2004 年 10 月 19 日是一個特別的日子，這一天對多數(shù)人而言也許并不意味著什么。然而，如果你是嵌入式社區(qū)的一份子就會知道，微控制器 (MCU) 行業(yè)在這一天發(fā)生了翻天覆地的變化。ARM®在這一天發(fā)布了首款 Cortex®-M 處理器，把通用架構(gòu)的優(yōu)勢搬到了微控制器市場上來。

嵌入式開發(fā)者迅速接受了 Cortex-M 系列處理器，因為它具備直觀的程序員模型、出色的性能以及絕佳的節(jié)能性。該處理器集簡單易用和深遠(yuǎn)的生態(tài)系統(tǒng)支持于一身，加快了嵌入式行業(yè)的創(chuàng)新速度，大大拓展了微控制器的使用場合。這些基于 Cortex-M 的小巧型 MCU 現(xiàn)已無處不在，為我們當(dāng)今所使用的設(shè)備帶來了無形的智能和強化的功能。十年后，大多數(shù)MCU 和嵌入式設(shè)備廠商均采用了這項行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)了共計 220 億臺基于 Cortex-M 的設(shè)備。

創(chuàng)新永不停歇，新的挑戰(zhàn)開始浮現(xiàn)。為越來越多的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供安全性現(xiàn)已變得至關(guān)重要，其中包括保護這些設(shè)備的數(shù)據(jù)機密性、功能和完整性及其從基礎(chǔ)設(shè)施到云端的連接。這種安全性不僅需要利用經(jīng)過驗證的較佳實踐來符合極高的標(biāo)準(zhǔn)，而且必須做到簡單易用、易于編程，從而較大限度減少使用不當(dāng)?shù)娘L(fēng)險。成功部署的較后一個重要的要素是，這種創(chuàng)新需要構(gòu)建在行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)平臺之上，以確保獲得廣泛的生態(tài)系統(tǒng)支持、形成巨大的開發(fā)者群體，從而打造出多種多樣的設(shè)備，加速各個物聯(lián)網(wǎng)縱向細(xì)分市場的發(fā)展。

確保聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的安全是眾所周知的一大挑戰(zhàn)，這對于 ARM 來說也是一大機遇。現(xiàn)在已有超過 100 億顆 Cortex-A 芯片為各種移動設(shè)備所采用，這些芯片利用 ARM TrustZone®技術(shù)來保護可信根免受潛在的可疑軟件的損害。ARM 安排了一些較有才干的工程師來優(yōu)化這一安全基礎(chǔ)并將其轉(zhuǎn)移到新版本的 M 型架構(gòu)上來。這些工程師現(xiàn)已實現(xiàn)了該目標(biāo)，確保了這一安全基礎(chǔ)適合嵌入式環(huán)境的各種嚴(yán)格限制：

• 實時性，需要在不同的安全狀態(tài)之間快速轉(zhuǎn)換

• 確定性

• 同時還需要做到十分節(jié)能。

研發(fā)成果 ARMv8-M 架構(gòu)于去年在 2015 ARM 技術(shù)大會上成功發(fā)布，該架構(gòu)可將先進的軟件隔離功能搬到較小的處理器以及采用 ARMv8-M 專用型 ARM TrustZone 技術(shù)的設(shè)備上來。

 

今天能夠發(fā)布基于 TrustZone 技術(shù)的兩款全新 ARM Cortex-M 處理器，我感到非常高興。它們分別為：基于基本型 ARMv8-M、適用于大多數(shù)領(lǐng)域和功耗要求嚴(yán)苛應(yīng)用的 Cortex-M23以及基于主流型 ARMv8-M、適用于高性能系統(tǒng)的 Cortex-M33。兩款產(chǎn)品均搭載 ARM TrustZone 技術(shù)作為其安全基礎(chǔ)，而且還提供一款更加簡單易用的 MPU 程序員模型，能夠限制調(diào)試的可見性，因此可以保障軟件機密的安全。安全性概念是全方位的，它超越了處理器的界限，涵蓋了整個系統(tǒng)：總線/互聯(lián)、內(nèi)存和外設(shè)，因而可利用 AMBA® AHB5 標(biāo)準(zhǔn)在整個系統(tǒng)上導(dǎo)出處理器的安全狀態(tài)。

 

利用基于 Cortex-M23 或 Cortex-M33 的芯片所打造的聯(lián)網(wǎng)設(shè)備將得益于可信世界所提供的保護，以便執(zhí)行那些對安全性而言至關(guān)重要的功能，例如安全啟動、密碼學(xué)、身份和密鑰管理、供應(yīng)和設(shè)備更新。在處理器的常規(guī)世界里，來賓應(yīng)用和非安全服務(wù)的運行方式與之前基于 Cortex-M 的設(shè)備類似。TrustZone 將讓這些應(yīng)用和服務(wù)能夠訪問可信世界的安全功能，同時確保安全資源不會被來賓誤用、損壞或檢查。值得一提的是，由于程序員模型具有向前兼容性，因此針對現(xiàn)有 Cortex-M 處理器而編寫的應(yīng)用程序會在 Cortex-M33 和 Cortex-M23 的非安全世界中運行，不會察覺到自己在基于 ARMv8-M 的處理器上運行。有經(jīng)驗的 Cortex-M 開發(fā)者會有熟悉的感覺，能夠?qū)�現(xiàn)有的應(yīng)用程序快速轉(zhuǎn)移到新一輪微控制器上。

除了 TrustZone 以及相關(guān)的安全特性以外，這兩款處理器還分別帶來了 ARMv8-M 基礎(chǔ)型和主流型的額外功能。它們?yōu)樾酒�設(shè)計師和軟件開發(fā)者提供了更一致的接口和特性，例如：調(diào)試、內(nèi)存共享和純執(zhí)行內(nèi)存支持以及更高的中斷數(shù)量上限。總而言之，所有這些使得系統(tǒng)設(shè)計和軟件開發(fā)更具擴展性且更加高效，可加快開發(fā)速度，這對于數(shù)十億物聯(lián)網(wǎng)節(jié)點的發(fā)展而言至關(guān)重要。

許多合作伙伴與我們一起定義和開發(fā)這些全新的處理器，利用同一種標(biāo)準(zhǔn)的 TrustZone 安全技術(shù)積極設(shè)計芯片。在 2016 ARM 技術(shù)大會上，看到其中 7 家合作伙伴和我們一起發(fā)布產(chǎn)品，我們感到非常激動。

 

ARM 生態(tài)系統(tǒng)已經(jīng)開始把精力集中在移植工具、RTOS 以及固件上來，以便為首批芯片的問世做好準(zhǔn)備。許多生態(tài)系統(tǒng)合作伙伴將在 ARM 技術(shù)大會上展示其產(chǎn)品如何充分利用 ARMv8-M 架構(gòu)以及 Cortex-M23 和 Cortex-M33 處理器如何釋放全新的功能。

Cortex-M23與Cortex-M33的發(fā)布會標(biāo)志著嵌入式領(lǐng)域的又一次突破嗎？也許只有等到若干年后數(shù)十億設(shè)備上市之時才可以斷言。然而，我們當(dāng)前的主要工作重點是與 ARM 合作伙伴密切合作，共同為廣大開發(fā)者和創(chuàng)客提供出色的開發(fā)要素，讓他們的創(chuàng)造力和愿景推動世界朝著聯(lián)網(wǎng)更廣泛、更智能、更安全的方向快速發(fā)展。