今天的設計團隊無法承擔全部工作所需的時間。幸運的是,高度集成和經過審查的參考設計提供了一個解決方案。
好消息是,今天的組件和軟件使解決和解決各種問題的極其復雜、小型、低功耗和低成本的產品成為可能。但這也是個壞消息,至少對設計團隊來說是這樣。
為什么?今天的精益團隊負責以越來越短的設計周期和更少的資源來開發、原型設計、調試和驗證產品。它會變得激烈,甚至可能有點難看。
回想一下:不久前,與傳感器相關的產品有傳感器(當然)、用于信號調節的模擬前端和 A/D 轉換器,以及管理這些功能并使這些模塊協同工作的軟件。 可能還有一些基本的數據分析例程,可能還有一個適度的有線/無線鏈接到“其他地方”。
但是現在我們已經進入 21世紀了 15 年,我們擁有云和互聯網,再加上黑客/欺騙者的誘惑存在,需要保護數據免受數據鏈路上的攻擊,或者云端。大規模網絡攻擊摧毀了包括 Twitter、Etsy、Spotify 和 Netflix 在內的網站,這只是說明安全性及其實施方式應該始終是關鍵設計考慮因素的最新例子。
但是你怎么知道基本的傳感器數據是安全的呢?什么是防止黑客將無效數據植入流或前端內部,并造成各種破壞(這種黑客可以采取多種形式:看看 GPS 黑客,它讓你認為你在某個地方,而不是你所在的地方: “保護 GPS 免受欺騙對導航的未來至關重要”)。
保護從傳感器到 Web 服務器的數據是一項重大挑戰。它需要比數據采集、數字化和連接所需的更多樣化的工程技能。即使團隊可以做到這一點,也存在驗證安全性和滿足復雜標準的主要問題。當然,他們可以將所需的軟件作為單獨的實體購買,然后在模塊不相互鏈接時花時間嘗試集成它們,或者嘗試讓第三方供應商解決問題。
這是壞消息,但也有好消息。模擬和混合信號組件的供應商知道,僅提供這些 IC 和基本參考設計是不夠的。相反,他們必須超越硬件和基本的軟件驅動程序,并將他們的產品提升到一個新的水平。
一個說明性示例是MAXREFDES143#,這是一種物聯網 (IoT) 嵌入式安全參考設計,旨在通過使用傳感器和 Web 服務器之間的身份驗證和通知來保護工業傳感節點。硬件包括一個模塊,該模塊充當受保護的傳感器節點,監控工作溫度(最常測量的實際參數)以及過濾器的剩余壽命(此處,通過使用環境光感應進行模擬);當然,用戶可以替換自己的傳感器,例如振動或壓力。該參考設計還有一個“mbed shield”,代表一個控制器節點,負責監控一個或多個傳感器節點。
該設計是徹底的和分層的,每個控制器節點將數據從連接的傳感器節點傳輸到 Web 服務器,該服務器維護集中式日志并根據需要發送通知。這種設計可以在星形拓撲物聯網網絡中快速集成,同時具備 SHA-256 對稱密鑰算法設置的安全性。由于不需要將安全密鑰存儲在處理器存儲器中,因此進一步增強了高級別的安全性。
這不是一個簡單的或部分的參考設計(見 圖表)。受保護的傳感器節點包含一個DS28E15認證器、一個DS7505溫度傳感器和一個MAX44009光傳感器。其 mbed 擴展板包括一個 Wi-Fi 模塊、一個具有 1-Wire? 主控功能的DS2465協處理器、一個 LCD、LED 和按鈕。mbed shield 通過板載 Wi-Fi 模塊與 Web 服務器通信,并通過 I2C 和 1-Wire 接口與受保護的傳感器節點通信,連接到 mbed 板,例如MAX32600MBED#或 Arduino 外形尺寸平臺。
通過物聯網設備節點的身份驗證以及從傳感器節點到 Web 服務器的所有級別的數據身份驗證來實現此設計,以及使不安全的工業傳感器節點失效的能力是一項重大任務。它需要與傳感器、傳感器接口和數據采集系統相關的專業知識。毫無疑問:自己做這一切是一個雄心勃勃的項目,而 MAXREFDES143# 使它成為一個相對輕松的項目。
審核編輯:郭婷
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