# Integrantes do grupo | Nome | Matrícula | |------------------|-----------------| | Gabriel Pessoa Zaranza | 190107243 | | Lucas Medeiros Rosa | 170039803 | | Nicolas Roberto de Queiroz | 200042360 | # Flipper Zero O **Flipper Zero** é um dispositivo portátil e multifuncional desenvolvido para profissionais de segurança e entusiastas da eletrônica, ideal para testes e exploração de sistemas de comunicação e segurança. Com suporte a tecnologias como RFID, NFC, infravermelho, Sub-GHz, Bluetooth e GPIO, ele permite interagir e manipular diversos tipos de dispositivos, desde cartões de acesso a sistemas de controle remoto. Focado no segmento de segurança cibernética e pesquisa de vulnerabilidades, o Flipper Zero é uma ferramenta essencial para aprendizado, experimentação prática e análise de falhas em dispositivos e redes. - ![](images/flipperzero.png) ## Listagem de características 1. **Unidade de Processamento:** - **Tipo de Unidade:** Microcontrolador (MCU) - **Modelo:** STM32WB55RG - **Fabricante:** STMicroelectronics - **Arquitetura**: - **Application Processor** (Processador de Aplicação): ARM Cortex-M4, arquitetura de 32 bits. - **Radio Processor** (Processador de Rádio): ARM Cortex-M0+, arquitetura de 32 bits. - **Frequência de Clock**: - **Application Processor (ARM Cortex-M4)**: 64 MHz. - Esse processador principal é responsável por executar as tarefas de aplicação, proporcionando bom desempenho para tarefas de controle e processamento de dados. - **Radio Processor (ARM Cortex-M0+)**: 32 MHz. - Esse processador secundário é projetado para realizar operações de rádio e comunicação, mantendo baixo consumo de energia para tarefas de comunicação sem fio. - **Capacidades de Comunicação Sem Fio (Rádio)**: - **Bluetooth Low Energy (BLE)**: Compatível com Bluetooth LE 5.4, adequado para comunicações de baixa energia e alto desempenho. - **802.15.4**: Suporta redes de baixa energia, como Zigbee, muito usadas em redes de sensores e dispositivos IoT. - **Modos Proprietários**: Capaz de suportar protocolos de rádio personalizados, permitindo flexibilidade para aplicações específicas. - **Referência**: [Microcontroller unit reference](https://docs.flipper.net/development/hardware/tech-specs) 2. **Memória**: - **Flash**: 1024 KB (1 MB), que é memória não-volátil usada para armazenar o firmware e dados essenciais do sistema. Esta memória é compartilhada entre o processador de aplicação e o processador de rádio. - **SRAM**: 256 KB, memória volátil que armazena dados temporários durante a execução das operações. Essa memória também é compartilhada entre os dois processadores, garantindo desempenho adequado para as tarefas. - **EEPROM:** não possui; - **Referência**: [Microcontroller unit reference](https://docs.flipper.net/development/hardware/tech-specs) 3. **Sistema Operacional**: - **FreeRTOS**: É um sistema operacional em tempo real que gerencia tarefas essenciais, especialmente aquelas que exigem precisão e respostas rápidas, como captura e replicação de sinais de comunicação. Ele permite que o dispositivo execute várias tarefas simultaneamente com eficiência energética, priorizando processos críticos e otimizando o uso de recursos. O FreeRTOS também é modular, facilitando a integração de novas funcionalidades e garantindo o controle direto dos componentes de hardware do Flipper Zero. - **Referência**: [Flipper_Zero Wikipedia](https://pt.wikipedia.org/wiki/Flipper_Zero) 4. **Sensores e Atuadores**: - **Sensores**: - Receptor Infravermelho: Permite ao Flipper Zero receber sinais infravermelhos de controles remotos e outros dispositivos IR. - Leitor RFID: Sensor capar de ler e armazenar informações RFID como tags, cartões e pulseiras. - Leitor NFC: Esse sensor dá ao Flipper Zero a capacidade de ler os dados em dispositivos NFC, como cartões de crédito. - Transceiver: [ST25R3916](https://www.st.com/en/nfc/st25r3916.html) - Frequência: 13,56 MHz - Receptor Sub-1 GHz: Receptor de ondar de rádio em frequência entre 300-928 MHz. - Transceiver: [CC1101](https://www.ti.com/product/CC1101) - iButton 1-Wire: Interface capaz de ler e escrever dados em dispositivos iButton - **Atuadores**: - Transmissor Infravermelho: Envia sinais infravermelhos para controlar dispositivos como TVs e aparelhos de ar-condicionado. - Emulador RFID: Emula cartões RFID na frequência de 125 kHz. - Emulador NFC: Emula tags e dispositivos NFC. - Transmissor Sub-1 GHz: Transmite sinais em frequências sub-1 GHz para emulação ou controle de dispositivos sem fio. - Tela LCD: Display monocromático de 1,4 polegadas para exibição de informações e interações com o usuário. - Buzzer: Fornece feedback sonoro para alertas e notificações. - Motor de vibração: Fornece feedback tátil para o usuário. - **Conexão com a MCU/MPU**: - Saídas GPIO: Controla dispositivos externos conectados através dos pinos de Entrada/Saída de Propósito Geral. - Bluetooth LE 5.4: Possibilita a conexão com outros dispositivos IoT. - **Referência**: [Flipper Zero tech specs](https://docs.flipper.net/development/hardware/tech-specs) 5. **Interfaces de Comunicação com fio**: - O **Flipper Zero** pode ser utilizado como um conversor de USB para UART/SPI/I2C. - **SPI**: - Utilizada pelo MicroSD e pelo display LCD. - Acessível nos pinos 2 (SPI1.MOSI), 3 (SPI1.MISO), 4 (SPI1.CS), 5 (SPI1.SCK), 6 (SPI1.CS). - **UART**: - Possui dois pinos da GPIO exclusivos para essa interface, pino 13 (Transmit) e pino 14 (Receive). - **I2C**: - Utilizada pelo módulo NFC; - Acessível nos pinos 2 (I2C3.SCL), 6(I2C3.SMBA), 15 (I2C3.SDA), 16 (I2C3.SCL) - **Referência**: [Flipper Zero tech specs](https://docs.flipper.net/development/hardware/tech-specs) 6. **Interfaces de Comunicação sem fio**: - **Bluetooth LE 5.4**: - Modelo Low Energy (LE) para maior eficiência energética; - Utilizada para a interação com computadores, celulares e dispositivos IoT; - Potência de transmissão: +4 dBm; - Sensibilidade de recepção: -96 dBm; - Taxa de transmissão: 2 Mbps. - **NFC**: - Transceiver: STMicroelectronics modelo [ST25R3916](https://www.st.com/en/nfc/st25r3916.html); - Frequência: 13,56 MHz; - Cartões suportados: - ISO-14443A/B; - NXP MIFARE Classic®, Ultralight®, DESFire®, etc.; - FeliCa™; - HID iClass (Picopass); - NFC Forum protocols. - **Referência**: [Flipper Zero tech specs](https://docs.flipper.net/development/hardware/tech-specs) 7. **Unidades de Entrada/Saída (I/O)**: - **GPIO**: - O **Flipper Zero** possui 18 pinos, sendo de fonte de energia ou I/O para módulos externos; - Em relação à fornecimento de energia, o pino 1 fornece +5 Volts e o pino 9 fornece +3.3 Volts, ambos com a corrente máxima de 1.2 A; - Os pinos 8, 11 e 18 são reservados para o ground; - Os demais pinos são utilizados como I/O para conectar módulos externos aos pinos I/O do microcontrolador [STM32WB55](https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32wb55rg.pdf) do Flipper Zero; - ![Pinos GPIO do Flipper Zero](images/gpio_pins.png) - **Referência**: [Flipper Zero GPIO specs](https://docs.flipper.net/gpio-and-modules) 8. **Fonte de Energia e Sistema de Alimentação**: - **Tipo**: - O Flipper Zero utiliza uma bateria Li-Po (Lithium Polymer), com capacidade de 2100 mAh, ideal para dispositivos portáteis devido à densidade energética e durabilidade. - **Gerenciamento de Energia (PMIC)**: - O dispositivo possui um sistema integrado para controle eficiente de energia, regulando o fornecimento para os componentes e otimizando o consumo, garantindo maior duração da bateria (até 28 dias em stand-by). - Power-On Reset POR: Garante a inicialização segura quando o dispositivo é energizado. - Brown-Out Reset BOR: Detecta quedas de tensão abaixo do limite seguro e reinicia automaticamente o sistema. - Voltage Scaling (Dois Modos): - Modo 1 (Performance): Fornece potência máxima para executar tarefas de alto desempenho. - Modo 2 (Low Power): Reduz o consumo de energia ao mínimo, ideal para modos stand-by ou tarefas leves. - **Backup de Energia**: - Não possui uma bateria dedicada para backup de longo prazo. - **Circuitos de Reset**: - Independent Watchdog (IWDG): Reinicia o sistema automaticamente caso o firmware trave ou deixe de responder. - Window Watchdog (WWDG): Monitora o tempo de execução de tarefas críticas, garantindo que não ultrapassem limites predefinidos. - Reset Manual, o dispositivo possui um botão de reset físico integrado à placa para recuperação manual em situações de travamento - **Supervisores de Energia**: Sistemas de monitoramento verificam a voltagem da bateria e ativam o reset automático caso ocorram quedas críticas, evitando falhas operacionais. - **Power Supply (Fonte de Alimentação)**: - Opera com uma faixa de alimentação de 1,71V a 3,6V. Possui modos de economia de energia, como Sleep e Stop, para reduzir o consumo em aplicações portáteis como o Flipper Zero. - **Referência**: [Flipper Zero tech specs](https://docs.flipper.net/development/hardware/tech-specs), [Microprocessors STM32WB55](https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32wb55rg.html) e [Flipper Zero Power](https://docs.flipper.net/basics/power) 9. **Firmware e Atualizações**: - **Firmware**: - Utiliza um firmware baseado em FreeRTOS (um sistema operacional em tempo real) para gerenciar a execução de tarefas e a comunicação com os diversos módulos e sensores (Bluetooth, NFC, RFID, Sub-GHz, etc.). O firmware é desenvolvido de forma open-source, permitindo que a comunidade contribua com melhorias e personalizações. - **Atualizações Over-the-Air (OTA)**: - O Flipper Zero suporta atualizações OTA via Bluetooth LE, utilizando o aplicativo qFlipper em Windows, macOS, ou Linux. - O processo permite atualizar o firmware remotamente, garantindo novos recursos, correções de bugs e melhorias de segurança sem necessidade de conexão física. - **Referência**: [Flipper Zero Firmware](https://github.com/flipperdevices/flipperzero-firmware) 10. **Unidade de Proteção e Segurança**: - **Criptografia**: - O STM32WB55RG do Flipper Zero possui suporte a hardware de criptografia integrado, como o 256-bit AES/PKA e True Random Number Generator (TRNG). - **Hardware Security Module (HSM)**: - O microcontrolador inclui recursos dedicados para o armazenamento seguro de chaves de criptografia e credenciais, protegendo-as contra acesso não autorizado ou ataques físicos. - **Outras Características de Segurança**: - O U2F é um padrão de autenticação que adiciona segurança ao login. O Flipper Zero atua como uma chave física USB, usada junto com a senha para validar acessos, protegendo contra phishing e roubo de credenciais. - Controle de Acesso e Proteções contra Invasões: O STM32WB55RG, usado no Flipper Zero, suporta proteção de setores de memória (PCROP) para restringir operações de leitura e escrita, além de criptografia AES-256 e gerenciamento seguro de chaves. Esses recursos são úteis para controlar acesso e proteger contra manipulações não autorizadas. - TLS e Comunicação Segura: O suporte para criptografia AES e geradores de números aleatórios verdadeiros (TRNG) possibilita comunicações seguras via Bluetooth e durante atualizações OTA, fornecendo uma base robusta para o uso de protocolos como TLS​. - Hardware para Segurança: Recursos como o Public Key Accelerator (PKA) e gerenciamento seguro de firmware com autenticação (SFI) reforçam a integridade do sistema contra ataques físicos e digitais, garantindo que apenas firmware autenticado seja carregado no dispositivo. - **Referência**: [Microprocessors STM32WB Series](https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32wb-series.html), [Microprocessors