MCU也內卷——安全性、TSN一個也不少

來源：電子工程世界

如今的 MCU 為了跟上時代發展的步伐，MCU 公司正在不斷加強外設組合和安全性，而有些公司甚至增加了時間敏感網絡 (TSN)。

毫無疑問，當今先進的 MCU 是數百個應用領域中各種嵌入式系統的核心。盡管一些 MCU 已經提供了看似無窮無盡的計算能力、外設組合和內存選項組合，但它們仍在不斷發展和改進其各個方面的產品。
在本文中，我們將匯總一系列新的基于 Arm 內核的 MCU，它們可為工業系統、物聯網、家庭自動化和消費類白色家電等應用帶來新的系統功能 。 

NXP Crossover MCU 嵌入 TSN 開關

工業 4.0 的特點是高網絡流量和多協議網絡上的大數據交換。但是讓工業網絡無縫協同工作可能很困難——尤其是在需要時間敏感的通信時。 

TSN 為工業 4.0 應用提供關鍵的以太網確定性。圖片由NXP Semiconductors提供

 盡管以太網已被廣泛用于工業系統，但它本身并不能提供確定性通信。幸運的是，一組統稱為啟用 TSN 的以太網的 IEEE 802 標準在默認情況下是確定性的。
考慮到這一切，NXP Semiconductors 在 5 月推出了首款集成 Gbps TSN 開關的 MCU。這款名為i.MX RT1180 跨界 MCU的雙核設備嵌入了 800 MHz Arm Cortex-M7 內核和 240 MHz Cortex-M33 內核。據該公司稱，i.MX RT1180 提供了所需的多協議連接，以同時實現時間敏感和實時通信。這應該使工程師能夠輕松創建統一且安全的工業物聯網通信環境。
該芯片支持多種協議的能力可能是其最重要的特性。它支持符合IEC 60802工業自動化標準的最新一代 TSN 標準。支持的基于 TSN 的協議包括 OPC UA Pub-Sub、Profinet over TSN 和 CC-Link IE TSN。  

i.MX RT1180 跨界 MCU 框圖。圖片由NXP Semiconductors提供（點擊圖片或放大） 提供多達 5 個 Gbps 端口，包括 TSN 交換機（第 2 層）上的 4 個端口和 TSN 端點控制器上的 1 個端口。同時還支持實時工業以太網協議，如Profinet、EtherCAT、CC-Link IE Field、Ethernet/IP、HSR等。
在安全方面，i.MX RT1180 包括一個NXP EdgeLock 安全飛地，這是一個預配置、自我管理和自主的片上安全子系統，消除了為工業物聯網應用實施強大的全系統安全智能相關的困難。
據 NXP 稱，MCU 為廣泛的工業操作提供集成解決方案，包括 I/O 管理、電機控制、緊湊型運動控制或網關應用。i.MX RT1180 還適用于汽車連接應用，其中 i.MX RT1180 可以充當不同汽車 ECU 之間的智能開關。 

通過 NIST 加密程序認證的瑞薩 MCU

對于基于 MCU 的設計，尤其是物聯網系統而言，安全性是一項至關重要的功能，因為根據定義，它們是連接系統。MCU 供應商與時俱進的一種方法是根據行業內各種標準化機構維護的安全標準對其產品進行認證。  
為此，瑞薩電子于 5 月宣布，其 RA 系列32 位 Arm Cortex-M MCU 已通過美國國家標準與技術研究院 (NIST) 加密算法驗證計劃 ( CAVP ) 的認證。具體來說，該公司的 RA6M4、RA6M5、RA4M2 和 RA4M3 MCU 中的安全引擎已通過 CAVP 認證。這增加了 RA MCU 芯片中的其他幾個物聯網安全功能。該公司表示，使用經過認證的 SCE9 保護模式所需的驅動程序已添加到 RA 系列靈活軟件包 (FSP) v3.6.0 及更高版本中。
瑞薩表示，RA MCU過去曾獲得 PSA 認證的 2 級認證和物聯網平臺安全評估標準 (SESIP) 認證。但這項新的 NIST CAVP 認證旨在驗證加密算法，包括高級加密標準 (AES)、散列、Rivest Shamir Adleman (RSA) 和橢圓曲線加密 (ECC) 密鑰生成和嵌入在安全性中的多種模式RA MCU 的引擎。
通過這項新認證，MCU 配備了安全密鑰管理工具，該工具負責為現場產品的安全安裝、更新、支持開發、生產配置和密鑰更新準備密鑰。
瑞薩表示，最近進行了一項獨立評估，將 RA MCU 的 SCE9 保護模式操作與業界領先的安全元件進行了比較。提供詳細評估評估的白皮書。 

瑞薩展示即將推出的基于 Arm Cortex-M85 的 MCU

在為其當前的 MCU 產品配備最新的安全機制的同時，瑞薩正在通過提供其即將推出的基于 ArmCortex-M85 處理器內核的 MCU 的演示來展望其下一組產品。在上個月的Embedded World 2022上，瑞薩電子首次提供了 MCU 現場演示。 

 Arm Cortex-M85 處理器內核的框圖。圖片由Arm提供

 Arm 于 4 月宣布，Arm Cortex-M85 處理器內核采用 Helium 技術。瑞薩電子表示，憑借先進的 DSP/ML 功能，該處理器可加速計算密集型應用程序。據該公司稱，其即將推出的基于 M85 的 RA 系列 MCU 將為眾多市場的苛刻應用需求提供完全確定性、低延遲、實時的操作。瑞薩表示，新的 MCU 計劃于 2023 年發布。 

用于消費類電器等的新型東芝 MCU

最后但同樣重要的是，在春季中期，東芝宣布其 M3H 集團中的 21 款新 MCU 作為該公司TXZ+ 系列高級設備的新產品。M3H 系列 MCU 基于 40 nm 工藝構建，嵌入了 120 MHz Arm Cortex-M3 內核。對于內存，這些芯片提供高達 512 KB 的代碼閃存和高達 32 KB 的數據閃存，具有 100k 的寫入周期耐久性。 
新的 MCU 還提供了豐富的接口和電機控制選項。其中包括 UART、I 2 C、編碼器和可編程電機控制。東芝表示，M3H 組器件適用于廣泛的應用，包括家用電器、電機和工業設備。集成了數字 LCD 驅動器，預計將減少工程師啟用顯示功能和促進對比度調整所需的組件數量。 

新型 M3H MCU 非常適合家用電器和消費電子產品中的應用。圖片由東芝提供

 同時，新的 MCU 還具有高速、高精度的 12 位模數轉換器 (ADC)。ADC 允許為 ADC 的 21 個 ADC 輸入通道中的每一個設置單獨的采樣和保持時間。
東芝表示，ADC 還可用于控制交流電機和無刷直流電機。這是結合 MCU 上的高級可編程電機控制電路完成的，該電路可以與 12 位 ADC 同步運行。
自診斷功能嵌入在芯片上的 ROM、RAM、ADC 和時鐘單元的設備中。這有助于工程師獲得 IEC60730 B 類功能安全認證。 

終極片上系統？

由于它們在功能上提供了如此多的系統，因此在許多方面，MCU 都是最終的片上系統。然而，MCU 供應商似乎一直在尋找新的方法來增強其 MCU 產品系列的處理能力、外設組合和安全功能。

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