闲聊Host和HSM通信方式--英飞凌、瑞萨MCU

1.概要

  在Evita Full等级下的HSM通常包含了一个独立cpu,因此在这个背景下讨论Host与Hsm的通信,其实也就是讨论核间通信机制。

  常见的通信方式有mailbox、共享内存;AUTOSAR OS提供了IOC的实现。这里我们用不到IOC,为啥?因为本身给HSM的Flash空间就小,再加上任务单一,如果再裁剪一个OS上去,反而成本增加并且有点大材小用。所以,今天就讲讲mailbox和共享内存的方式。

  Host和Hsm的核间通信机制需要数据的安全、完整,因此在做软件设计时,我们要充分运用芯片本身的特性做好顶层设计。

2.共享内存(Tricore 和 Renesas)

  英飞凌TC3xx系列和瑞萨的RH850-F1KM系列的HSM算是座舱域、智驾域的老熟人了,所以我们针对这些片子来分享通信方式。

  英飞凌TC3xx,在之前对其深度解析英飞凌TC3xx-TC3xx HSM启动流程、通信机制分析时我们聊过小数据的通信方式,通过Communication Unit之间进行通信,相关寄存器为HT2HSMF、HT2HSMS、HSM2HTF、HSM2HTS等等;其中后缀带F的为标志位通知,用于HSM、Host之间的标志位交流,比如说HSM_Ready\AES_DECRY\TRNG_GEN等等;而带S后缀的则用于表征状态,例如reset类型、内容有效性等,这在手册中有详细定义。

  从上面我们可以看到,寄存器仅仅只有F、S用于通信,且S后缀的有明确定义,reserved的bit位只有20个,根本无法保证例如SecOC报文的待验签数据的传输,以及MAC值的返回。所以它们之间的通信使用的还是共享内存。

  瑞萨的F1KM和英飞凌类似,而且我发现这俩寄存器命名都非常一致,例如ICU2PES、PE2ICUS等等,怀疑这俩货当时应该是同一家客户的定制需求,设计完了之后出来卖的。闲话少扯,既然这俩货差不多,通信机制都是使用共享内存,为啥?手册这么说的。

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  使用共享内存,就对一段RAM空间定义一个数据结构,该数据结构包含私有协议的版本号、发送接收通道大小、错误标识等等,Demo如下:

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  共享内存有不同实现方式,这里介绍ring buffer的机制,利用writeIdx和ReadIdx完成对发送和接收通道的写和读。具体原理如下:

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      Host往发送通道写入数据前,首先检查writeIdx和readIdx的差值,为简单起见,一个通道一次只能放入一个job,因此这个差值如果大于1,则说明当前通道已经满了且HSM还有读取,此时需要等待hsm读取完毕后再进行写入。

  这种方式主要存在的问题在于内存的访问权限设计,必须通过MPU进行权限分配,在逻辑上存在被篡改的信息安全漏洞风险,试想在启动阶段被攻入,现在可能还觉得不可能,但是随着技术的发展,只要有漏洞,个人认为都是可以被攻破的。

3.Mailbox

  Mailbox借鉴英飞凌Communication Unit的寄存器通信方式,为每个寄存器设置各自的权限。示例如下:

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      Host侧将待校验或者加解密的数据写入Mailbox的write register,在硬件设计中,mailbox会自动将数据推入对外不可见的FIFO,并通过另一个寄存器表征此时FIFO里有数据;然后mailbox可以通过中断通知HSM CPU,或者HSM CPU一直去轮询标志位;通过这种方式,需要首先定好FIFO里的软件数据结构,例如通讯协议版本号、数据长度、是否为最后一帧数据等等;这种方式由于FIFO对外的透明性,一定程度上可以规避信息安全风险。

4.小结

  以上,我们简单描述了共享内存和mailbox的通信方式,现目前市面上共享内存使用居多,这就需要软件去设计ring buffer或者其他通信机制;mailbox这种方式可以由硬件实现,软件去配置即可。这篇文章讲得比较浅显,应该还有更方便快捷安全的方法,期待大家的讨论。

HSM286X系列二极管是一种高性能肖特基势垒二极管,特别适用于高频微波应用领域。这种类型的二极管因其低结电容、快速恢复时间高频率响应特性而闻名,在测试微波信号方面具有独特的优势。 ### HSM286X二极管在微波信号测试中的应用场景 #### 1. 混频器(Mixer) 混频器是无线通信系统中最基本也是最重要的组件之一,它能够将两个输入频率合成一个新的输出频率(通常是两者的差值)。由于HSM286X拥有非常小的寄生效应以及良好的非线性特征,这使得它们成为制造高效能混频器的理想选择。 #### 2. 探测器(Detector) 作为探测元件时,这类高速开关器件可以检测射频能量并转换成直流电压水平,进而用于功率测量等任务。此外,当涉及到复杂调制方案下的包络检波操作时也同样适用。 #### 3. 开关(Switching Applications) 利用其优异的速度性能特点,HSM286X还可以构建出高效的RF/IF切换电路。例如,在雷达收发模块中负责迅速切断或连接天线端口;又或是构成多位移相器阵列内的关键单元,实现对电磁波传播方向的有效控制。 总结来说,HSM286X系列肖特基二极管凭借出色的电气参数表现及物理结构设计,在各类涉及毫米级乃至亚毫米级别的高频段内都展现出了卓越的工作效能,并广泛应用于5G通讯基站建设、卫星地球站链路维护等多个前沿科技领域之中。
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