta ETNdigi-lehdestä täältä. Alla se on kokonaisuudessaan.

 

PROTECT YOUR IP WITH EXTERNAL MEMORY

Giancarlo Parodi, Renesas Electronics

Many microcontrollers on the market provide storage density in the range of few Megabytes, which does impact the cost of the product significantly. A suitable alternative solution is using external memory, which can be purchased in volumes at comparably lower prices and with several densities’ options, typically starting from few to hundreds of Megabytes.

Nowadays, embedded systems are constantly growing their memory requirements because of increasing connectivity functionality and application-level complexity. Many microcontrollers on the market provide storage density in the range of a few Megabytes, which only a decade ago would have been regarded as more than sufficient and future-proof for the average application. On the other hand, integrating even more non-volatile memory requires quite a large silicon area, impacting the cost of the product significantly. A suitable alternative solution is using external memory, which can be purchased in volumes at comparably lower prices and with several density options, typically starting from few to hundreds of Megabytes.

The external memory solution is suitable not only for holding application data but also for storing application code, therefore removing any concern about the supplier roadmap to be able to fulfill future needs. On the other hand, some additional aspects must be taken into consideration like the performance of the code executing from the external memory, and how to protect the application code from cloning or modification.

For the first problem, the solution is to use a memory with a wide interface which increases the physical throughput for the serial lines. Memories with an octal interface provide one of the best choices in terms of tradeoff between the number of IO connections and the achievable 2x throughput improvement compared to the legacy Quad-SPI interface. Normally such modern memories also support slightly higher operating frequencies so that the performance improvement is even more significant.

Protecting the content of the memory requires the use of cryptographic techniques to encrypt the code, since otherwise it would be easy for an attacker to connect to the memory and read out the stored information with small effort. To avoid latencies for the decryption process it is necessary to use design solutions that are fast and executed in line with the instruction fetching process—in other words, transparent from the CPU perspective.

The latest Renesas MCUs like the RA8x1 series implement a so-called ‘decryption on the fly’ (DOTF) architecture which serves exactly this purpose. A conceptual representation of the solution can be seen in Figure 1.

The principle is quite simple and based on the AES encryption/decryption standard, using counter mode (CTR) as specified in NIST SP800-38A. The principle of CTR mode operation is shown in Figure 2.

In CTR mode, a set of counters are used as input to a block cipher function, to generate a secret output which is then exclusive-ORed with the plaintext (or ciphertext) to encrypt (or decrypt) the message data. The sequence of counters must be chosen so that every input block in the set is unique. This requirement is valid for all ‘messages’ (i.e. data items) which are encrypted using the same key.

One nice property of CTR mode is that the cipher functions associated with the counter can be performed upfront independently from each other, and do not need to wait for the data block to be available. This helps to reduce latency while reading out the encrypted data from the octa memory, since the generation of the output block can be done in parallel. Also, a certain plaintext block can be recovered independently from any other block, which is convenient for fetching program data, since depending on the program flow the processor might request to read code at non-sequential address locations.

Figure 1. DOTF architecture.

The parameters used to define the counters need to be chosen carefully to ensure their uniqueness. An AES block is 16 bytes (128 bits) in size; therefore, the counter must be also 128 bits wide. Every encrypted block in memory is aligned to 16 bytes too, and to create a unique counter a concatenation of an initial value and the memory address can be used.

Figure 2 - CTR mode (source: NIST SP800-38A).

The initial value is essentially a nonce (unique, random number used once) and the address of the encrypted block being read has the 4 LSBs masked, to create the counter value according to the following scheme: counter [127:0] = InitialValue [127:28] || (MemoryAddress [31:4] >> 4).

There are a couple of further interesting features in the implementation which are very useful to make it a flexible and user-friendly solution. First, the application can define an address boundary for which the decryption on the fly will be used, or otherwise bypassed, as shown in Figure 3.

This makes it very convenient if the application wants to partition the flash contents between code and other data, where the code gets decrypted on the fly and the data gets simply read without decrypting. The latter also allows the application to use another key or encryption mode for the data and avoids sharing the application code encryption/decryption key for multiple purposes.

