ADVERTISE SUBSCRIBE TECHNICAL ARTICLES EVENTS ETNdigi ABOUT USCONTACT
ETNdigi-superbanner
2026  # megabox

IN FOCUS

3D-piirit pakottavat suunnittelun huomioimaan lämmön, tehon ja mekaniikan

3D-IC-arkkitehtuureihin siirtyville suunnittelutiimeille suorituskyvyn ja luotettavuuden jatkuva parantaminen tuo mukanaan tuttuja mutta yhä monimutkaisempia haasteita: miten hallitaan tehonkulutusta, poistetaan lämpöä ja otetaan huomioon erilaisten fysikaalisten ilmiöiden monimutkainen vuorovaikutus pinotuissa rakenteissa?

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

Oct Nov # 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

Mitä IoT-rauta vaatii?

Tietoja
Kirjoittanut Anbarasu Samiappan ja Jaya Kathuria, Cypress Semiconductor
Julkaistu: 13.11.2018
  • Sulautetut
  • Suunnittelu & ohjelmointi

Pärjätäkseen IoT-markinoilla laitevalmistajien täytyy oppia innovoimaan nopeammin. IoT-sovelluksien kirjo on loppumaton ja menestyvät yritykset antavat kehittäjilleen mahdollisuuden jatkuvasti tunnistaa ja toteuttaa uusia ja yhä hyödyllisempiä tapoja valjastaa käyttöön antureita, monitoroida erityyppistä dataa ja ohjata laitteiden ekosysteemejä.

Artikkelin ovat kirjoittaneet Cypress Semiconductorin Anbarasu Samiappan ja Jaya Kathuria. 

IoT-sovellukset kattavat hyvin monenlaisia laitetyyppejä puettavista laitteista autoihin, koteihin, teollisuudenaloihin ja jopa kaupunkeihin. Nämä sovellukset vaativat jatkuvasti enemmän energiatehokkuutta, innovaatioita ja tietoturvaa. Sovellukset ovat tärkeitä ja ne täytyy kietoa intuitiiviseen ohjelmistoon, joka on suunniteltu edistämään laitteiden helppokäyttöisyyttä.

IoT-pohjaisten tuotteiden keskiössä ovat mikro-ohjaimet, ja oikean mikro-ohjaimen valinta on avainasemassa, kun yritetään vastata asiakkaan vaatimuksiin.

Kaksi eri IoT-markkinaa

IoT-markkina voidaan laajasti luokitella kahteen kategoriaan: kuluttaja-IoT ja liiketoiminta-IoT. Kuluttaja-IoT sisältää kodin, elintava, terveyden ja liikkuvuuden. Laitteet ovat usein henkilöiden verkkoon liitettyjä tuotteita, jota parantavat heidän tuottavuuttaan, turvallisuuttaan ja elintapaansa.

Kuva 1. Kuluttaja-IoT:n markkinoiden jakautuminen.

Liiketoiminta-IoT on laaja alue, joka kattaa vähittäiskaupan, terveyden, energian, liikkuvuuden, kaupungit, tuotannon ja julkiset palvelut. Tämä alue muuttaa organisaatiot ja yhteisöt niin, että ne voivat mahdollistaa uuden taloudellisen kasvun yhdistämällä datan, ihmiset ja koneet parantaakseen taloudellista tuottavuutta, tehokkuutta ja päivittäisi toimintoja.

Kuva 2. Liiketoiminta-IoT:n markkinoiden jakautuminen.

Mikro-ohjaimen valmistamiseen käytetty prosessiteknologia on kriittinen tekijä sen suorituskyvyn, vähävirtaisten ominaisuuksien ja kustannusten kannalta. IoT-sovellukset vaativat hyvin energiatehokasta aktiivitehonkulutusta sekä alhaista low power -tilan tehonkulutusta järjestelmän keskimääräisen energiatehokkuuden kannalta. Jatkuvat edistysaskeleet valmistustekniikassa ovat johtaneet sirukokojen kutistumiseen. Tämä vähentää piirin kokonaiskustannuksia, sillä se samalla piikiekolla voidaan valmistaa enemmän ohjainpiirejä. Piisirun kutistuminen vaikuttaa myös suoraan suorituskykyyn ja tehonkulutukseen. Sirun pienentäminen pienentää jokaisen transistorin päälle ja pois kytkemiseen vaadittavaa virtaa samalla, kun kellotaajuus pidetään ennallaan. Tämän takia pienempi siru kuluttaa vähemmän tehoa suuremmalla kellotaajuudella eli suorituskyky kasvaa.

