大多数人将 Arm 与我们的硬件设计和 Cortex CPU 联系在一起， 但是我们对支持这些硬件的软件生态系统的持续承诺同样重要。对我们来说， 使开发人员能够轻松地利用我们的最新 CPU、ML 加速器和其他系统 IP 的功能非常重要。由于 FreeRTOS 为越来越多的嵌入式和 IoT 设备提供支持，因此它对我们和整个 Arm 生态系统来说都是至关重要的软件。在这篇文章中， 我想向您介绍一下我们与 FreeRTOS 团队密切合作的方式， 以确保 Arm 硬件完全支持 FreeRTOS，以及开发人员如何快速开始使用最新的 Cortex-M CPU。
最近，我们一直在为 Arm Corstone-300 和 Corstone-310 平台开发 FreeRTOS 精选参考集成 (FRI)。 该参考集成演示了 如何通过集成模块化的 FreeRTOS 内核和库， 并利用基于 Arm TrustZone（Armv8-M）的硬件强制安全性，确保云连接应用程序的安全更新。今天，我们很高兴地宣布， Corstone-300 的首个预览版软件已在 FreeRTOS GitHub 上发布，任何人都可以试用： https://github.com/FreeRTOS/iot-reference-arm-corstone3xx。
在接下来的几个月里，我们将对这个项目进行进一步扩展， 使其成为运行 FreeRTOS 和 AWS IoT Device SDK for Embedded C（在 Arm Cortex-M 微控制器上）的完整、可移植和安全的示例 。
什么是 Arm Corstone？什么是 Arm 虚拟硬件？
对于那些不熟悉 Corstone-300 和 Corstone-310 的人， 我也许应该花点时间解释一下它们是什么。Arm 为微控制器开发了许多不同的 IP： 从我们的 Cortex-M 处理器核心和 Ethos-U 机器学习加速器，到 系统 IP、软件和工具。我们的 Corstone 平台将所有这些元素集合在一起， 形成可配置的子系统，SoC 设计师可以将其作为设计起点。
由于 Cortex-M55 和 -M85 器件在市场上仍然很新， 我们还提供 Corstone 平台，并将其作为 Arm 虚拟硬件和 固定虚拟平台 (FVP)。 这些平台提供了一个硬件模型， 允许在可用芯片之前对软件进行测试。虚拟平台作为开发人员 免费试用 Arm 所有最新内核和架构功能的简便方法，越来越受欢迎， 而且无需等待硬件可用。
我们最近的两个 Corstone 是：
- Corstone-300：采用了 具有 TrustZone-M 和 Helium 向量扩展的 Cortex-M55，同时还可选配 Ethos-U55 ML 加速器。
- Corstone-310：采用了具有 TrustZone-M 和 Helium 向量扩展的高性能 Cortex-M85，同时集成了 Ethos-U55 ML 学习加速器。
Corstone-310/SSE-310 子系统示例集成。 点击放大。
因此，在考虑构建 FreeRTOS FRI 时，从我们最新的两个 Corstone 平台开始是很有意义的。
Arm Corstone FRI 的元素
在构建我们的 FRI 时，我们努力牢记以下几点：
- 尽量保持简单、熟悉，并遵循 其他 FreeRTOS FRI 使用的方法。
- 包括访问 Corstone-300 和 Corstone-310 所有功能的基本软件。
- 使其易于构建、修改和移植到其他基于 Arm 的硬件上。
- 展示如何通过在 TrustZone for Cortex-M 上运行的安全服务来支持 AWS IoT Device SDK for Embedded C 的功能 。
对于我们来说，可移植性非常重要， 因为我们希望开发人员和合作伙伴能够在其他平台上使用此功能。因此，我们从基于 CMSIS 驱动程序的简单 BSP 开始。CMSIS 是一种通用的低级微控制器软件标准， 得到了许多不同芯片供应商的支持。它还包括用于 信号处理（CMSIS-DSP）和机器学习 （CMSIS-NN）的优化库，您可以根据需要将其添加到您的应用程序中。
未来，我们希望加入其他一些可选的 CMSIS 可移植性 API， 如通用的 IoTIoT 套接字接口， 以方便已在现有产品中使用 CMSIS 的开发人员。这还为 Arm 的芯片合作伙伴提供了一个 支持 FreeRTOS 的优秀示例，从而加快了他们产品的上市时间。
使其安全 & 可更新
如今，每个人都知道确保 IoT 设备的安全性有多么重要。我们也知道， 安全不是开发时才做的事情；只有能在现场更新固件， 才能保持设备安全。这就是为什么在过去的几年里， 安全一直是 Arm 关注的重点。我们已经在博客上分享了我们的一些早期工作， 我非常希望看到其他行业参与者在过去几个月中的发展。
很多人都知道，Arm 的 IoT 安全工作通过 PSA 认证实现了标准化。 除了为 IoT 设备中的硬件可信根提供标准外， PSA 认证还包括加密、 安全存储、 认证以及最近的 固件 更新。Arm Corstone FRI 包括带有 Mbed TLS 和 MCUboot 的 TrustedFirmware-M， 可提供一整套符合 PSA 认证所有安全要求的安全软件。
现在，我们的最终目标是确保 TLS 连接和固件更新能够 使用由 TF-M 提供的安全服务，并得到 TrustZone-M 中的硬件隔离支持。 我们通过两个重要的集成点来实现这一目标：
- PKCS11 支持——我们有一个简单的包装器， 在 Mbed TLS 和 PSA Crypto API 基础上实现了对 PKCS11 的支持。这使得 PKCS # 11 能够执行 TLS 客户端认证， 并使用 TF-M 提供的 底层 PSA 安全存储和 PSA Crypto 支持将 TLS 客户端证书和私钥导入设备中。
- AWS OTA PAL 支持——我们还集成了一个桥接程序，可将 AWS OTA PAL 映射到 TF-M 实现的 PSA 固件更新 API。这允许 Corstone-300 接收来自 AWS IoT Core 的新映像， 并在将映像部署为活动映像之前使用 TF-M 进行验证。安全映像（TF-M）和非安全映像（FreeRTOS 内核和应用程序） 可分别更新。每次启动设备时， MCUBoot（引导加载程序） 都会在启动映像前验证映像签名是否有效。由于安全（TF-M）和非安全（FreeRTOS 内核 和应用程序）映像是分别签名的， 因此 MCUBoot 会在启动前验证两个映像签名是否有效。如果其中一个验证失败，MCUBoot 就会停止启动过程。
之前，这两个桥接程序分别存在于不同的存储库中， 但现在我们直接将它们包含在 Corstone FRI 中。有关 FRI 安全特性的更多信息， 请访问项目登陆页面。
敬请期待——更多精彩等您发现
正如我之前提到的，我们今天发布的代码只是 Arm Corstone FRI 的第一个预览版。在接下来的几个月里，我们有很多内容要添加。例如， 这个第一个预览版使用了我们的 FVP 中内置的虚拟套接字接口进行基本连接， 但在未来，我们还想要全面支持 FreeRTOS TCP/IP 和 lwIP。我们还计划增加对 HTTP、 AWS IoT Device Shadow 和 AWS IoT Device Defender 的支持。 之后，我们还有很多事情要做， 包括启用 Ethos-U 和 ML 示例。有人有兴趣在不进行全面固件更新的情况下 更新设备上的 ML 资产吗？我不保证， 但这就是我们未来想要做的事情。
今天，我们很高兴能与大家分享第一版预览版。我们 希望您能够尝试 并在 FreeRTOS 论坛上分享您的反馈意见， 以及对我们下一步工作的建议。