As for the alignment of the DOTF area, even though the AES encryption standard implies a minimum alignment of 16 bytes. Given the typical organization of a flash memory, the boundary should rather be placed on a sector or block size (the minimum flash unit size which can be erased while programming). In the implementation, the DOTF boundary is configurable to 4KB address alignment; in fact the application shall anyway avoid having a memory block storing both DOTF and non-DOTF data, which would make in-field-updates and factory programming unnecessarily complicated.

The flash memory device is mapped linearly into the addressable space of the MCU, and the Octa IP takes care of issuing the appropriate read commands, this is typically called XiP (execute-in-place) operation mode. For the encrypted area any access to the requested 16-byte blocks can be done efficiently by issuing one time the required address, and then reading the data continuously, thereby reducing the OctaSPI protocol overhead to a minimum. 

Another important aspect is how the decryption key is handled and loaded. In devices supporting DOTF, there is a dedicated AES engine implemented within the IP but the key for the decryption process gets loaded over a private bus connection to the Renesas secure IP; this avoids leaking the key value over the internal MCU bus interconnect. Additionally, the keys handled by the Renesas secure IP are themselves encrypted, so these can be stored safely in memory without confidentiality and integrity concerns.

Figure 3 - DOTF boundaries.

The DOTF engine supports 128-, 192- and 256-bit size keys for maximum flexibility and future-proof choices, and there is no limit on the number of different keys which can be used to decrypt a specific image. The latter implies that any firmware update can use a different key if desired, and there is no need to share the same key between different MCUs. Preparing the new image can be conveniently done offline on a secure host, before sending the image update to a device in the field or sending the encrypted image to a contract manufacturer for programming. The initial decryption key, or a “key update key” (for updating the decryption key in the field) can be injected securely in the MCU during production. Injected keys, whether in the field or at production stage, are always bound to the specific MCU, so that cloning is prevented.

Furthermore, the IP provides countermeasures to protect against side channel attacks. All runtime operation is performed transparently by the hardware, and the provided software drivers take care to initialize and load the parameters for the DOTF operation (initial value, boundaries) and the key, before operation can start.

All MCUs which require memory expandability and complex application requirements will benefit from such kind of solution, which ensures that the MCU developer will benefit from a solid application roadmap while also protecting the software investment.

For more information on the RA MCU family, please visit www.renesas.com/ra.

MORE NEWS

Windows 10 sai vuoden jatkoajan

Windows 10 virallinen tuki päättyi 14. lokakuuta 2025, mutta miljoonille vanhoille pc-koneille annettiin vielä lisäaikaa. Microsoftin kuluttajille suunnattu Extended Security Updates eli ESU-ohjelma tarjoaa Windows 10 -laitteille kriittiset ja tärkeät tietoturvapäivitykset 12. lokakuuta 2027 asti.

Jo lähes puolet uusista puhelimista tukee generatiivista tekoälyä

Generatiivinen tekoäly on nousemassa nopeasti älypuhelimien perusominaisuudeksi. Counterpoint Researchin tuoreen ennusteen mukaan GenAI-kykyisten älypuhelimien osuus maailman toimituksista kasvaa tänä vuonna 45 prosenttiin. Vuonna 2025 osuus oli 36 prosenttia, ja vuonna 2027 sen arvioidaan nousevan jo 52 prosenttiin.

Halpa koodi oli vain välivaihe

Tekoäly lupasi tehdä ohjelmistokehityksestä halvempaa. Nyt koodia syntyy enemmän kuin koskaan, mutta Gartner varoittaa toisesta suunnasta. Kun koodin generoimisen arvo lähestyy nollaa, todellinen kustannus siirtyy tokeneihin, katselmointiin ja vastuun kantamiseen.

Analoginen signaali on sähköauton invertterin heikko lenkki

Sähköauton virranmittauksessa Hall-anturi ei ole katoamassa mihinkään. Sen sijaan ongelmaksi on nousemassa se, miten anturin mittaustieto viedään mikro-ohjaimelle sähköisesti vaikeassa ympäristössä. Melexiksen uusi MLX91229 tuo tähän ratkaisuksi digitaalisen sigma-delta-lähdön.

Nyt se tapahtui – nanometrin raja murtui mikropiirissä

IBM sanoo kehittäneensä maailman ensimmäisen alle yhden nanometrin piiriteknologian. Kyse ei ole pelkästä viivaleveyden pienentämisestä, vaan uudesta nanostack-arkkitehtuurista, jossa nanosheet-transistoreita pinotaan kolmiulotteisesti päällekkäin.