Esimerkiksi 40 nanometrin prosessitekniikka, jota käytetään PSoC 6 BLE -sarjan mikro-ohjainten valmistamiseen, tuottaa eri IOT-sovelluksiin suorituskykyisiä ja energiatehokkaita toteutuksia. Deep sleep -tila tarvitsee vain muutaman mikroampeerin. Muut tehomoodit, kuten Active, Sleep, Low Power Active ja Low Power Sleep antavat suunnittelijoille joustavuuden optimoida järjestelmän tehonkulutus samalla, kun säilytetään korkea suorituskyky sitä tarvittaessa.

 

Kuva 3. IoT-sovelluksen vähävirtaisen mikro-ohjaimen lohkokaavio.

Yksi suurimpia haasteita IoT-laitteen suunnittelussa on se, että ne saattavat olla tehosyöppöjä. Useimmat IoT-laitteet ovat aina päällä ja pienikokoisia, joten niiden sisältämän pariston koko on rajallinen. Mikro-ohjainvalmistajat miettivät monia eri tekijöitä optimoidessaan mikro-ohjainta IOT-sovellukseen, kuten esimerkiksi

  • Prosessitekniikan parantaminen
  • Pitkälle joustavien tehotilojen tai -moodien kehittäminen
  • Teho-optimoitujen laitepohjaisten IP-lohkojen mahdollistaminen
  • Suurempi integraatio komponenttimäärän vähentämiseksi
  • Flash-liitännän nopeuden optimointi
  • Välimuistin mahdollistaminen
  • Laajemman toimintajännitealueen tukeminen

Ikävä kyllä, vaikka prosessitekniikan kutistaminen parantaa suorituskykyä, tehonkulutusta ja integraatioastetta, se tuo mukanaan haasteen hallita vuotovirtoja, erityisesti alhaisen tehon tiloissa. Vuotovirtojen hallitsemiseksi ohjainvalmistajat käyttävät erikoistransistoritekniikoita, kuten monihilapiirejä, suurijännitetransistoreja / logiikkaa / piirejä, jotka on suunniteltu erityisesti muistisoluihin, sekä muita ratkaisuja.

Optimoitua tehonkulutusta

Joustavien tehotilojen saatavuus antaa suunnittelijalle mahdollisuuden ajoittaa yksittäisiä järjestelmän tapahtumia (event) siten, että keskimääräinen tehonkulutus voidaan optimoida. Avaintekniikka on tarjota useita oheislaitteita, jotka voivat toimia alhaisen virrankulutuksen (low power) tilassa ja jotka voidaan herättää suorittamaan omaa toimintoa ilman, että tarvitsee herättää CPU-prosessoria. Joissakin ohjaimissa on myös erityinen alhaisen tehonkulutuksen aktiivitila, jossa oheislaitteet voivat olla rajoitetusti toiminnassa (esimerkiksi alhaisemmalla kellotaajuudella tai jännitteellä), millä voidaan edelleen optimoida sovelluksen tehonkulutusta. Jopa tiettyjä oheislaitteita voidaan suunnitella optimoimaan tehonkulutusta: esimerkiksi BLE-radio voidaan suunnitella tukemaan vähävirtaista langatonta yhteyttä.

Yksi tehonkulutukseen merkittävästi vaikuttava elementti on haihtumaton muisti. Tämä koskee erityisesti ohjaimia, joissa firmware-ohjelmisto tallennetaan flash-muistiin. Flash-pääsyn eli väylän optimointi johtaa merkittävään tehonkulutuksen vähentämiseen. Tavoite on minimoida flash- lukujen määrä. Tässä käytetään pääasiassa kahta tekniikkaa. Yksi menetelmä on tarjota käyttöön välimuisti. Tällä tavalla varsinaista koodimuistia (eli flashia) ei tarvitse lukea jokaisen kellojakson aikana. Toinen tapa on lisätä haetun (fetch) datan määrää yhden kellojakson aikana. Leveämmän väylän käyttäminen vähentää flash-luvun tarvetta.

IoT-pohjaisissa mikro-ohjaimissa voi myös olla joustava tehojärjestelmä. Tukemalla laajaa syöttöjännitealuetta mikro-ohjaimelle voidaan syöttää virtaa useasta eri lähteestä. Esimerkiksi yksinkertainen IoT-sovellus kuten aktiivisuusranneke voi saada virtansa nappiparistosta, kun monimutkaisemmat IoT-sovellukset kuten älykello voidaan virtaistaa PCIM- eli tehonhallintapiireillä (Power Management Integrated Circuits). Joissakin mikro-ohjaimissa on sisäinen buck-muunnin reguloimassa tehoa tehokkaasti.

