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如何使用 STM32MP135D 打造安全的 IoT 邊緣節點

隨著智慧城市與工業物聯網(IIoT)應用日益普及,邊緣節點的重要性逐漸上升。相較於將所有資料送往雲端,邊緣節點能在現場即時處理與篩選數據,提升反應速度並降低傳輸風險。而在這些應用場景中,「安全」成為不可忽視的重點。

本文將帶你了解如何利用 Seeed Studio 推出的 STM32MP135D 開發板(ODYSSEY 系列),打造一個具備安全開機、防偽驗證、資料加密與遠端管理功能的安全 IoT 邊緣節點。

硬體準備

  • STM32MP135D with eMMC: 內建 8GB eMMC、Cortex-A7 核心、支援 Linux
  • USB Type-C 線: 作為電源與 UART 調試之用
  • Grove 感測器模組: 如溫濕度、CO₂、PIR 等,視應用情境而定
  • 路由器與網路環境: 用於連網與遠端操作
  • Micro SD 卡(可選): 備用開機媒體或紀錄資料

作業系統與開發環境

STM32MP135D 支援 STM 官方的 OpenSTLinux,為 Debian 架構,並支援:

  • U-Boot + TF-A 安全啟動架構
  • Yocto build system(進階用戶)
  • TrustZone、Firewall、AES 加解密硬體模組

安裝方式建議使用 eMMC 預設映像,或透過 STM32CubeProgrammer 寫入 SD 卡。

建構安全架構的 4 大步驟

1️⃣ 啟用 Secure Boot(安全開機)

STM32MP135D 內建 Arm TrustZone,可透過 OTP 設定安全開機流程:

  • 建立私鑰/公鑰對
  • 將公鑰燒錄至 OTP 區域
  • 驗證每次開機的 U-Boot 與 kernel 映像

優點: 防止惡意修改開機流程,保障系統完整性。

2️⃣ 加密通訊與防偽驗證

  • 使用 OpenSSL 或 mbedTLS 建立 HTTPS 或 MQTT 加密連線
  • 透過唯一 Device ID 進行簽章與認證
  • 可搭配 AWS IoT、Azure 或本地 Mosquitto Server

3️⃣ 安裝遠端管理框架

  • 整合 Ansible 或 Shell Script 進行大規模部署
  • 結合 Hawkbit OTA Framework 實現遠端韌體更新
  • 可加裝 WireGuard 或 OpenVPN 建立安全維護通道

4️⃣ 本地資料處理與感測模組控制

連接 Grove 感測器後,可使用 Python、C 或 Node-RED 快速建立邏輯流程:

sudo i2cdetect -y 1  # 檢查 I2C 裝置
python read_sensor.py  # 範例程式讀取感測數據

應用場景示意

[ 感測器 ] → [ STM32MP135D 邊緣處理 ] → [ HTTPS/MQTT 傳輸 ] → [ 雲端伺服器 ]
                     ↑                        ↓
        [ Secure Boot / TrustZone ]      [ 遠端 OTA 更新 / 管理平台 ]

適合導入的應用場景

  • 工業機台監控與預測維護
  • 醫療感測節點(加密上傳病患數據)
  • 智慧交通燈控制系統
  • 低功耗能源監控與節點緩存裝置

STM32MP135D 是一款結合 Linux 彈性與 STM32 安全架構的開發板,非常適合用來打造安全、低功耗、可遠端管理的 IoT 邊緣節點。

搭配 Grove 感測器與合適的系統設計,您可以輕鬆打造商用級的邊緣解決方案,從原型到部署一站完成。

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ODYSSEY STM32MP135D 商品頁
Grove 感測器系列

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