Arm面向物联网可信芯片-CortexM23 M33

Nuvoton’s NuMicro M2351 Cortex M23 MCU 指纹应用设计

1，ARM将ARMV8-A上的TrustZone技术移植到ARMv8-M上。

过去十年来，ARM与全球合作伙伴在全世界已经建立了一个32位系统嵌入式处理器巨大的生态，由于IoT的快速增长的需求，安全功能成为所有嵌入式系统的基础需求，ARM很自然的设计了下一代Cortex-M处理器!

Cortex-M23和Cortex-M33处理器是非常受欢迎的Cortex-M产品系列最新成员。因此，这两个处理器保持了之前的预期特性，例如实时性确定性的中断响应，低功耗，小面积，易于开发和32位性能。安全基础是通过增加TrustZone®技术引入的。这两个处理器拥有如此充满活力的生态系统，将为众多不同细分市场的机会敞开大门。

2，TrustZone for ARMv8-M

TrustZone是新型ARMv8-M处理器的基石。它提供硬件访问控制代码，内存和I/O，同时保留嵌入式应用的要求：实时响应，最小的交换开销，片上资源受限，软件开发简单。ARMv8-M为处理器的操作增加了一个额外的状态，以便既安全又非安全执行状态。这些安全状态与现有的线程和处理程序模式是正交的，因此在安全和非安全两种状态下都具有这两种模式。

两个完整的状态的存在打开了许多新的机会和应用的大门。高价值的固件可以在安全状态下交付，以在非安全应用的系统中使用，同时被完全保护。处于安全状态的代码可用于在软件攻击或不可靠操作之后恢复系统，而非安全方面仍可供数百万目前为Cortex-M编程软件的开发者使用。

TrustZone的设计方式是，所有现有的用户都可以继续在非安全区域进行开发之前。调试和跟踪功能得到增强，使复杂应用程序的开发更加简单，所有的编程都可以完全用C语言完成，就像所有的Cortex-M处理器一样，包括所有的异常处理程序。现有的代码可以很容易地在Cortex-M23和Cortex-M33上重复使用，只需稍作修改即可（如果有的话），例如 MPU设置代码。总体来说，这些特性提高了开发人员的生产力，使他们能够在更短的时间内向市场提供更复杂的解决方案。

3，编程模型

ARM 认为开发人员是嵌入式解决方案中最宝贵的资源，因此，维护熟悉的开发环境是任何新处理器设计的关键考虑因素。借助Cortex-M23和Cortex-M33，通过使TrustZone恢复所有开发人员习惯的传统程序员模型，可以消除创建安全解决方案的复杂性。开发人员习惯于具有两个级别的经典模型，即特权和非特权。今天发布的安全解决方案需要为受信任的资源管理器保留特权级别，然后将所有剩余的软件推送到其他级别。使用Cortex-M33和Cortex-M23时，会插入两个附加状态。用户端恢复到经典模型，安全端现在专门用于可信软件，它分为两个状态。这样的设置为安全解决方案的创新打开了大门，同时安全地保护了用户习惯的程序员模型。

新架构的安全功能涵盖整个系统的多个方面，包括 调试和跟踪功能。Cortex-M23和Cortex-M33上提供调试认证接口，以允许芯片设计人员集成调试认证解决方案，如ARM TrustZone CryptoCell。通过调试验证功能，芯片可以配置为允许全部调试和跟踪，只允许不安全调试和跟踪，或禁用所有调试和跟踪功能。调试功能（例如断点，单步和核心寄存器访问）和跟踪功能（例如指令跟踪，数据跟踪，事件跟踪）的权限级别也可以单独配置。如果仅启用了非安全调试和跟踪，则安全存储器不能被调试器和软件访问

开发人员只能看到非安全的软件操作。硬件防止处理器在执行安全代码期间被暂停（例如，通过单步执行），并且跟踪特征也防止了安全代码的执行信息的任何泄露。因此，安全软件得到充分保护。

由于两个处理器使用ARMv8-M指令集，这是ARMv6-M和ARMv7-M的超集，整个生态系统的迁移呈现相对较少的障碍。正在对软件和工具进行修改，以支持某些寄存器定义中的更改，并且正在更新驱动程序以使用新的内存管理单元，但与具有TrustZone的下一代处理器所带来的新机遇相比，这些任务相当小。

4，Cortex-M23与Cortex-M33

Cortex-M23是具有TrustZone技术的最小巧且最具能源效率的ARM处理器。基于ARMv8-M基准架构，Cortex-M23是具有高效安全要求的受限嵌入式应用的理想处理器。

Cortex-M23是一款两级流水线处理器，体积小巧，支持完整的ARMv8-M基准指令组。该指令集包含大约80条Thumb指令，其中大部分是16位宽，以最大限度地提高代码的紧凑性，但也包括一些可以提高效率的32位指令。支持所有ARMv6-M指令，以确保从Cortex-M0和Cortex-M0 +轻松迁移代码。 ARMv8-M基本指令集中还包含了一些新的指令，以提高条件操作，互斥访问，除法操作和直接移动的性能效率。作为具有TrustZone技术的最紧凑，最节能的ARM处理器，Cortex-M23将实现安全连接的传感器节点的大规模部署成为可能。基于Cortex-M23的低功耗微控制器也将为未来的日常电子产品带来更多的信任，例如家庭安全摄像头或生物认证设备。

Cortex-M33在性能，能源效率，安全性和生产力之间提供最佳平衡。它是第一款基于ARMv8-M架构的全功能处理器，具有TrustZone安全技术和数字信号处理能力。Cortex-M33内核的设计采用了三级流水线。大多数指令在两个完成而复杂的指令需要三个阶段。核心有两个AMBA®5 AHB5接口。 AHB5规范扩展了整个系统的安全性。

文章参考自《Introducing ARM Cortex-M23 and Cortex-M33 Processors with TrustZone for ARMv8-M》