Kun mietitään mikro-ohjaimen tehomoodeja, on tärkeää katsoa perusarkkitehtuuria syvemmälle. Esimerkiksi standardi Arm-prosessoriydin tukee Active-, Sleep- ja Deep Sleep -tiloja. Lisätehotilat mikro-ohjaintoimittaja yleensä lisää itse. Esimerkiksi Cypressin PSoC 6 BLE -ohjain toimii kuudessa eri tehotilassa lisäten joukkoon Low Power Active-, Low Power Sleep- ja Hibernate-tilat.

Kuva 4. Esimerkki tehotilojen välillä siirtymisestä PSoC 6 BLE -mikro-ohjaimella.

Moniprosessoriohjaimet – rinnakkaisia sovelluksia nopeammin

IoT-järjestelmien monimutkaisuus kasvaa koko ajan samalla kun niiden fyysinen koko pienenee. Ohjainvalmistajat pyrkivät parantamaan järjestelmän suorituskykyä samalla kun niiden koko ja tehonkulutus yritetään saada mahdollisimman pieneksi. Moniydinohjaimet ja järjestelmäpiirit tuovat lisää suorituskykyä integroimalla enemmän toimintoja yhdelle sirulla ja minimoimalla käytetyn piialan. Moniydinprosessori on mikro-ohjain tai järjestelmäpiiri, joka koostuu kahdesta tai useammasta itsenäisestä ytimestä (tai CPU:sta). Ytimet on tyypillisesti integroitu yhdelle sirulle, vaikka ne voidaan toteuttaa useina piireinä yhdessä kotelossa.

Moniydinohjaimet voivat tuoda suuren suorituskyvyn pienessä tilassa. Tyypillisessä IoT-suunnittelussa kuten puettavassa laitteessa tarvitaan enemmän kuin yksi mikro-ohjain: BLE-ohjain langattomiin yhteyksiin, kosketusohjain käyttöliittymän toteutukseen ja isäntäohjain sovelluksen ajamiseen. Näiden kolmen ohjaimen toiminnallisuus voidaan tuottaa yhdellä pitkälle integroidulla moniydinohjaimella.

Moniydinohjaimilla on monia muitakin etuja. Esimerkiksi niille voidaan integroida riittävästi resursseja, jotta CPU:t voivat käsitellä intensiivisiä tehtäviä rinnakkain ja näin hyötyä moniajon tehokkuudesta. Nämä auttavat suunnittelijaa osoittamaan järjestelmätapahtumat tehokkaasti tietyille ytimille, jotta tehonkulutus- ja suorituskykytavoitteet saavutettaisiin. Esimerkiksi kaksiytimisissä puettavissa suunnitteluissa ajoittaiset toiminnot kuten langaton lähettäminen ja kosketuksen aistiminen, jotka tarvitsevat vähemmän CPU:n väliintuloa, voidaan osoittaa yhdelle ytimelle. Toiset toiminnot kuten anturidatan fuusio, joka vaatii CPU:n tehokasta käyttöä, voidaan osoittaa toiselle ytimelle. Tällainen partitiointi lyhentää viivettä, kun järjestelmässä ajetaan useampaa kuin yhtä sovellusta. Integrointi myös parantaa tehokkuutta yhdistämällä protokollapinoja ja ohjelmamuistit.

 

Kuva 5. Esimerkiksi moniydinohjaimesta IoT-sovellukseen.

Kuva 6 esittää moniydinohjainta eli Cypressin PSoC 6 BLE -piiriä. Tällä kaksiytimisellä piirillä on kaksi 32-bittistä Arm Cortex -prosessoria, Cortex-M4 ja Cortex-M0+. Molemmilla on 32-bittinen dataväylä, 32-bittiset rekisterit ja 32-bittinen muistiliitäntä. Cortex-M4 on pääprosessori, joka on suunniteltu lyhyille keskeytysten vasteilla, suureen koodintiheyteen ja tehokkaaseen 32-bittiseen laskentaan tiukassa kustannus- ja tehonkulutusbudjetissa.

Cortex-M0+ palvelee toisen CPU:na, joka huolehtii tietoturvasta ja suojaustoiminnoista. Cortex-prosessoreilla on toteutettu Thumb-käskykannan alijoukon ja niissä on kaksi toimintamoodia: Thread Mode eli säiemoodi sekä Handler Mode eli käsittelymoodi. Prosessorit menevät säiemoodiin tullessaan reset-tilasta suorittamaan sovellusohjelmaa. Poikkeuksien käsittelyyn ne siirtyvät Handler-moodiin. Kun poikkeusten prosessointi on valmis, CPU:t palaavat säietilaan.

