智能家居設(shè)備應(yīng)用性及安全性需求越來越高

根據(jù)孫超的介紹，本次重點(diǎn)分享的NFC和安全芯片，均屬于ST的Connected Security產(chǎn)品線。該產(chǎn)品線主要有EEPROM、NFC產(chǎn)品系列ST25、安全芯片STSAFE-A，以及基于蜂窩網(wǎng)絡(luò)的ST4SIM四大系列。96gesmc

孫超認(rèn)為，NFC和安全芯片在智能家居領(lǐng)域?qū)⒂泻芎玫陌l(fā)展。“隨著越來越多聯(lián)網(wǎng)設(shè)備走進(jìn)家庭，用戶對設(shè)備的應(yīng)用性及安全性的需求也越來越高。比如，日常生活中有很多需要聯(lián)網(wǎng)的IoT設(shè)備，我們希望能夠輕松地把這些設(shè)備接入網(wǎng)關(guān)；還有一些帶有隱私信息的設(shè)備，包括智能門鎖、智能監(jiān)控等，它們在接入智能網(wǎng)絡(luò)時需要身份認(rèn)證。”96gesmc

• 智能手機(jī)帶動了更多NFC需求

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NFC是一個便捷可靠的無線互聯(lián)技術(shù)，其優(yōu)勢可總結(jié)為以下三點(diǎn)：第一，NFC能夠提升用戶的體驗(yàn)。典型的例子是移動支付，在支持NFC功能的設(shè)備上開通NFC支付，無需解鎖設(shè)備即可完成移動支付，可帶來更好的公交和地鐵出行體驗(yàn)。第二，從技術(shù)角度而言，NFC基于RFID技術(shù)，NFC在標(biāo)簽側(cè)可做到無源，適合應(yīng)用在不方便供電的設(shè)備中，比如耗材的防偽識別、NFC商品標(biāo)簽等。第三，NFC設(shè)備還包括主動端、有源端，即讀寫器(讀寫器有讀寫模式、點(diǎn)對點(diǎn)通信模式、卡片模擬模式、無線充電模式，其中無線充電模式是近年來NFC論壇定義的新型NFC讀寫器工作模式)。第四，互操作性，NFC已經(jīng)具備成熟的標(biāo)準(zhǔn)化成體系。96gesmc

隨著手機(jī)端對NFC的支持率越來越高，設(shè)備制造商也面臨著更多的機(jī)遇。比如，現(xiàn)在由于許多手機(jī)都有集成NFC功能，通過手機(jī)可與其他NFC設(shè)備互動。96gesmc

• 硬件加密芯片的需求也越來越大

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除了NFC之外，安全芯片的發(fā)展也值得關(guān)注。隨著聯(lián)網(wǎng)設(shè)備越來越多，安全威脅也越來越多，其中涉及到設(shè)備身份識別、克隆或偽造風(fēng)險，以及數(shù)據(jù)安全風(fēng)險等，所以硬件加密芯片的需求也越來越大。96gesmc

從安全的維度出發(fā)，開發(fā)者在設(shè)計產(chǎn)品或者方案時，需根據(jù)產(chǎn)品對安全級別的等級要求，去選擇合理的安全方案。ST的產(chǎn)品支持從低到高的所有安全等級的應(yīng)用——NFC ST25可以滿足低價值或安全等級要求不高的場景，比如耗材防偽識別、品牌保護(hù)等場景；在需要軟加密的場景中，可選擇STM32H5或者U5系列的安全MCU；在安全要求更高的場景中，可以選用硬加密的安全芯片ST4SIM。96gesmc

• NFC和安全芯片在智能家居領(lǐng)域的應(yīng)用空間

NFC和安全芯片在智能家居領(lǐng)域又有怎樣的表現(xiàn)？96gesmc

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首先看NFC的部分，該技術(shù)主要可按照應(yīng)用類別來分：第一是身份識別，包括智能門鎖應(yīng)用、電子防偽標(biāo)簽、咖啡機(jī)/空氣凈化器/凈水器濾芯等耗材；第二是與手機(jī)做互動，設(shè)備與手機(jī)做藍(lán)牙的配對、投屏等；第三是借助NFC來操作、控制各種設(shè)備，比如操聯(lián)網(wǎng)的家電、智能儀表等設(shè)備，即使該類產(chǎn)品沒有人機(jī)交互界面，也可通過NFC和手機(jī)來傳遞來自主網(wǎng)的信息。近幾年，一些大廠已經(jīng)普遍在設(shè)備中集成NFC標(biāo)簽觸發(fā)功能，比如鴻蒙智聯(lián)生態(tài)的家用健身器材上都有NFC標(biāo)簽，手機(jī)碰一下該標(biāo)簽會彈出對應(yīng)APP的界面。96gesmc

