無處不在的網絡連接日益迫使工程師面對和解決廣泛的技術安全和可靠性問題。很少有產品類別沒有競相提供互聯網可訪問性，由此產生的漏洞已成為不可避免的挑戰。在開放網絡環境中運行的嵌入式設備越多，安全性就越成為幾乎所有嵌入式設計的橫向技術問題。但嵌入式系統開發人員通常面臨著高昂的成本和上市時間的妥協，以確保始終可靠的操作和安全性。

本文使用汽車遠程信息處理技術來說明嵌入式安全和可靠性保證的必要性，并解釋了來自Devices和Green Hills software的硬件和軟件技術的融合如何消除了以前在安全性、成本和上市時間之間不可避免的妥協。其結果是高可靠性、高安全性、內存保護的RTOS運行在高性能、低成本、低功耗、內存保護的處理器上，并輔以促進快速上市的開發環境。

為開放式汽車帶來可靠性和安全性

對于嵌入式系統，安全性與系統可靠性直接相關，而不是與企業計算應用程序相關的數據完整性和隱私問題。不安全的嵌入式設備本質上是不可靠的設備(反之亦然)，其后果從輕微的滋擾到嚴重的物理危險不等。隨著系統和網絡變得越來越復雜，那些旨在破壞安全的人所使用的技術也變得越來越復雜。例如，在一輛典型的現代汽車中，可能有大約50個嵌入式控制單元通過五種不同的通信總線技術(例如，SAEJ1850和can)相互連接，所有這些都是錯誤代碼或惡意篡改的公平游戲。更糟糕的是，使用無線網絡，與內部總線或汽車本身的物理接觸甚至不需要涉及外部產生的損壞，無論是無意的還是惡意的。

汽車遠程信息處理本質上是嵌入式系統，不可避免地會發展為集成廣泛的通信、信息、導航和娛樂功能。這些功能豐富的系統包括源自或終結于汽車內部的電信功能，有效地將關鍵控制系統暴露給外部世界。聯網汽車的愿景自然會激勵創新者，但作為不法分子或草率數據傳輸的潛在目標，聯網汽車是一場危及生命的噩夢。

為了解決這些風險，下一代汽車需要能夠提供最嚴格的安全性、操作可靠性和實時性能的底層硬件和軟件。任何低于這一標準的都將危及這些車輛的安全。但是，即使汽車制造商把質量和安全放在最重要的位置，汽車市場也是一個成本驅動的環境，材料清單和利潤率是制造商的主要關注點，有時甚至以犧牲創新為代價。例如，在20世紀80年代，可選安全氣囊的最初銷售非常糟糕，以至于通用汽車(General Motors)將其撤出了市場。然而，后來，成本下降了，價格彈性的消費者需求發生了變化，現在每輛新車都有安全氣囊。

顯然，在汽車和其他對安全至關重要的嵌入式系統變得毫不妥協地可靠和安全之前，不可能等待成本奇跡的發生。否則，災難性系統故障的可能性實在太大了。

保護內存保護系統

風險不僅嚴重，而且范圍廣泛。除乘用車外，遠程信息處理系統正在廣泛應用于各種智能系統，包括卡車和公共汽車、非公路和非公路車輛以及客運和貨運列車。由于網絡連接而面臨風險的其他市場中的其他應用包括海事電子、飛機和航空航天電子、工廠自動化、工業機器控制、電梯和自動扶梯、樓宇自動化、醫療設備和設備以及非工業控制和非工業設備。如前所述，將如此多的設備開放給可能未經授權的訪問或軟件錯誤所帶來的安全隱患是巨大的。

入侵者必須被擋在外面，軟件必須被劃分，以隔離軟件錯誤，使其不會造成廣泛的、系統范圍的損害。例如，如果隔離不當，汽車信息娛樂系統可能會錯誤地將控制信號垃圾廣播到汽車的CAN總線上，而重要的控制模塊正是從CAN總線上獲得前進命令的。

Green Hills的INTEGRITY RTOS通過在軟件級別隔離資源來幫助解決這個問題。反過來，Blackfin 處理器的性能和內存管理能力相結合，使INTEGRITY RTOS能夠應用于汽車應用，同時確保成本足夠低，具有市場可行性。Blackfin處理器是一款真正的融合處理器，可以很好地執行微控制器和DSP處理，具有卓越的性能/價格和性能/功率。同樣重要的是，Blackfin處理器非常適合托管像INTEGRITY RTOS這樣以安全和可靠性為中心的RTOS。

INTEGRITY RTOS是一個內存保護的操作系統，從一開始就內置了安全可靠的訪問控制。同時，Blackfin處理器建立受保護內存空間的能力完美地補充了INTEGRITY RTOS保守的、基于許可的所有權方法，該方法只允許程序對象在需要時在受保護的地址空間之間共享。程序對象的最終劃分促進了一個高度可靠的系統環境，它關閉了一個軟件部分無意(例如，任性的地址指針)或故意(例如，黑客)對另一個軟件部分的有害影響的嘗試。INTEGRITY RTOS還允許嵌入式系統開發人員將性能關鍵的代碼子集映射到Blackfin處理器的L1緩存上，從而使實時進程的上下文切換時間加快一個數量級。

Blackfin處理器包含一個基于頁面的內存管理單元(MMU)，可以控制內存范圍的可緩存性，并在頁面級別管理保護屬性。MMU使用內存保護格式，當與核心的用戶和主管模式相結合時，可以支持完整的RTOS。RTOS以Supervisor模式運行，為實際應用軟件以User模式運行劃分內存塊和其他系統資源。因此，Blackfin MMU為強大的系統和應用提供了一個隔離和安全的環境。Blackfin處理器(約5.00美元)的400 MHz性能的突破性低價格點使其能夠以市場支持的材料成本部署高度先進的嵌入式應用，這在以前是無法實現的。

為了完成這幅圖，Green Hills的MULTI集成開發環境(IDE)使嵌入式軟件開發人員可以直接查看Blackfin處理器上的INTEGRITY RTOS目標。這允許快速有效的調試，從而實現更快(更便宜)的上市時間計劃。MULTI IDE還包含高效設計所需的關鍵工具和配置。其中包括rtos感知的源代碼級調試器、運行時錯誤檢查器、版本控制系統、性能分析器、實時事件分析器，以及在沒有實際目標硬件的情況下，在PC、Linux或UNIX工作站上開發和測試Blackfin處理器代碼的模擬能力。

安全方面的優勢

Blackfin處理器、INTEGRITY RTOS和MULTI IDE的強大組合形成了一個前所未有的三足平臺，在這個平臺上，開發人員可以非常快速、低成本地將可靠、安全的嵌入式系統推向市場。其結果是經典妥協的終結——現在產品開發人員可以同時擁有安全性、上市時間和低成本。對于由此產生的產品的用戶來說，世界將成為一個更安全、更可靠的地方，而且仍然在經濟范圍內。