Kuva 6. Sulautetun moniydinohjaimen esimerkki (PSoC 6 BLE).

Prosessorin sisäinen viestintä

Moniydinohjaimissa vaaditaan prosessorin sisäistä viestintää (IPC, inter processor communication) koordinoimaan operaatioita ydinten kesken. IPC toimii tietoliikenteen hallitsijana käsittelemässä viestien vaihtoa prosessorien välillä. Modernit CPU-arkkitehtuurit kuten Arm Cortex tukevat moniydinviestintää sekä laitteistossa että firmware-ohjelmistossa. Yksi tällainen esimerkki on SEV-käsky (send event), joka osoittaa prosessin kaikille ytimille. IPC:n toteuttamiseksi ohjainvalmistajat ovat omaksuneet erilaisia menetelmiä:

Keskeytyspohjainen: Tässä lähestymistavassa yksi ydin lähettää keskeytyksen toiselle ytimelle ilmaistakseen sovellustapahtuman. Tyypillisesti keskeytysrutiini on hyvin kompakti eikä vaadi paljon koodimuistia. Kuten kaikissa keskeytysmekanismeissa, jokaisella keskeytyksellä on oma ISR-rutiini (Interrupt service Routine), jonka kautta spesifejä tehtäviä voidaan ajaa halutulla ytimellä. Varsinaiselle datansiirrolle on jaettu muisti, johon eri ytimet pääsevät käsiksi. Datan jakamisen lisäksi muisti tarjoaa mekanismin viestin pyytämiseen ja niiden kuittaamiseen.

Postilaatikko on jokaiselle CPU:lle dedikoitu muistitila RAM-muistissa viestien lähettämiseen ja vastaanottamiseen muilta prosessoreilta. Jokainen ydin ylläpitää omaa RAM-muistiaan (eli laatikkoa) ja lähettää viestejä toisten ytimien postilaatikoihin.

Viestijono käyttää kahta jaetun muistin aluetta tallentamaan viestit, jotka jokainen ydin lähettää toiselle. Ensimmäinen on käskypuskuriksi kutsuttu dedikoitu muisti, joka tallentaa isännältä (master) orjalle (slave) lähetetyt viestit. Toista muistia kutsutaan viestipuskuriksi ja se antaa orjan vastata isännälle.

Kuva 7. Erilaisia IPC-viestinnän tapoja.

Semaforit ovat mekanismi, jotka estävät erilaisia lähteitä pääsemästä jaettuun resurssiin samanaikaisesti. Moniydinprosessorissa jaetut laitesijainnit toimivat semaforeina ilmaisemaan esimerkiksi, josko tiettyä jaettua oheislaitetta käyttää jo tietty prosessoriydin. Ennen oheislaitteen aktivoimista järjestelmän muiden ydinten täytyy lukea semaforin status nähdäkseen, onko oheislaite käytettävissä.

Sarjamuistiliitäntä on paras ratkaisu IoT-muistille. Muisti on keskeinen osa jokaista IoT-järjestelmää ja sitä käytetään sekä ohjelmakoodin että datan tallennukseen. Nykyaikaisissa IoT-laitteissa tarvitaan yhä enemmän älyä, minkä takia tarvitaan enemmän muistia koodille ja datalle. Tämän muistin integroiminen kokonaan laitteen sisäiseksi muistiksi kasvattaisi ohjainpiirin koko ja kustannuksia. Vaihtoehtoinen tapa on mahdollistaa muistin laajentaminen ulkoisesti, kun siihen on tarvetta. Tämä antaa suunnittelijoille mahdollisuuden lisätä muistia loppusovelluksen tarpeiden mukaan. Jos kehitysprojektin aikana käy ilmi, ettei suunnitellussa varattu sisäinen muisti riitä, ulkoista lisämuistia voidaan tuoda mukaan ilman, että koko järjestelmä täytyy suunnitella uudelleen.