Muistien hinta näkyy nyt myös Samsungin kansansuosikissa

Samsungin uusi Galaxy A27 5G kertoo hyvin, mihin älypuhelinmarkkina on liikkumassa. Keskiluokan puhelimessa uudistukset ovat maltillisia, mutta hinta nousee nopeasti, jos käyttäjä haluaa enemmän tallennustilaa. Suomessa Galaxy A27 5G 128 gigatavun version suositushinta on 349 euroa, mutta 256 gigatavun mallista pyydetään jo 449 euroa.

RedCap eli kevyt 5G joutuu raskaaseen testiin

5G RedCapin on määrä tuoda viidennen sukupolven yhteydet aiempaa kevyempiin, edullisempiin ja vähemmän virtaa kuluttaviin laitteisiin. Käytännön laitekehityksessä tämä ei kuitenkaan tee testauksesta yksinkertaista. Anritsu on päivittänyt SmartStudio NR- ja SmartStudio NR IP Performance -ohjelmistonsa tukemaan RedCap-laitteiden sovellustason suorituskykytestausta.

Qt vie näyttävät käyttöliittymät mikro-ohjaimiin

Suomalainen Qt Group laajentaa asemaansa sulautettujen käyttöliittymien markkinassa. Yhtiö aloittaa yhteistyön puolijohdevalmistaja GigaDevicen kanssa, jotta Qt for MCUs -kehitysympäristö saadaan optimoitua GigaDevicen GD32H7-mikro-ohjainalustalle.

NXP vie ADAS-laskennan tutkapiirille

Autojen kuljettajaa avustavat järjestelmät eivät voi enää jäädä vain kalliimpien mallien varusteiksi. NXP:n uusi SAF8444-tutkajärjestelmäpiiri pyrkii tuomaan L2- ja L2+-tason ADAS-toimintoja myös edullisempiin automalleihin siirtämällä osan laskennasta suoraan tutka-anturiin.

AI-palvelimissa kellotus nousee uuteen rooliin

Tekoälypalvelimissa, GPU-alustoissa ja SmartNIC-verkkokorteissa suorituskyky ei synny enää yhdestä prosessorista. Järjestelmät rakentuvat useista eri piireistä, kuten CPU, GPU, FPGA-piireistä, ASICeista ja ohjainpiireistä. Tämä tekee myös kellotuksesta aiempaa kriittisempää.

OpenAI suunnitteli oman LLM-kiihdyttimen Broadcomin kanssa

OpenAI on ottanut uuden askeleen kohti täyttä tekoälypinoa. Broadcomin kanssa kehitetty Jalapeno ei ole yleiskäyttöinen prosessori, vaan suurten kielimallien inferenssiin optimoitu ASIC-kiihdytin, jolla OpenAI hakee parempaa energiatehokkuutta, pienempää viivettä ja vähemmän riippuvuutta ulkopuolisista tekoälykiihdyttimistä.

Suomen dataverkon pullonkaula on nyt kuitu

Suomen runkoverkot on pitkälti rakennettu aikakaudella, jolloin tekoälyn, datakeskusten ja digitaalisen teollisuuden kapasiteettitarpeita ei vielä tunnettu. Lounean uuden FBBV-hankkeen mukaan ongelma ei ole enää niinkään 400G- tai 800G-siirtotekniikassa, vaan fyysisessä kuidussa ja reittien vähyydessä.

Donut Lab kehuu akkuaan täysin räätälöitäväksi

Donut Lab jatkoi tänään I Donut Believe -videosarjaansa. Odotetut yksityiskohdat esimerkiksi kennon energiatiheydestä jäivät edelleen hämärän peittoon. Tällä kertaa yhtiö esitteli solid state -akkutekniikansa räätälöitävyyttä. Donut Labin mukaan samaa akkukemiaa voidaan sovittaa hyvin erilaisiin sovelluksiin ja muotoihin.

GaN-sotaa kolmella rintamalla

Infineonin ja kiinalaisen Innosciencen välinen GaN-kiista on saanut uuden käänteen. Vielä keväällä asetelma näytti Infineonin kannalta selvältä, kun USA kauppakomissio määräsi Innosciencen tuotteille tuonti- ja myyntikiellon. Nyt Innoscience kertoo saaneensa omia voittojaan sekä Kiinassa että Saksassa.

