ST完整软硬件布局 打造效能与安全兼具物联网系统

 意法半导体台湾CSMM部门经理黄镫谊。DIGITIMES摄

物联网被视为智能化系统的核心架构，对企业的数码转型至关重要。ST长期深耕物联网领域，已累积庞大的专业经验与技术能量，为协助系统业者打造高效能物联网网安防御机制，日前举办的「安全物联网研讨会」，聚焦于物联网的技术发展趋势与解决方案，并深入探讨如何因应场域需求，建构高效能系统，提高平台的安全性和可用性。

文晔科技行销处资深经理林文瀚在致词时表示，物联网发展多年，已成为产业升级的关键驱动力，不过要打造效功能与便利兼具的物联网系统，必须有低耗电端点控制器、线上通讯模块、精准传感器、完善网安防御机制等众多要件同时到位，方能建构稳定运作的物联网，此研讨会即是针对设备与系统商量身打造，希望借此协助各领域客户加速产品开发时程。

文晔科技行销处资深经理林文瀚。DIGITIMES摄

完善NFC/RFID产品策略 全面优化物联网效益

近年物联网在各垂直产业加速普及，其安全性也渐受场域业者重视，ST台湾CSMM部门经理黄镫谊在「物联网进阶的设计和方案」议题中指出，物联网安全性数码世界的重要性日增。从架构运作层面来看，物联网系统是透过终端传感器撷取大量高机敏性数据，再经由有线或无线的闸道器将数据传输致上层云端，与现在常见的电子系统不同，物联网架构的终端除了电子设备外，也包括各种非电子产品，因此可应用于建筑家庭、制造、医疗、物流仓储、教育与农业等场域。

由于数据数量庞大且多为个人隐私或企业组织机密，因此必须让终端设备拥有各自的独特身份识别，协助系统快速识别数据所属之处，并高度重视传输的完整性、安全性，避免数据被窃取或篡改。除此之外，为了提升可用性，此一传输机制还必须纳入成本、易使用与低耗电考量，就此来看，NFC/RFID会是物联网再多数应用场域的最佳选择。

黄镫谊接着表示，NFC是已然普及无线通讯技术，具备安全短距离、低数据与低功耗特色，相较于蓝牙、Wi-Fi等通讯标准，NFC短距离安全传输优势可确保信息不被****，并能大幅降低网安疑虑。

NFC／RFID架构由电子标签（Tag）与读写器（Reader）组成，电子标签又分为被动式标签与动态标签，前者主要用于消费性产品、电子票券、游戏、资产追踪…等，动态标签则多以工业控制、智能灯具、智能仪表、健康照护等场域为主，两者最大不同是被动式电子标签是被动感应，标签内仅有线圈，无须电力驱动，动态标签则须与MCU整合发出信号，因此需要一定的电力驱动，不过耗电量相当低，无论是被动式或主动式电子标签，都需与读写器连结传输数据，进而完成各种智能化应用。

有监于近年NFC／RFID的应用逐渐扩大，已从的物件识别延伸至电子支付。为了让创新应用有规范可循，NFC   Forum制定出统一标准的数据交换格式–NDEF规范，在此规范下，只要设备内建NDEF格式，无需开发上层应用软件的状态下就能透过NDEF的电子标签交换数据，大幅优化系统开发时程与使用体验，例如打印机厂商将产品信息写入贴附在打印机的NDEF电子标签上，维修单位可透过读写器读取数据，借此快速识别产品真伪。

ST深耕NFC／RFID多年，已建立起完整生态系，其产品涵盖各种认证标准与应用层面，被动式电子标签的ST25TV、ST25TA与动态标签的ST25DV-I2C、ST25DV-PWM均符合NFC  Forum规范，可用于iOS与Android app两大手机操作系统；而ST25R3911B、ST25R3916B读取器除了NFC  Forum的相关软件之外，也可使用RFAL与Linux软件。

黄镫谊紧接着介绍ST的NFC／RFID产品线。从产品分类来看，ST的NFC／RFID电子标签部分，可区分为ISO  14443、ISO 15693两大标准产品，其中ST25TV支持ISO15693和NFC Type  5协定，可实现高达53Kbps的通讯速度。该芯片内建EEPROM存储器，容量从512b到64Kb不等，可保留数据长达60年，并进行10万次读写。ST25TV还提供了增强的NDEF  TruST25数码签章功能，确保数据的安全性和完整性，并具备64位元口令和24位元UTC功能，可用于数据保护和时间纪录。