On myös tärkeää ottaa huomioon ulkoisen muistin liitännän nopeus ja tietoturva, sekä sen helppokäyttöisyys. Yleisesti ottaen sarjaliitäntä on rinnakkaista parempi valinta, jotta säästetään mikro-ohjaimen rajallisia IO-liitäntöjä. Vaikka SPI-pohjainen sarjamuisti tarjoaa kohtuullisia liitäntänopeuksia dataloggaukseen, koodin suorittaminen ulkoisesta muistista vaatii suurempia nopeuksia. Tämä vaatimukset ovat saaneet mikro-ohjainvalmistajat kehittämään vaihtoehtoja SPI-väylälle. Tässä on eri SPI-muotojen nopea vertailu:

  • SPI: Tukee 1 bitin siirtoa/kellojakso
  • Dual-SPI: Tukee 2 bitin siirtoa/kellojakso
  • Quad-SPI: Tukee 4 bitin siirtoa/kellojakso
  • Dual Quad-SPI: Tukee yhden tavun siirtoa/kellojakso

Tyypillisesti mikro-ohjain tukee samanaikaisesti useita muistityyppejä, mikä antaa suunnittelijalle eniten joustavuutta.

Koska monet IoT-järjestelmän käsittelevät käyttäjän henkilökohtaista dataa, on tärkeää varmistaa datan tietoturva. Myös koodimuisti pitää turvata laitteen auktorisoimattoman käytön estämiseksi. Ulkoiset muistit ovat tässä suhteessa haavoittuvaisempia, joten ulkoisesti tallennetun datan suojaamiseen tarvitaan erikoismekanismeja. Tämän takia mikro-ohjaimissa käytetään erilaisia salaustekniikoita (esimerkiksi AES, DES, RSA) suojaamaan dataa ja koodia luvattomalta pääsyltä. Esimerkiksi PSOC 6 BLE -ohjaimelle Cypress tarjoaa erityistä SMIF-oheisliitäntää (Serial Memory Interface), joka tukee sekä XIP-moodia (Execute in Place) koodin ajamiseen suoraan ulkoiselta muistilta, että MMIO-moodia (memo mapped IO) dataloggaukseen. Liitäntää ohjataan erikoiskomennoilla, kuten Flashin ohjelmointi/poispyyhintä, muistien asettaminen sleep mode -tilaan, jne.

Kuva 8. SMIF-väyläesimerkki (Serial Memory Interface).

SNIF antaa käyttäjän konfoguroida useita muisteja, jotka voivat olla erityyppisiä ja -kokoisia. Useat muistit mapataan eri osoitteisiin XIP-muistimoodissa. Muistit voivat olla eri tyyppiä, joten niitä voidaan käyttää eri tarkoituksiin järjestelmässä. Muistit voivat olla myös identtisiä ja konfiguroitu peräkkäisiin muistiavaruuksiin/osoitteisiin, jolloin ne simuloivat yhtä jatkuvaa, suurta muistia. SMIF-oheisliitäntä yhdessä yhdessä SPI-väyläisen flashmuistin kanssa on ulkoisen NAND- tai NOR-flashin toimiva korvaaja ja sillä voidaan myös säästää korttialaa. NAND-muistiin verrattuna ratkaisu on selvästi helppokäyttöisempi, sillä sarjamuotoinen flashmuisti voidaan mapata suoraan prosessorin muistiin datantallennusta varten ja XIP-tuen avulla voidaan myös ajaa ulkoista ohjelmakoodia.

Järjestelmän turvallisuus, tietoturva ja yksityisyys

Kun laite on liitetty verkkoon, kuvaan tulee mukaan sen hakkeroinnin mahdollisuus. Tämän takia IoT-laitteen turvallisuudessa ei voi tehdä kompromisseja, oli kyse sitten henkilökohtaisesta puettavasta laitteesta tai verkkoon liitetystä ajoneuvosta. Datan suojausta tarvitaan kaikilla tasoilla, mukaan lukien tallennus, prosessointi ja tietoliikenne, jotta järjestelmän luotettavuus voidaan taata. Lisäksi pitää turvata jokainen sovellus- tai firmware-ohjelmisto, mikä käsittelee dataa. Tällainen tietoturva voidaan toteuttaa kahdella tasolla. Ensimmäinen on ohjelmistotaso ja toinen laitetason tietoturva, eli ohjelmiston suojaaminen raudalla.

Tyypillisesti ohjelmistopohjainen tietoturva käyttää koodiavaruuteen tallennettuja salausavaimia. Vaikka tämä toimii teknisesti salauksessa ja salauksen purkamisessa prosessi on silti haavoittuvainen, koska kyse on tallennetusta koodista. Sillä hetkellä, kun koodi dekoodataan, tietoturva vaarantuu.

