Kompleksowe rozwiązania systemowe IoT od ARM

Na konferencji ARM TechCon, firma ARM przedstawiła obszerne informacje (portfolio) dotyczące swoich produktów i usług, które mają pomóc w prostszym tworzeniu bezpiecznych systemów IoT. Zawierać się w tym mają nowoczesne rdzenie, systemy operacyjne i usługi działające w chmurze (SaaS). Propozycje i rozwiązania te mają wspomóc tworzenie systemów IoT wykorzystujących przetwarzanie w chmurze. Ma to dotyczyć zarówno aplikacji małych, jak i tych bardziej rozbudowanych (high-end), a ponadto być ukierunkowane w stronę innych aplikacji, gdzie energię do pracy pozyskuje się z otoczenia. Rozwój IoT wymaga rozwiązań coraz bardziej efektywniejszych, bezpieczniejszych i skalowalnych, jak podaje Nandan Nayamaplly, dyrektor strategiczny ARM. Aby sprostać tym wymaganiom, w tym także metodom przyśpieszającym tworzenie nowych aplikacji, ARM stworzyło integralne rozwiązania, które mają zapewniać większe bezpieczeństwo każdego elementu systemu IoT. Wśród tych rozwiązań znaleźć można rdzenie CPU, które posiadać mają wbudowaną technologię TrustZone (ochrona wykonywania zadań), a także specjalne magistrale procesorowe, rozszerzające obszar działania TrustZone na pamięć i peryferia. Do tego zaliczyć trzeba także sprzętowe wsparcie dla CryptoCell, które obsługiwać ma bezpieczny rozruch systemu, zarządzanie kluczami, itd. Oprócz nowych rdzeni CPU, firma ARM oferuje także nowe systemy komunikacji radiowej w standardzie 802.15.4, pracujące z napięciami poniżej 1 V, a także wstępnie przygotowany system IP z dedykowanym oprogramowaniem, dla sprawniejszego tworzenia SoC. Portfolio firmy ARM dotyczące projektowania nowych systemów IoT, zostało zapoczątkowane przez dwa nowe rdzenie, oparte na architekturze ARMv8-M. Mowa tu o: M23 i M33.

• M33 ma być układem 32-bitowym z wbudowaną technologią TrustZone o rozszerzeniami DSP i FPU, o ogólnym przeznaczeniu. Zawarto tu również ko-procesor, stanowiący interfejs, zapewniający sprawną komunikację pomiędzy elementami sprzętowymi gotowego układu.
• M23 jest z kolei prostszym układem, mającym znaleźć swoje miejsce głównie w urządzeniach o małym zużyciu energii. Także posiadać ma wsparcie technologii TrustZone. Jest jednak o 75% mniejszym bratem M33 i zużywać ma o 50% mniej energii niż on.

Jak wspomnieliśmy, same rdzenie to nie jedyna nowość, jaką ARM oferuje. Ważnym elementem są interfejsy, które rozszerzać mają możliwości TrustZone na pozostałe elementy gotowych układów. Magistrala CoreLink SIE-200 ma stanowić ważne rozszerzenie dla rdzeni ARMv8-M, współpracując z AHB5. Połączenie tych rozwiązań ma stanowić mocny punkt nowych rozwiązań, izolując część zabezpieczoną od niezabezpieczonej. Jest to też połączenie konfigurowalne, dzięki czemu może dogodnie wpasować się w różne wymagania stawiane architekturom, dostosowanym pod konkretne aplikacje. Magistrala ta wykorzystywać ma protokół AMBA. Lecz ARM postanowiło pójść też nieco dalej, niż tylko rdzenie. Ich nowe IoT POP IP tworzy układy referencyjne, które stanowić mogą wytyczne dla projektantów, łącząc części sprzętowe (fizyczne rdzenie IP) z metodologią, dzięki której chce się osiągnąć między innym odpowiedni profil energetyczny tworzonych aplikacji. ARM opracowało także podsystemowy system IP CoreLink SSE-200, które stworzono w oparciu o M33 i CryptoCell. Ten podsystem integruje w sobie obsługę pamięci, peryferii, wspomnianego radia, to pracy z takimi standardami jak: Bluetooth, ZigBee i Thread. Ma posiadać też wsparcie oprogramowania, skrojonego do potrzeb konkretnego projektu, zawierając wsparcie systemu operacyjnego, protokołu stosu dla obsługi radia, programowych rozwiązań bezpieczeństwa, sterowników, a także obsługę funkcji zarządzania energią. To kompleksowe rozwiązane, które może zostać także zaimplementowane w układach FPGA, dla szybszego prototypowania. Nad tym wszystkim znaleźć będzie można jeszcze jeden aspekt, proponowany przez ARM. Mowa tu o przetwarzaniu w chmurze, jako elementu systemu „oprogramowania jako usługi” (SaaS). Wbudowanie chmury ma dać kolejne korzyści, w tym: bezpieczeństwo oraz możliwość wykonywania stosowanych aktualizacji, zarówno na etapie produkcji, jak i po wprowadzeniu produktu na rynek. Usługi takie mają zapewniać bezpieczną komunikację z urządzeniami IoT. Mowa tu nie tylko o procesach związanymi z utrzymywaniem produktu, ale pozwolą na sprawniejsze przekazywanie danych, także do kolejnych usług w chmurze. To ma pozwolić na sprawniejszą interakcję użytkownika z całym systemem i danymi, jakie system ma posiadać. Jak podaje pan Nayampally, nowe rozwiązania chmurowe ARM (mbed Cloud), mogą być wykorzystywane z niemal dowolnymi układami, o różnej architekturze i z dowolnymi usługami sieciowymi (chmurą). To pozwoli na lepszą integrację rozwiązań IoT, w jedne zwarty system. Kompletność rozwiązań ARM ma być czymś niezwykłym w branży przemysłowej, jak mówi SteveHoffenberg, dyrektor technologii IoT i systemów wbudowanych w VDC Research. „Mając bezpieczne środowisko na poziomie poszczególnych chipów, da twórcom odpowiednie środki do tworzenia nowoczesnych i bezpiecznych rozwiązań”. Jednak jak podaje, na podobne pomysły wpadła też firma Microchip, pokazując swoje nowe procesory wspierające AWS. Miał to być przykład współpracy pomiędzy twórcami układów scalonych, a dostawcami usług chmurowych. Jednak ARM posiada silną pozycję, a proponowane przez nich rozwiązania mają wiele zalet. Skalowalność i możliwość dostosowania się pod konkretne potrzeby, już na poziomie układu scalonego, podłączając się pod chmurę już na tym poziomie w sposób bezpieczny, to wielkie zalety tego systemu, pozwalające na tworzenie kompleksowych rozwiązań. Jednakże to z kolei pociągać ma za sobą pewne niedogodności dla usługodawców chmur, gdyż będą musieli oni zapewne tworzyć tzw. agentów, pod konkretne rodziny i układy procesorów. Jednakże wspomniany CoreLink SSE-200 może pomóc w wyeliminowaniu tej niedogodności. Pierwsze układy, M23 i M33 mają pojawić się na dniach, podobnie jak dedykowany dla nich system operacyjny OS5. Pierwszych aplikacji, opartych na nowych technologiach i rozwiązaniach, możemy się spodziewać w pierwszym kwartale przyszłego roku (2017). fot. © ARM