Os FPGAs SmartFusion2 SoC de última geração da Microsemi foram concebidos para satisfazer os requisitos críticos de segurança avançada, alta fiabilidade e baixo consumo de energia em aplicações industriais, de defesa, aviação, comunicações e médicas de missão crítica. O SmartFusion2 integra uma arquitetura FPGA baseada em flash inerentemente fiável, um processador ARM® Cortex™-M3 de 166 MHz, aceleradores de processamento de segurança avançados, blocos DSP, SRAM, eNVM e as interfaces de comunicação de alto desempenho exigidas pela indústria, tudo num único chip.
SmartFusion2: Segurança de Projeto e de Dados.
Os recentes ataques a sistemas industriais, de defesa, de aviação, de comunicações e médicos realçaram a necessidade de proteger os sistemas eletrónicos contra a adulteração e manipulação. O SmartFusion2 inclui características de segurança revolucionárias que facilitam a proteção de projetos confidenciais e de alto valor contra adulteração, clonagem, engenharia excessiva, engenharia reversa e falsificação, com um design de proteção de última geração baseado em tecnologia flash não volátil.
O SmartFusion2 oferece as mais avançadas características de design e segurança de dados, começando com um dispositivo robusto que apresenta uma raiz de confiança e capacidade de armazenamento de chaves. Utiliza os recursos líderes do setor de regeneração e recrutamento de funções não clonáveis exclusivamente físicas (PUF) de um SoC FPGA. O SmartFusion2 é também o único SoC FPGA protegido contra ataques de análise diferencial de energia (DPA) utilizando a tecnologia de carteira da Cryptographic Research Incorporated (CRI). Os utilizadores também podem melhorar os aceleradores de processamento criptográfico integrados, incluindo: AES-256 Advanced Encryption Standard (AES), SHA-256 Secure Hash Algorithm (SHA), Elliptic Curve Cryptographic Seeker (ECC) de 384 bits e Non-Deterministic Random Bit Generator (NRBG).
SmartFusion2: Alta Fiabilidade.
As soluções de lógica programável da Microsemi são amplamente utilizadas em aplicações de defesa e aviação devido à sua elevada fiabilidade e imunidade a eventos únicos de perturbação (SEUs), que podem utilizar bits binários para alterar o estado e corromper os dados, causando avarias no hardware. A necessidade de proteção contra os SEUs está também a expandir-se em aplicações industriais e médicas.
Os dispositivos SmartFusion2 são concebidos para cumprir diversas normas da indústria, incluindo a IEC 61508, DO254 e DO178B, e apresentam imunidade ao SEU (Single Event Upset) com falha em tempo de execução zero (FIT). Como benefício adicional, a arquitetura flash FPGA do SmartFusion2 não requer configuração externa, proporcionando um nível extra de segurança, uma vez que os SoC FPGA mantêm a sua configuração mesmo quando a alimentação é desligada, permitindo um desempenho de arranque instantâneo.
O SmartFusion2 é o único SoC FPGA que protege todas as suas memórias SRAM integradas contra erros SEU. Isto é possível graças à proteção SECDED (Single Error Correction, Double Error Detection) nas memórias integradas, como a memória integrada de tarefa única Cortex-M3, os buffers Ethernet, CAN e USB, e é opcional nos controladores de memória DDR.
Estes atributos do produto, para além da arquitetura do dispositivo baseada em memória flash, fazem do SmartFusion2 a solução ideal para as aplicações mais exigentes, como a aviação, que necessita de proteção contra os efeitos nocivos de eventos adversos graves (SEU).
SmartFusion2: Menor Consumo de Energia.
Os FPGAs SmartFusion2 SoC oferecem aos designers um consumo de energia em modo de espera 100 vezes inferior em comparação com os FPGAs equivalentes baseados em SRAM, sem sacrificar o desempenho. O modo de espera Flash*Freeze pode ser iniciado com um único comando. Neste modo, todos os registos e estados da SRAM podem ser preservados, o estado de E/S pode ser configurado e o subsistema de microprocessador (MSS) pode operar, enquanto o relógio de baixa frequência e as E/S associadas aos periféricos do MSS permanecem operacionais. O dispositivo pode entrar e sair do modo Flash*Freeze em aproximadamente 100 microssegundos. Isto é ideal para aplicações de baixo ciclo de trabalho, onde são necessárias breves explosões de atividade, como em rádios de defesa, onde o tamanho, o peso e o consumo de energia são críticos.
SmartFusion2: Informação Técnica
Os SoC FPGA baseados em flash da Microsemi redefinem o baixo consumo de energia com 10 miliwatts (mW) de potência estática por dispositivo de 50K LUT (tabela de consulta), incluindo o processador, sem sacrificar o desempenho. Com o modo de espera Flash*Freeze, o consumo de energia desce para até 1 mW. Isto representa uma redução de aproximadamente 100 vezes no consumo de energia em modo de espera em comparação com outros SoCs FPGA ou FPGAs.
Os dispositivos SmartFusion2 estão disponíveis com uma variedade de densidades, desde 5K a 120K LUTs, bem como memória integrada e múltiplos blocos acumulados para processamento digital de sinais (DSP). As interfaces de alta largura de banda incluem PCI Express (PCIe) com SERDES 5G flexível, bem como controladores de memória com DDR2/DDR3 de alta velocidade e taxa de dados dupla. O dispositivo inclui também um subsistema de microprocessador (MSS) com um processador ARM Cortex-M3 de 166 MHz, 64 KB de eSRAM e 512 KB de eNVM integrados para minimizar o custo total do sistema. O MSS é melhorado com uma macrocélula de sinal (ETM) integrada, uma cache de instruções de 8 KB e periféricos, incluindo uma rede de área de controlador (CAN), Gigabit Ethernet e USB 2.0 de alta velocidade. Os aceleradores de segurança opcionais podem ser utilizados para aplicações de segurança de dados.
Conceção com SmartFusion2:
Os designers de sistemas podem tirar partido do recém-lançado e fácil de utilizar conjunto de ferramentas de software Libero® SoC para conceber dispositivos SmartFusion2. O Libero SoC integra a síntese, depuração e suporte DSP líderes do setor da Synopsys, além da simulação da Mentor Graphics com análise de consumo de energia, análise de temporização e fluxo de design simplificado. O desenvolvimento de firmware está totalmente integrado no SoC Libero, com compilação e depuração disponíveis a partir do GNU, IAR e Keil, e todos os controladores de dispositivos e arranque de periféricos são gerados automaticamente nas seleções do System Builder. O processador ARM Cortex-M3 inclui suporte para sistemas operativos Linux embebidos da EmCraft Systems, FreeRTOS, SAFERTOS e uc/OS-III da Micrium.