ST tuo kvanttitason suojauksen älypuhelimiin

STMicroelectronics on esitellyt uuden ST54M-turvasirun, joka on tarkoitettu älypuhelimiin, puettaviin laitteisiin ja muihin henkilökohtaisiin elektroniikkalaitteisiin. Sirun tehtävä on suojata maksamista, digitaalista henkilöllisyyttä, eSIM-yhteyksiä ja muita arjen mobiilipalveluja myös tulevien kvanttitietokoneiden uhkia vastaan.

LUMI on yhä Pohjolan ylivoimaisesti nopein supertietokone

Suomen LUMI on pudonnut maailman nopeimpien supertietokoneiden listalla sijalle 11. Samalla Kajaanissa toimiva kone on Euroopan viidenneksi tehokkain supertietokone ja edelleen ylivoimaisesti Pohjoismaiden nopein järjestelmä.

Kiinalainen LineShine on maailman nopein supertietokone

Kiina on noussut takaisin supertietokoneiden maailmanlistan kärkeen. Shenzhenissä toimiva LineShine ohitti Yhdysvaltain El Capitanin ja nousi kesäkuun TOP500-listauksen ykköseksi.

Kiinalaisessa USB-pikalaturissa sähköiskun vaara

Turvallisuus- ja kemikaalivirasto Tukes on määrännyt markkinoilta poistettavaksi Sunrsonin 35 watin USB-C-pikalaturin. Kyse on ELED 35 W USB-C Pikalaturi 35W / Mini PD Power charger 35W -nimellä myydystä tuotteesta, jonka mallimerkintä on KKY35P941.

5 voltin ohjauksia ei haluta suunnitella uusiksi

Toshiban uudet M4H-mikro-ohjaimet vastaavat varsin arkiseen mutta tärkeään tarpeeseen. Vanhoja 5 voltin ohjausjärjestelmiä halutaan päivittää tehokkaammiksi ilman, että koko laitearkkitehtuuri rakennetaan uudelleen.

Check Point tuo OpenAI:n kybermallit tietoturvatuotteisiinsa

Check Point alkaa tuoda OpenAI:n edistyneitä kybermalleja osaksi omia tietoturvaratkaisujaan. Yhtiön mukaan kyse on rajatusta ja valvotusta tekoälykäytöstä, jolla pyritään vahvistamaan uhkien ehkäisyä, nopeuttamaan korjaavia toimia ja tukemaan tietoturvatiimien päivittäistä työtä.

Jun  # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Tekoäly tuo jakeluun lisää älykkyyttä

ETN - Technical articleTekoäly on jo selkeästi ohittanut kokeiluvaiheen. Avnet Insights 2026 -selvityksen mukaan tekoäly on monilla elektroniikan aloilla jo mukana käytössä olevissa tuotteissa, ja sen soveltaminen yleistyy nopeasti kaikkialla EMEA-alueella.

Lue lisää...

OPINION

Halpa koodi oli vain välivaihe

Tekoäly lupasi tehdä ohjelmistokehityksestä halvempaa. Nyt koodia syntyy enemmän kuin koskaan, mutta Gartner varoittaa toisesta suunnasta. Kun koodin generoimisen arvo lähestyy nollaa, todellinen kustannus siirtyy tokeneihin, katselmointiin ja vastuun kantamiseen.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Windows 10 sai vuoden jatkoajan
  • Jo lähes puolet uusista puhelimista tukee generatiivista tekoälyä
  • Halpa koodi oli vain välivaihe
  • Analoginen signaali on sähköauton invertterin heikko lenkki
  • Nyt se tapahtui – nanometrin raja murtui mikropiirissä

NEW PRODUCTS

  • Bluetooth haastaa UWB:n etäisyysmittauksessa
  • 6 watin DC/DC-muunnin mahtuu tuuman koteloon
  • Lisäkortilla 10 megabitin 4G-yhteys IoT-laitteisiin
  • Yksi anturi korvaa neljä mikrokytkintä autossa
  • Murata kutisti 100 voltin autokondensaattorin 0805-kokoon
 
 

Section Tapet