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Silicon LabsのMCU PG23を使ってセキュアな低電力エッジIoTデバイスを設計する方法 (Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)

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No.1719 2023. 4. 25
◇Silicon LabsのMCU PG23を使ってセキュアな低電力エッジIoTデバイスを設計する方法
(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)


◇マルツの技術情報
 TOF センサー開発拡張ボードのMCU初期化設定 【LP45:製作事例】
  Silicon LabsのMCU PG23を使ってセキュアな低電力エッジIoTデバイスを設計する方法
(Digi-Key社【アプリケーションラボ】技術解説記事のご紹介)
 
 
 「アプリケーションラボ」は、Digi-Key社のご協力をいただいて、Digi-Key社が公開している新製品や技術情報を日本語でご紹介するWebページです。基礎技術から最新技術まで有益な情報を公開していますので、是非ご活用ください。

 今回は、エッジIoTデバイスのセキュリティを容易に実現できるSilicon Labs社製の32ビットマイコンEFM32PG23について解説した記事をご紹介します。

Silicon LabsのMCU PG23を使ってセキュアな低電力エッジIoTデバイスを設計する方法

 最近は、IoTデバイスもハッキングの対象になることが認識されてきましたが、IoTデバイスのセキュリティは設計者の知識不足やコストの面などから実際に実現するのは難しいと思われています。しかし、半導体メーカーがマイコンにセキュリティ機能を持たせたり、セキュリティ専用チップを開発するなどで、セキュリティを実装する難易度も低下しつつあります。

 IoTデバイスに求められるセキュリティ対策は、間違えてアクセスされたり別のデバイスに置き換えられたりしないように自身の証明書を発行できること、アップデートやデバッグを行う際にプログラムの改ざんができないようにすること、秘密鍵を安全に管理できることなどです。
 

EFM32PG23の内部構成図

 【アプリケーションラボ】の解説記事では、IoTデバイスに求められるセキュリティ要件について解説した後、Silicon Labs社のEFM32PG23シリーズMCUについて特長と使い方などを紹介しています。

 EFM32PG23は、80MHzで動作するARM Cortex-M33コアを採用した32ビットマイコンで、1.71V~3.8Vで動作します。最大512KBのフラッシュ、最大64KB RAMを搭載可能で、Silicon Labs社独自のセキュリティソリューションであるSecure Vaultを実行することができます。Secure Vaultは、Arm社によるPSA Certified Level 3の認定を受けています。

 Secure Vaultは、安全な証明書の発行、物理的複製防止機能(Physical Unclonable Function:PUF)による安全な秘密鍵の管理、高度な改ざんの検出などが可能です。PUFは、システムの電源が切れると消えてしまう秘密鍵を作成するのに使用します。

 EFM32PG23は低消費電力という特徴もあり、EM0(実行モード)、EM1(スリープ)、EM2(ディープスリープ)、EM3(ストップ)、EM4(シャットオフ)という5つの動作モードがあります。80MHz動作のEM0で消費電流は21μA/MHz、EM2で16KバイトのRAMをアクティブにした場合は1.03μA、EM4でRTCを有効にした場合は0.7μAとなっています。

 プログラムの開発には、無償で利用できるSimplicity Studioを使用します。Simplicity Studioは、Silicon Labs社のマイコンを対象にコンパイル/デバッグ/プログラミングを1つのプラットフォームで提供するソフトウェアです。

 GCCコンパイラを搭載したSimplicity IDEを中心に、消費電流を測定できるEnergy Profilerやピンやペリフェラルの設定を行うHardware Configurator、Flash Programmerなど、非常に便利なツール群が充実しています。Silicon Labs社製の8ビットMCUや無線MCUも同一プラットフォームで開発できます。

 初めてEFM32PG23を導入する際には、PG23-PK2504Aという開発ボードが用意されています。512Kバイトのフラッシュと64KバイトのRAMを搭載したEFM32PG23、4×10セグメントLCD、温度/湿度センサ、基準電源、拡張インターフェースなどが搭載されています。

 ここで解説されているデバイスは、マルツオンラインのウェブサイトで購入できますので、是非参考にしてください。

EFM32PG23(64KBフラッシュ、40QFN)
【EFM32PG23B200F64IM40-C】
ARM® Cortex®-M33 Gecko マイクロコントローラ IC 32ビット 80MHz 64KB 40-QFN(5x5)
 単価:¥893 (税込)

EFM32PG23(512KBフラッシュ、48QFN)
【EFM32PG23B310F512IM48-C】
ARM® Cortex®-M33 Gecko マイクロコントローラ IC 32ビット 80MHz 512KB 48-QFN(6x6)
 単価:¥1,366 (税込)

EFM32PG23 PRO KIT
【PG23-PK2504A】
EFM32PG23 Pearl Gecko ARM® Cortex®-M33 MCU 32ビットを搭載した評価用ボードです。 
プログラム開発、実験などができます。
 単価:¥13,991 (税込)


 
【マルツの技術情報】
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TOF センサー開発拡張ボードのMCU初期化設定 【LP45:製作事例】

 TOF センサーの開発機の拡張ボードについて、MCU に初期化のプロセスを追加しました。TMF8801 内部のファームウェアのVersionを確認し、必要に応じてファームウェア更新する初期化に対応しました。 資料のダウンロードはこちらから。

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