Laitepohjainen turva käyttää integroitua piiristöä suojaamaan järjestelmää: esimerkiksi koodin ja datan salaamisessa ja purkamisessa. Laitesuojaus on itseriittoinen, eikä se tarvitse lisäohjelmistoja toimiakseen, mikä eliminoi haittakoodin mahdollisuuden, saastumisen, ja muut haavoittuvuudet, jotka ovat riski järjestelmälle, käyttäjän datalle ja palveluille. Tämän takia laitepohjainen tietoturva on suositeltava lähestymistapa sensitiivisen datan ja koodin suojaamiseen. Tämän takia IoT-sovellusten mikro-ohjaimilla on edistyneitä piirille integroituja suojaustoimintoja, kuten salauslohkoja, koodin suojaus-IP:tä ja muita laitepohjaisia mekanismeja.

Laitepohjaisella suojauksella on vielä se lisäetu, että sen suorituskyky on parempi ja tehonkulutus alhaisempi kuin firmware-pohjaisilla toteutuksilla. Esimerkiksi Cypressin PSoC 6 BLE -ohjaimen dedikoitu salauslohko kiihdyttää salaustoimintoja. Lisäksi lohko tuottaa TRN-satunnaislukuja (True Random Number), symmetriseen avaimeen pohjaavaa salausta ja purkua, viestien autentikointia, sekä monia aputoimintoja kuten mahdollista/estä, keskeytysasetukset ja liputukset (flags). Tämä mikro-ohjain on myös varustettu turvakäynnistys- eli secure boot -toiminnolla. Se käyttää ROM-rutiineja taatakseen käyttäjädatan autentikoinnin flash-muistissa. Turvakäynnistys on prosessi, johon sisältyvä salaus antaa IoT-laitteeseen käynnistää vain sovelluksia, jotka on autentikoitu. Siksi vain luotettuja sovelluksia käynnistetään. Tämän ansiosta järjestelmä voidaan käynnistää tiedetystä ja luotetusta tilasta.

Kuva 9. IoT-sovelluksen mikro-ohjaimen turvallisuusekosysteemi.

MORE NEWS

Siemens tuo sirujen tuotantotestauksen PCIe- ja USB-väyliin

Puolijohteiden monimutkaistuessa niiden tuotantotestaus vie yhä enemmän aikaa ja rahaa. Siemens pyrkii ratkaisemaan ongelman uudella Tessent Silicon Executable -ohjelmistolla, jonka avulla sirujen testikuvioita voidaan suorittaa suoraan nopeiden PCIe- ja USB-liitäntöjen kautta. Ratkaisu tuo samat testit piirin suunnittelusta tuotantolinjalle ja valmiiseen järjestelmään.

Mikro-ohjaimen rajat murtuvat – tekoälylle satoja megatavuja muistia

Mikro-ohjainten ja sovellusprosessorien välinen raja alkaa hämärtyä. Synaptics on esitellyt yhteistyössä Googlen kanssa uuden Astra SR200 -piirisarjan, joka tuo mikro-ohjaimeen tehokkaan tekoälykiihdyttimen ja jopa satoja megatavuja DRAM-muistia. Tavoitteena on ajaa aiemmin Linuxia ja erillistä muistia vaatineita tekoälysovelluksia pienissä, vähän energiaa kuluttavissa laitteissa.

Datakeskusten energiantarve puhutti Energiamessuilla

Datakeskusten kasvava sähkönkulutus, energian varastointi ja teollisuuden sähköistyminen nousivat keskeisiksi aiheiksi Tampereella järjestetyillä Energiamessuilla. Kolmipäiväinen tapahtuma kokosi yhteen 7800 energia-alan ammattilaista ja asiantuntijaa.

Tämä työkalu löytää virheet, jotka jäävät testeissä piiloon

Sulautettu järjestelmä voi läpäistä kaikki testit ja sisältää silti virheitä, jotka aiheuttavat ongelmia vasta todellisessa käytössä. Ruotsalainen Percepio pyrkii löytämään tällaiset piilevät ongelmat ennen tuotteiden päätymistä asiakkaille. Nyt tekniikka on tuotu myös Zephyr-reaaliaikakäyttöjärjestelmän kehittäjien ulottuville.

Renesas vaihtaa flashin MRAM-muistiin uusissa ohjaimissaan

Renesas ottaa merkittävän askeleen 32-bittisten mikro-ohjaintensa kehityksessä. Uudet RX74M- ja RX74N-piirit ovat RX-perheen ensimmäiset 22 nanometrin prosessilla valmistettavat mikro-ohjaimet, joissa perinteinen sulautettu flash-muisti on korvattu MRAM-muistilla. Samalla kellotaajuus nousee 600 megahertsiin, mikä on yli kaksinkertainen edeltäjiin verrattuna.