每个芯片都有唯一的UID，用于标识不同的芯片。此外，ST25TV还具备防篡改功能，可以侦测任何对芯片的物理攻击或篡改。ST25TV02KC   更可以支持NDEF自动延展格式，将电子标签（Tag）的ID、电子签章、防拆信息等不需要App而自动传送到云端认证，可在各种安全物联网应用中使用。

动态标签部分，黄镫谊特别介绍ST25DV-I2C  EVO，此系列芯片同样支持ISO15693、NFC Type  5协定与高达53kbps的通讯速度。芯片内建的256位元组缓冲区和EEPROM存储器，其容量范围从4Kb到64Kb，可保留数据长达40年与100万次读写。ST25DV-I2C  EVO具备快速传输模式，可加快数据传输速度。具备64位元口令、能量收集（E-Harvesting）、RF侦测和唯一识别码（UID）功能。

ST25DV-I2C  EVO设计有I2C  1MHz界面，每次写入16位元组页，并适用于1.8V至5.5V的电压范围，此产品提供了多种封装选项，包括SO8、TSSOP8、FPN8、FPN12和WLCSP10。将动态标签和控制器结合可以开发出与手机运用的创新下一代产品，例如将ST25DV-I2C使用在FlashU盘上，可以藉由手机上的生物识别预先认证，再透过ST25DV-I2C将FlashU盘上锁或解锁，达到数据保护的目的，而且节省在FlashU盘上安装生物识别芯片的成本。

ST25R   系列NFC读写器支持多种标准协定，如ISO14443-A/B、Felica、ISO15693和ISO18092，适用多种应用场景。除了读写功能外，还可进行点对点通讯（P2P）和卡片模拟（Card   Emulation），符合金融和支付产业的EMVco和PBOC标准。具有主动波形塑形、自动天线调谐、动态功率输出和多天线支持等功能，确保在不同环境下获得稳定可靠的性能。

通讯速率高达10Mbps的SPI界面和3.4Mbps的I2C界面，工作电压范围为2.4V至5.5V，功耗范围为1.6W至0.5W。提供WF   32引脚QFN和WLCSP-36封装选项，以满足不同的设计需求。ST25R系列NFC读写器广泛被应用在POS付款系统、门锁、车用电子锁等应用，其安全可靠性已受到市场认可。

除了物件识别和电子支付等已普及的应用外，由于NFC/RFID具有独特的能量传输特性，NFC  Forum已制定了相应的无线充电标准，由于功率较低，此功能主要针对小型周边设备。NFC  Forum定义的NFC/RFID无线充电架构包括接收端的Listener（WLC-L）和****端的Poller（WLC-P），可透过NDEF标准交换数据，传输方式分为Static和Negotiated两种。

Static模式下的最大传输功率为100mW，   Negotiated模式则有0.25W、0.5W、0.75W和1W等四个传输等级。未来的应用将以随身耳机、智能手表、传感设备、智能戒指和数码设备配件为主。目前，ST已经推出了WLC-Poller和WLC-Listener两种NFC／RFID无线充电开发板，协助客户快速完成产品设计。

在安全物联网的应用，随着连接到网络商品被黑客攻击的事件与日俱增，如果需要更高层级的应用，ST也提供了具有Common  Criteria  EAL5以上等级的安全认证的STSAFE-A110安全芯片，将私钥、公钥、凭证在芯片出厂前，在ST经过安全认证的工厂烧录，且芯片具有防止芯片逆向工程的功能，可以防止黑客利用逆向工程窃取私钥。

另外，STSAFE-A110亦支持亚马逊的AWS、微软的Azure或其他私有云端认证，在一些数码家庭、工业安全物联网应用上，便于设计开发产品。另外，如果产品有使用线上移动的方案而需要嵌入式SIM卡，ST也有ST4SIM200系列产品，可以应用在工业、车联网、M2M及各种3G、4G、5G、NB-IoT等线上物联网上，提供安全稳定的连结及数据传输。