STM32WB55](https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32wb55rg.html), [Microprocessors STM32WB Rev](https://www.st.com/content/dam/AME/2020/ces-2020/presentations/CES-2020-Ind-Demo-14-STM32WL_STM32WB_Rev0.7.pdf) e [Flipper Zero U2F](https://docs.flipper.net/u2f) 11. **Armazenamento Externo**: - **Tipo**: MicroSD card; - **Capacidade máxima**: até 256 GB; - **Capacidade recomendada**: 2-32 GB; - **Tipo de interface**: SPI; - **Velocidade de escrita/leitura**: até 5 Mbps; - **Referência**: [Flipper Zero GPIO specs](https://docs.flipper.net/gpio-and-modules) 12. **Interface com o Usuário (UI)**: - **Tela**: - **Tipo**: Monochrome LCD; - **Resolução**: 128x64 pixels; - **Controlador**: ST7567; - **Interface**: SPI; - **Tamanho em Diagonal** 1.4“; - **Botões e conectores**: - Led de status; - 5 botões direcionais; - 1 botão de voltar; - Uma entrada tipo USB-C; - Lanyard loop; - Entrada para cartão MicroSD; - Pinos GPIO; - Transceptor de infravermelho; - Pinos de contato com mola; - **Referência**: [Flipper Zero GPIO specs](https://docs.flipper.net/gpio-and-modules) - ![Tela do Flipper Zero](images/display.webp) - ![Botões e conectores](images/buttons_and_connectors.webp) ## Artigos acadêmicos relacionados ### [HcM-FreeRTOS: Hardware-centric FreeRTOS for ARM Multicore](https://repositorium.sdum.uminho.pt/bitstream/1822/81649/4/HcM-FreeRTOS_Hardware-centric_FreeRTOS_for_ARM_multicore.pdf) O trabalho aborda o desenvolvimento do HcM-FreeRTOS, uma versão multicore e centrada em hardware do FreeRTOS para a arquitetura ARM Cortex-A9, que propõe soluções para os desafios enfrentados por sistemas operacionais de tempo real (RTOSes) em sistemas embarcados multicore. Em sistemas multicore, RTOSes enfrentam dois problemas críticos: * **Inversão de prioridade entre threads e interrupções**: Threads gerenciadas pelo software (kernel) e interrupções controladas pelo hardware têm espaços de prioridade separados, o que pode levar a atrasos imprevisíveis na execução de tarefas críticas. * **Sincronização em software**: O acesso concorrente a recursos compartilhados do kernel exige pontos de sincronização em software, introduzindo indeterminismo e overhead no sistema. Esses problemas comprometem o desempenho, a previsibilidade e a eficiência, fatores cruciais para sistemas embarcados de tempo real, como automação industrial, IoT e veículos autônomos. O HcM-FreeRTOS explora o ARM Generic Interrupt Controller (GIC) para delegar serviços críticos do kernel, como agendamento e sincronização, ao hardware. Isso resulta em: * **Unificação do espaço de prioridade**: Threads e interrupções são gerenciadas sob a mesma hierarquia de prioridade. * **Eliminação de pontos de sincronização em software**: O GIC gerencia recursos compartilhados, reduzindo o overhead e garantindo maior determinismo. ### [Performance Evaluation of Attribute-Based Encryption in Automotive Embedded Platform for Secure Software Over-The-Air Update](https://www.mdpi.com/1424-8220/21/2/515) Este artigo explora a aplicação de criptografia baseada em atributos (ABE) para melhorar a segurança de atualizações Over-the-air (OTA) em plataformas automotivas, tema que ganha destaque à medida que veículos modernos se tornam mais conectados e dependentes de sistemas de software. As atualizações OTA são essenciais para corrigir vulnerabilidades, introduzir novas funcionalidades e manter o desempenho ideal dos veículos, mas, ao mesmo tempo, aumentam os desafios relacionados à segurança dos dados. Esses desafios estão relacionados à: * **Exposição à interceptação e manipulação de dados**: Gateways automotivos conectados à internet são mais vulneráveis a ataques, permitindo que adversários capturem ou modifiquem atualizações. * **Falta de confidencialidade em dados em repouso**: Mesmo com canais seguros, dados armazenados em servidores ou gateways podem ser acessados por terceiros