在安全芯片部分主要有三個應(yīng)用場景：第一，對設(shè)備去做身份的健全；第二，在初期的建立安全數(shù)據(jù)鏈接的握手階段，通過安全芯片實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的握手及密鑰的交付；第三，安全芯片也具備一定的存儲空間，用來存儲私鑰、加密信息等數(shù)據(jù)。96gesmc

ST可提供完整的NFC及安全芯片方案

在下一環(huán)節(jié)，孫超主要圍繞ST的NFC和安全芯片在智能家居中的典型應(yīng)用案例做介紹。96gesmc

• ST25 NFC應(yīng)用案例分析

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首先是NFC系列產(chǎn)品在品牌保護(hù)方面的應(yīng)用。這樣的方案基于ST25 NFC的功能，又被稱之為增強(qiáng)式ANDEF功能。“我們定義了基于NFC論壇ANDEF模式的增強(qiáng)式ANDEF數(shù)據(jù)串。我們把這個數(shù)據(jù)存到一個標(biāo)簽中，當(dāng)用戶用手機(jī)去讀產(chǎn)品上的標(biāo)簽時，手機(jī)會自動打開該產(chǎn)品的網(wǎng)址，該網(wǎng)址附帶自定義的字符串，用戶把信息上傳到云端服務(wù)器后，可實(shí)現(xiàn)該產(chǎn)品的防偽碼的校驗(yàn)。目前，該產(chǎn)品在空氣凈化器、打印機(jī)墨盒、家用凈水器上均有較好的應(yīng)用。”孫超稱。96gesmc

另一應(yīng)用也通過NFC來實(shí)現(xiàn)——利用手機(jī)幫助不方便聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備加入Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，其中有一個Handover(切換或移交)的過程，智能手機(jī)充當(dāng)無線接入點(diǎn)和設(shè)備之間的中介，這種方式快速易用、無需用戶界面、無需靠近設(shè)備。96gesmc

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同時，孫超還播放了一個Demo演示視頻，在該視頻中可以看到有一個帶有NFC標(biāo)簽的路由器，一塊藍(lán)色的開發(fā)板，以及一部智能手機(jī)，該Demo用來模擬IoT設(shè)備聯(lián)網(wǎng)的過程。當(dāng)開發(fā)板上的綠燈閃爍時，代表還沒有接入網(wǎng)絡(luò)，當(dāng)手機(jī)依次觸碰路由器和開發(fā)板后，開發(fā)板上的綠燈常亮，代表已成功接入網(wǎng)絡(luò)。孫超解釋說：“當(dāng)手機(jī)觸碰路由器上的標(biāo)簽時，就已經(jīng)把路由器的SSID讀到了手機(jī)中，我們再用手機(jī)觸碰一下設(shè)備端的動態(tài)標(biāo)簽，這一就能把主網(wǎng)信息寫進(jìn)去，幫助設(shè)備自動聯(lián)網(wǎng)。”96gesmc

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此外，針對Matter和Thread網(wǎng)絡(luò)部分，ST也有一些NFC方案，用來提升用戶的設(shè)備體驗(yàn)。對此，孫超演示了一個溫控器的Demo，溫控器上加入了一個NFC雙界面標(biāo)簽，可幫助Thread節(jié)點(diǎn)設(shè)備加入邊界路由。其技術(shù)原理與用手機(jī)傳遞Wi-Fi的組網(wǎng)信息類似，但不同的是，手機(jī)是通過Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)連到邊界路由上，該Demo是手機(jī)先觸碰設(shè)備端讀取信息，然后再通過手機(jī)把設(shè)備端信息上傳到控制器端，相當(dāng)于對設(shè)備做了一個注冊，設(shè)備可直接通過Thread或者LORA，甚至藍(lán)牙連接并完成組網(wǎng)的過程。96gesmc

采用NFC技術(shù)來實(shí)現(xiàn)這一過程還有一個優(yōu)勢，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)處于連接狀態(tài)卻遇到網(wǎng)絡(luò)斷連時，這類方案還能通過手機(jī)端直接與用戶做交互，仍然可以讀或?qū)憛?shù)。孫超還補(bǔ)充表示，圍繞整個智能家居領(lǐng)域，ST做了很多NFC Demo方案，并錄制了很多視頻，這些視頻有在B站上發(fā)布。在B站搜索“ST25-NFC”，就能看到所有的視頻。96gesmc

