原标题：使用PSoC 64保护嵌入式系统

使用PSoC 64保护嵌入式系统

嵌入式系统在现代技术中扮演着关键角色，从消费电子到工业控制，再到物联网（IoT）设备。随着技术的进步和应用范围的扩大，嵌入式系统面临的安全威胁也越来越多。保护这些系统免受各种攻击和入侵变得至关重要。Cypress的PSoC 64 Secure MCU系列提供了一种有效的解决方案，它不仅提供了强大的计算能力，还集成了丰富的安全特性，能够有效保护嵌入式系统的安全。

PSoC 64系列概述

PSoC 64是Cypress（现为Infineon Technologies的一部分）推出的一系列安全微控制器（MCU），专为需要高安全性和灵活性的嵌入式系统设计。PSoC 64 MCU的核心特性包括：

• Arm® Cortex®-M4和Cortex®-M0+双核架构：其中Cortex-M4用于执行高性能任务，而Cortex-M0+用于执行安全相关任务。

• 高级安全特性：包括硬件信任根、硬件加密引擎、密钥存储和管理、安全启动（Secure Boot）和安全固件更新（Secure Firmware Update）。

• 丰富的外设和可编程特性：包括可编程模拟前端（AFE）、数字和模拟外设、可编程I/O等。

主控芯片型号

PSoC 64系列包括多个型号，以满足不同的应用需求。以下是一些主要的PSoC 64芯片型号及其特点：

1. CYB06447BZI-BLD53：

• 双核架构：Arm Cortex-M4 @ 150 MHz 和 Cortex-M0+ @ 100 MHz

• 1MB Flash 和 256KB SRAM

• 集成硬件信任根和硬件加密引擎

• 丰富的可编程外设，包括ADC、DAC、I2C、SPI、UART等

• 广泛的工作温度范围：-40°C 至 +105°C

2. CYB06445BZI-BLD53：

• 双核架构：Arm Cortex-M4 @ 150 MHz 和 Cortex-M0+ @ 100 MHz

• 512KB Flash 和 256KB SRAM

• 类似的安全特性和可编程外设配置

3. CYB06446BZI-S2D44：

• 双核架构：Arm Cortex-M4 @ 150 MHz 和 Cortex-M0+ @ 100 MHz

• 1MB Flash 和 256KB SRAM

• 适用于更多外设集成和高安全性应用

PSoC 64在设计中的作用

硬件信任根

硬件信任根（Root of Trust, RoT）是PSoC 64系列MCU的核心安全特性之一。RoT提供了一个安全的基础，用于启动系统的安全功能。它通过加密引擎和安全密钥管理机制，确保系统能够进行安全启动和固件验证，防止未经授权的代码运行。

安全启动（Secure Boot）

安全启动是保护嵌入式系统的重要机制，确保系统从上电到操作系统启动的整个过程都是可信的。PSoC 64的安全启动功能通过验证启动代码的完整性和真实性，防止恶意软件篡改系统启动过程。安全启动通常包括以下步骤：

1. 启动ROM代码：在上电或复位时，MCU首先执行ROM中的安全启动代码。

2. 固件验证：启动代码使用存储在RoT中的密钥对固件进行验证，确保其未被篡改。

3. 执行可信固件：只有在验证通过后，系统才会继续执行主固件。

硬件加密引擎

PSoC 64 MCU内置硬件加密引擎，支持多种加密算法，如AES、RSA、ECC等。硬件加密引擎相比于软件实现具有更高的性能和更低的功耗，同时还提供了更强的抗攻击能力。硬件加密引擎在以下方面起到重要作用：

• 数据加密和解密：确保数据在存储和传输过程中的机密性。

• 数字签名和验证：保证数据的完整性和真实性，防止数据被篡改。

• 密钥管理：安全存储和管理加密密钥，防止密钥泄露。

安全固件更新（Secure Firmware Update）

嵌入式系统的固件需要定期更新以修复漏洞和增加新功能。PSoC 64系列提供了安全固件更新机制，确保在更新过程中固件的完整性和真实性。安全固件更新通常包括以下步骤：

1. 固件加密：使用硬件加密引擎对新固件进行加密。

2. 固件签名：使用私钥对固件进行数字签名。

3. 固件传输和验证：将加密和签名的固件传输到设备，并使用RoT中的公钥进行验证。

4. 固件解密和安装：验证通过后，对固件进行解密并安装。

安全通信

在物联网和工业控制等应用中，嵌入式系统通常需要与其他设备或云端进行通信。PSoC 64的安全特性确保通信过程中的数据安全：

• TLS/SSL协议支持：通过硬件加密引擎实现TLS/SSL协议，确保通信链路的机密性和完整性。

• 身份验证：使用数字证书和公钥基础设施（PKI）进行设备身份验证，防止未经授权的设备接入网络。

实例分析：智能家居中的应用

在智能家居系统中，设备之间的互联和数据传输需要高度的安全保障。PSoC 64 MCU可以用于以下智能家居设备的安全设计：

1. 智能门锁：使用安全启动和硬件信任根，确保固件安全并防止未经授权的固件篡改。同时，硬件加密引擎用于加密门锁与手机应用之间的通信，确保开锁指令的安全传输。

2. 智能摄像头：通过硬件加密引擎加密视频数据，并使用TLS/SSL协议保障数据上传至云端的安全性。使用安全固件更新机制，确保摄像头固件及时更新且不受攻击者影响。

3. 智能电器控制：使用PSoC 64的安全通信和身份验证功能，确保智能电器控制指令的安全传输和执行，防止攻击者通过网络篡改控制指令。

结论

PSoC 64系列安全MCU通过其强大的硬件信任根、安全启动、硬件加密引擎、安全固件更新和安全通信等特性，为嵌入式系统提供了全方位的安全保障。无论是在智能家居、工业控制还是物联网设备中，PSoC 64都能够有效应对各种安全威胁，确保系统的稳定性和安全性。在选择和设计嵌入式系统时，充分利用PSoC 64的安全特性，将显著提升系统的安全水平。