NuMaker-IoT-M2354 開發板特色介紹 – 保護您的各種物聯網 (xIoT) 創新服務與設計

[NuvotonMarcom]

筆者在撰寫本篇文章之時，全球的物聯網裝置仍持續用飛快的速度增加當中，近年更是結合了工業控制領域及人工智慧相關應用出現了IIOT以及AIOT，這些應用基本上都建立在資料的收集、運算處理、傳輸、以及儲存。隨著萬物連網的需求出現，資安一詞便跟IoT裝置變得密不可分，新唐在歷經第一代物聯網安全微控制器M2351的開發及市場回饋，從中獲取經驗，並在今年初正式推出其下一代產品 - M2354系列。M2354物聯網安全微控制器全系列具備1M Bytes雙區塊快閃記憶體，除了有充足的記憶體空間完成OTA更新，雙區塊的設計也讓IoT裝置在韌體新版本更新失敗時還能持續使用原有的舊版本，同時，M2354更強化了硬體密碼加速器及密鑰儲存區(Key Store)的實體安全(Physical Security)讓所有的物聯網裝置在騰雲駕霧的過程上，更為快速、安全。以下為新唐科技基於M2354系列晶片所開發的通用型安全物聯網終端裝置應用開發板主要功能區塊說明：

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針對M2354主打的安全聯網特色，新唐設計了NuMaker-IoT-M2354開發板，其搭載Wi-Fi模組(ESP-12F)以及環境感測器(BME680)，能實時量測周遭溫、溼度、IAQ等數值，並透過新唐整理的Mbed OS軟體包所提供之連雲範例程式便可完成資料上雲，使用者還可再透過新唐所開發之監控APP就能及時的從手機獲取相關數據。而上述一系列的資料讀取及上傳，都可以將其傳輸介面配置成＂安全＂屬性，只有當MCU處於對應的安全狀態或著透過合法的API引用才能成功的獲取訊息。
除此之外，M2354強化了其AES硬體算法功能，支援了GCM、CCM以及SM4等模式，GCM模式基於CTR模式下加上GMAC(Galois Message Authentication Code)計算，可以提供訊息的加密以及完整性檢驗，CCM則是CTR和CMAC算法的組合，目前TLS 1.2/1.3的版本主要也是使用AES-GCM進行對稱式加解密處理。SM4同樣也是對稱式加密標準，是中國國家密碼管理局於2012年提出，其密鑰及分組長度均為128 bits，而安全性相當於AES-128。透過新唐提供的完整硬體加解密資源，讓您的重要資料在傳輸前便完成了加密，相關金鑰也能在事先存放於Key Store當中。除此之外，針對密鑰破解常見的旁通道攻擊(Side-C hannel Attack )，M2354在晶片上也提供對應的防護措施，只需在開啟加解密功能的過程中同時啟動防護設定，便可以大大提升了訊息及金鑰的保護。
除了Wi-Fi功能，NuMaker-IoT-M2354開發板上同時搭載了REYAX LoRa模組，Maker可根據使用頻段需求選擇RYLR890或RYLR400作為系統開發，做為 LoRa 終端裝置，並搭配新唐推出的NUC980 LoRa Gateway (ARM9系列) 方案一樣能輕鬆上雲！IoT-M2354更詳細的連線應用方式可參考下表。
最後為了提供更加彈性的應用，開發板上還具備標準的mikroBUS 連接介面，Maker可依據用途選擇適合的擴充板，開發各式各樣的應用。
針對具備顯示功能的IoT裝置(e.g. Smart Meter) ，NuMaker-IoT-M2354開發板也額外提供一片8 com/40 seg HTN-LCD，使用者可先透過該屏孰悉M2354的LCD driver操作方式，再進而設計出合適的屏搭配實際產品做使用! NuMaker-IoT-M2354預計將會在近期推出經由新唐官網販售，有興趣的讀者再請隨時留意! 以下是新唐科技基於該開發板所提供可讓開發者輕鬆上手使用的軟體功能列表：

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Appendix: NuMaker-IoT-M2354 Features:
• Connectivity
– Wi-Fi (ESP-12F)
– LoRa (Module: RYLR890/ RYLR400)
• Expansion interface
– Arduino UNO
– mikroBUS
• Sensor & Display
– BME680
– 8 com/ 40 seg HTN-LCD panel

M2354 Crypto engine support list:
• PRNG
– 128, 163, ….,571 random number generation (283~571 bits only generated for Key Store)
• AES
– FIPS NIST 197
– Up to 256-bit key
– ECB, CBC, CFB, OFB, CTR, CBC-CS1, CBC-CS2 and CBC-CS3 modes
– CCM mode, GCM mode and GHASH function
– SM4 block cipher algorithm
• SHA
– FIPS NIST 180, 180-2, 180-4
– SHA-160, SHA-224, SHA-256, SHA-384 and SHA-512
– SM3 Cryptographic Hash Algorithm
• ECC
– both prime field GF(p) and binary filed GF(2m)
– Public Key Cryptographic Algorithm SM2 Based on Elliptic Curves
– Curve25519
• RSA
– 1024, 2048, 3072 and 4096 bits
– CRT decryption with 2048, 3072 and 4096 bits
* 詳細規格請參考新唐官網已公開的M2354相關技術文件：https://www.nuvoton.com/products/microc ... 54-series/