• STSAFE應(yīng)用案例分析

“ST在安全芯片產(chǎn)品(STSAFE)方面也有諸多布局，大家可以把理解它成一個安全的MCU，它里面存儲了加密的公鑰和私鑰。私鑰在安全區(qū)域永遠(yuǎn)無法被讀取，為了驗(yàn)證公鑰的真實(shí)性，我們還采用了根證書的方式，相當(dāng)于證書嵌套的方式。這種芯片對于開發(fā)者而言是交鑰匙的解決方案，大家無需深入了解一些安全機(jī)制，只需知道怎么用它，就能夠保證產(chǎn)品的安全性。”孫超如此介紹ST在安全芯片方面的信息。96gesmc

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據(jù)了解，ST的STSAFE-A110通過了CC EAL5+級別的認(rèn)證，它主要的應(yīng)用場景包括了認(rèn)證、健全這類場景，比如電動工具電池的案例，把安全芯片內(nèi)置在電池中，當(dāng)電池被裝到工具上時，它會對工具的主控、對電池內(nèi)部的證書做健全。另一個場景是幫助攝像頭等聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，在前期建立加密安全鏈路的握手階段，通過安全芯片來實(shí)現(xiàn)鏈路建立握手認(rèn)證。96gesmc

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安全芯片比較有市場確定性的應(yīng)用是Qi無線充。從Qi 1.3規(guī)范開始就加入了設(shè)備安全健全，Qi認(rèn)證產(chǎn)品需通過兼容性和安全測試。同時，ST也是WPC(Wireless Power Consortium，無線充電聯(lián)盟)指定的幾家安全芯片供應(yīng)商之一。“無線充電發(fā)射端設(shè)備如果沒有經(jīng)過WTC的Qi認(rèn)證，其發(fā)射功率會被限制在5瓦之內(nèi)。只有通過了Qi認(rèn)證的發(fā)射端設(shè)備，才能以超過5W的功率來為設(shè)備進(jìn)行充電。預(yù)計今年6月，WTC將發(fā)布Qi 2.0規(guī)范，Qi V2.0認(rèn)證中增加了由Magesafe為基準(zhǔn)優(yōu)化的MPP協(xié)議。96gesmc

WTC還主導(dǎo)了一個新應(yīng)用——Ki Cordless Kitchen，這是一個大功率無線供電的應(yīng)用，它的功率最高可達(dá)到2.2kW，這樣高功率的無線充電應(yīng)用，很可能是未來家用充電的趨勢，只需把電器放在某一個區(qū)域，就可以實(shí)現(xiàn)無線充電。96gesmc

• NFC+STSAFE方案介紹

在NFC+STSAFE的方案中，能量傳輸?shù)牟糠只赒i的技術(shù)，其頻率大概為100多kHz。該方案能使用到NFC和安全芯片，其對安全芯片的要求與普通的Qi無線充電要求一樣，滿足設(shè)備之間的健全和認(rèn)證。而NFC在該方中幫助設(shè)備之間做數(shù)據(jù)通信，因?yàn)镼i雖然具備數(shù)據(jù)通信的能力，數(shù)據(jù)通信的頻率只有100多KHz。對此，ST做了一個Demo設(shè)計方案，利用NFC在發(fā)射和接收設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。96gesmc

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總而言之，ST擁有完整一站式選型的NFC產(chǎn)品線，包括了NFC的標(biāo)簽，動態(tài)標(biāo)簽等，可提供所有與NFC相關(guān)器件類型。同時，ST也有一系列STSAFE安全芯片產(chǎn)品，這些產(chǎn)品主要通過-A、-J和-TPM的尾綴來進(jìn)行區(qū)分，后兩類尾綴的安全芯片更適合專門的應(yīng)用場景，比如支付、數(shù)字鑰匙等特殊應(yīng)用。96gesmc

孫超透露稱，針對安全芯片，當(dāng)供貨需求達(dá)到一定體量之后，ST可提供客戶定制化服務(wù)。ST內(nèi)部有一個安全工廠，可為客戶定制芯片，燒錄客戶定制化的信息。96gesmc

NFC與安全芯片也能應(yīng)用于穿戴設(shè)備

在演講的最后部分，孫超還介紹了與穿戴設(shè)備相關(guān)的信息，主要是NFC去做小型設(shè)備充電的應(yīng)用方案。96gesmc

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在過去一年里，ST新增許多成功案例，這些應(yīng)用案例主要分為兩個方向：一個是智能指環(huán)、智能耳機(jī)、智能眼鏡等穿戴類產(chǎn)品，另一個是基于NFC技術(shù)的無源、非接觸式供電的場景，比如無源掛鎖、電子貨架標(biāo)簽等等。96gesmc

與Qi無線充電相比，NFC無線充電具備以下特點(diǎn)：1.它可以做到非常小型化；2.它的功率也比較小，只適合小的電池容量、小功率充電的場景。96gesmc