总结来看，ST在安全物联网的应用，无论是电子类或非电子类，从产品包装、设计、研发、生产到售后服务，都可提供方便、安全、低功耗、节省成本的一站式完整方案。

软硬兼具打造开发环境 落实智能化应用愿景

NFC的应用多元，产业电脑大厂研华就采用了ST的产品，打造出EPD解决方案。研华台湾区业务处锺翊达表示，电子纸的环境友善、双稳态、反射式技术三大特色，可在协助场域业者减少人力物力成本、提升工作效率的同时，达到环保节能需求。以EPD-230设备为例，此产品配备3个LED灯与按钮，可提供多种人机互动设计，其中LED可作为指示器，按钮可协助使用者查看不同的页面信息。

研华的EPD解决方案已有多个成功案例，例如航空公司以EPD-210为VIP客户制作行李牌，显示登机信息等,   在无源情况下依旧可以显示信息，此外13.3寸与31.2寸电子纸装置，在城市、工厂、建筑、物流仓储、医疗照护等场域，也都有成功案例，例如研华林口总部的接驳车站牌，就利用EPD解决方案打造出候车信息系统，优化搭乘体验。

ST台湾CSMM部门技术行销经理吴祥民在「ST25  NFC and STSAFE安全元件使用案例」演讲中，特别指出STSAFE-A110安全元件已通过Common Criteria  EAL5+安全认证，可提供身份认证和数据保护服务等服务。  STSAFE-A110的典型应用包括耗材、配件或电动工具电池等产品的品牌保护和控制耗材使用数量，以及在连接设备的安全性上可以验证设备是否正品或其浏览权限，  确保交换数据的机密性和完整性或确保嵌入式韧体的完整性。

继安全性设计后，ST台湾CS部门专案经理李庆嘉紧接着介绍ST25的天线设计。他指出ST在天线设计领域拥有丰富的专业知识，已针对不同标准和应用场域设计出最佳化的天线架构，为了协助设备制造商快速开发产品，ST提供了ST25R3916设计工具和验证建议，开发者只需输入天线的尺寸参数，例如长宽、距离、厚度和相关参数，即可自动计算对应的天线电感值，进而方便评估天线的设计。

此外，市场上也有专业仪器可用于验证。对于NFC天线设计，李庆嘉介绍了六个步骤，包括需求厘清、天线空间评估、天线设计、信号量测和模拟、天线匹配线路模拟，以及最终的验证和最佳化调整。工程师可参考ST提供的AN2866、AN5276、AN5240等多个参考设计文件，有助于缩短产品开发周期。

NFC／RFID与MCU的两大关键零组件的整合，可协助工程师开发各种智能化设备，ST台湾GPM部门技术行销经理张世昌在「STM32一站式服务方案」简报中表示，STM32做为MCU领域领导品牌，整体布局非常完整，其中包括针对不同需求设计的16种通用型产品、3款具备无线传输功能的MCU与1款MPU。除了产品线之外，硬件方面ST提供了STM32  Nucleo、探索套件、评估板及STM32 Nucleo 扩充套件等硬件评估工具与来自第三方合作夥伴的开发板。

软件方面则有包含STM32Cube免费的生态系统提供使用者从系统开发到产品释出期间的协助  , 如STM32CubeMX，STM32CubeIDE , STM32Cube Programmer , STM32Cube  Monitor等。另外 , 针对不同产品应用上也提供了免费开发软件 , 如人机界面开发TouchGFX、马达控制  MCSDK等工具来提供此类应用上的设计协助。

至于目前产业界高度重视的网安保护，STM32从系统层面的存储器保护、加解密验证、产品平台认证和代码隔离四大设计上的需求提供不同的软硬件协助，运用上述完善的安全设计元素，将可一次满足产品业者的网安保护需求，降低产品开发门槛，提供以STM32  Trust信任为基础的一站式多元解决方案。

从「安全物联网研讨会」的专业演讲与热烈互动可看出，市场对物联网效能、安全性的重视已愈来愈高，未来ST将深耕此领域，以专业经验和技术能量持续优化产品布局，协助客户建构效能与安全间距物联网机制，抢攻庞大智能化商机。