60 gigahertsin tutkat voidaan testata ilman mittauskammiota

Millimetriaaltotutkien tuotantotestaus voi jatkossa onnistua ilman suuria ja kalliita kaiuttomia mittauskammioita. Japanilaiset Anritsu ja Candox Systems ovat osoittaneet, että 60 gigahertsin tutkien mittaukset voidaan tehdä lähikenttäanturilla siten, että tulokset vastaavat riittävän hyvin virallisissa hyväksyntätesteissä käytettäviä kaukokenttämittauksia.

Yksi verkkopyyntö voi riittää palvelimen kaappaamiseen

Kahdesta kriittisestä PHP-haavoittuvuudesta voi muodostua vakava uhka valtavalle määrälle verkkosivustoja ja verkkokauppoja. PHP2Shell-nimellä tunnetut haavoittuvuudet saattavat mahdollistaa palvelimen kaappaamisen yhdellä verkkopyynnöllä ilman käyttäjätunnuksia tai salasanaa. Korjauspäivitykset on jo julkaistu, mutta suuri määrä palvelimia käyttää edelleen vanhoja PHP-versioita.

Nokian Hotard: Tekoälyverkkojen kysyntä ylittää jo tarjonnan

Toimitusjohtaja Justin Hotard ei usko tekoälyinfrastruktuurin kysynnän jäävän lyhytaikaiseksi kasvupiikiksi. Nokian myynti tekoäly- ja pilviasiakkaille kasvoi kolmannella neljänneksellä 123 prosenttia. Yhtiö ennustaa optisten verkkojen ja IP-verkkojen yhteenlasketun liiketoiminnan kasvavan ensi vuonna jopa 30 prosenttia.

Lovable vie vibekoodauksen yritysten omiin pilviin

Ruotsalainen AI-yhtiö Lovable haluaa tehdä vibekoodauksesta yritysten tuotantokelpoisen ohjelmistokehityksen työkalun. Uuden Deploy on AWS -ratkaisun avulla tekoälyllä luodut sovellukset voidaan ajaa yrityksen omassa pilviympäristössä. Ensimmäisten suurasiakkaiden joukossa on Deutsche Telekom.

Donut Labin kylmätestissä kovat tulokset

Donut Labin kiinteän elektrolyytin akku säilytti lähes 97 prosenttia kapasiteetistaan 30 asteen pakkasessa. VTT tekemässä testissä tulos saavutettiin ilman akun eristystä, lämmitystä tai aktiivista lämmönhallintaa. Tulos jää hieman CES-messuilla luvatusta 99 prosentista, mutta on poikkeuksellisen hyvä verrattuna perinteisiin litiumioniakkuihin.

Nokia lyhentää piirisuunnittelun kuukausista päiviin tekoälyllä

Nokia ottaa käyttöön Cadencen tekoälyagentteihin perustuvan suunnitteluympäristön, jonka avulla monimutkaisia piirisuunnittelun ja analyysin työvaiheita voidaan nopeuttaa jopa viisinkertaisesti. Cadencen mukaan aiemmin kuukausia vaatineita suunnittelukierroksia voidaan lyhentää päiviin.

Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön

Murata on kehittänyt maailman pienimmäksi kutsumansa NTC-termistorin. Uuden NCU01-sarjan komponentin mitat ovat vain 0,25 × 0,125 millimetriä. Niin pientä anturia on jo vaikea erottaa paljaalla silmällä.

Komponenttikauppa käy kuumana – Digikey kasvaa ja investoi

Elektroniikkakomponenttien jakelija Digikey kertoo kasvavansa tänä vuonna yli 50 prosenttia. Voimakkaan kasvun jatkuessa yhtiö investoi seuraavien 18 kuukauden aikana 100 miljoonaa dollaria jakelukeskuksensa kapasiteettiin ja automaatioon.

TI mittaa tekoälypalvelimen sähköhäiriöt nanosekunnin tarkkuudella

Tekoälypalvelimien GPU- ja prosessorikorttien tehonsyötössä voi esiintyä nanosekuntien mittaisia jännitehäiriöitä, jotka aiheuttavat toimintahäiriöitä ja pahimmillaan laitevikoja. Texas Instrumentsin uusi AD-muunnin tekee nämä häiriöt näkyviksi ja mahdollistaa niiden jatkuvan etävalvonnan.

600 megabittiä satelliitin sisällä

Satelliittien sisäinen tiedonsiirto vaatii nopeuden lisäksi poikkeuksellista luotettavuutta ja säteilynkestoa. STMicroelectronics on esitellyt uuden RHFLVDS42-vastaanotinpiirin, joka siirtää dataa jopa 600 megabitin sekuntinopeudella ja kestää avaruuden ankarat olosuhteet.

ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin

Brittiläinen CML Micro on julkistanut ISM-taajuusalueiden langattomiin laitteisiin tarkoitetun CMX90A002-tehovahvistimen. Uusi GaAs-pohjainen piiri tuottaa jopa 1,8 watin lähtötehon, ja sen kotelo vie 44 prosenttia vähemmän pinta-alaa kuin aiemmissa malleissa.

Tekoäly vauhdittaa piirisuunnittelun työkalumarkkinoita

Piirisuunnittelun työkalumarkkinat jatkavat vahvaa kasvuaan. SEMIn tuoreiden lukujen mukaan elektronisen suunnittelun markkinat kasvoivat toisella vuosineljänneksellä 12,2 prosenttia 5,71 miljardiin dollariin. Kasvun taustalla vaikuttaa myös tekoäly, joka lisää sekä uusien piirien suunnittelutarvetta että suunnittelutyökalujen suorituskykyä.

Kalliit muistit ajavat halvat älypuhelimet ahdinkoon

Älypuhelinmarkkinat ovat ajautuneet jyrkkään laskuun muistipiirien ja tallennusmuistien kallistumisen vuoksi. Tutkimusyhtiö Omdian mukaan maailmanlaajuiset älypuhelintoimitukset supistuivat heinä–syyskuussa peräti 20 prosenttia vuodentakaisesta. Erityisen kovaa hintapaine iskee edullisiin puhelimiin, joiden valmistuksessa katteet ovat jo ennestään pieniä.

Vastamelutekniikka haastaa kännyköiden RF-suodattimet

Brittiläinen Forefront RF tuo matkapuhelimiin vastamelukuulokkeista tutun periaatteen. Sen uusi RF-piiri muodostaa lähettimestä vastaanottimeen vuotavasta signaalista vastakkaisvaiheisen kopion, joka kumoaa häiriön. Näin useita kiinteitä RF-dupleksereita voidaan korvata yhdellä säädettävällä moduulilla.

Elektrobit vähentää käsityötä autojen ECU-koodissa

Elektrobit ja amerikkalainen Microchip Technology ryhtyvät yhteistyöhön autojen ECU-ohjainyksiköiden ohjelmistokehityksen nopeuttamiseksi. Tavoitteena on vähentää AUTOSAR-ohjelmistojen integrointiin liittyvää käsityötä ja tarjota autonvalmistajille entistä valmiimpia ohjelmistoalustoja.

2026  # mobox för megabox
Oct Nov   # puffbox mobox till square
TMSNet  advertisement

© Elektroniikkalehti

 
 

TECHNICAL ARTICLES

Reaaliaikainen moottorinsäätö irrotetaan prosessorin tehtävistä

ETN - Technical articleHumanoidirobottien servokäyttöjen on ohjattava nivelten liikkeitä tarkasti ja nopeasti. Samalla niiden mikro-ohjaimilta vaaditaan yhä enemmän tiedonsiirtoa, diagnostiikkaa ja muita järjestelmätason toimintoja. Ratkaisuna on erottaa aikakriittinen moottorinsäätö muista prosessorin tehtävistä ja siirtää se erillisen laitteiston hoidettavaksi.

Lue lisää...

OPINION

Googlen jätti-investointi: aika on kypsä uudelle ydinvoimalle

Googlen 13 miljardin euron investointi Suomeen on valtava uutinen. Vielä suurempi uutinen saattaa kuitenkin olla se, mitä investointi kertoo Suomen sähköntarpeesta. Tekoäly tarvitsee sähköä. Paljon sähköä, tasaisesti ja ympäri vuorokauden.

Lue lisää...

 

LATEST NEWS

  • Siemens tuo sirujen tuotantotestauksen PCIe- ja USB-väyliin
  • Mikro-ohjaimen rajat murtuvat – tekoälylle satoja megatavuja muistia
  • Datakeskusten energiantarve puhutti Energiamessuilla
  • Tämä työkalu löytää virheet, jotka jäävät testeissä piiloon
  • Renesas vaihtaa flashin MRAM-muistiin uusissa ohjaimissaan

NEW PRODUCTS

  • Muratan lämpötila-anturi on lähes näkymätön
  • 600 megabittiä satelliitin sisällä
  • ISM-taajuuksille entistä pienempi tehovahvistin
  • Uusi anturi mittaa satojen ampeerien virtoja ilman mittausvastusta
  • Sama anturi mittaa korkeuden vuoristossa ja syvyyden veden alla
 
 

Section Tapet