não confiáveis. Ao decorrer do artigo conclui-se que a utilização de uma criptografia baseada em atributos contribui para o aumento da confidencialidade dos arquivos de atualização sem comprometer de maneira significativa o desempenho. ### [Design and Implementation of an Atrial Fibrillation Detection Algorithm on the ARM Cortex-M4 Microcontroller](https://www.mdpi.com/1424-8220/23/17/7521) O artigo citado apresenta o desenvolvimento de um algoritmo para a detecção de fibrilação atrial implementado em um microcontrolador ARM Cortex-M4. A fibrilação atrial é uma condição cardíaca comumente associada a um aumento significativo no risco de acidente vascular cerebral e insuficiência cardíaca. A detecção precoce e precisa dessa condição é crucial para a intervenção médica oportuna e a melhoria dos resultados dos pacientes. O estudo detalha a concepção de um algoritmo eficiente para identificar episódios de fibrilação em sinais de eletrocardiograma. A implementação no microcontrolador ARM Cortex-M4 visa equilibrar precisão na detecção com baixo consumo de energia, tornando-o adequado para dispositivos médicos portáteis e sistemas de monitoramento contínuo. Os resultados demonstram que o algoritmo alcança alta precisão na detecção de fibrilação, mantendo a eficiência energética necessária para aplicações em sistemas embarcados. A relevância deste trabalho para sistemas embarcados é significativa, pois aborda a integração de algoritmos complexos de processamento de sinais em hardware com recursos limitados, sem comprometer o desempenho ou a precisão. Isso é particularmente importante em dispositivos médicos portáteis, onde a eficiência energética e a confiabilidade são cruciais. A abordagem apresentada pode ser aplicada a uma variedade de sistemas embarcados que requerem processamento de sinais em tempo real, destacando a importância de soluções de software otimizadas para hardware específico. ## Produtos Relacionados ### [Placas de desenvolvimento ESP32](https://www.espressif.com/en/products/socs/esp32) Placas baseadas no microcontrolador ESP32, com conectividade Wi-Fi e Bluetooth integradas, amplamente usadas em projetos de automação e comunicação. Assim como o Flipper Zero, possuem interfaces GPIO, SPI, I2C e UART, além de conectividade sem fio. ### [OpenBCI Cyton Board](https://shop.openbci.com/products/cyton-biosensing-board-8-channel?srsltid=AfmBOoogzyLj7_6x2dxeDtCWxQ5prkjVssbIHEXEqcHDbJw67rctxbaA) Uma placa de aquisição de sinais biológicos (EEG, EMG, EKG) com suporte a processamento em tempo real, usada em pesquisas neurocientíficas. Possuem um microcontrolador (PIC32MX250F128B), semelhante ao usado pelo Flipper Zero, além de interfaces GPIO e módulo RFID. ### [Nest Thermostat](https://justlv.medium.com/nest-thermostat-e-teardown-and-on-making-beautiful-devices-for-the-home-ae6ada01bb26) Termostato inteligente que utiliza sensores e conectividade Wi-Fi para gerenciar a temperatura ambiente automaticamente. 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Ele utiliza microcontroladores embarcados, como os da família Texas Instruments MSP430, que compartilham características de baixo consumo de energia e alta eficiência, semelhantes às do STM32 usado no Flipper Zero. Essa arquitetura permite que o GoodFET controle e analise protocolos de comunicação com precisão, sendo amplamente utilizado para engenharia reversa, desenvolvimento de firmware e experimentação em sistemas embarcados. ## Referências Bibliográficas 1. Flipper Devices. [Flipper Zero Tech Specs](https://docs.flipper.net/development/hardware/tech-specs). Acessado em 24/11/2024. 2. STMicroelectronics. [STM32WB Series Microcontrollers](https://www.st.com/en/microcontrollers-microprocessors/stm32wb-series.html). Acessado em 27/11/2024. 3. STMicroelectronics. [STM32WB55RG Datasheet](https://www.st.com/resource/en/datasheet/stm32wb55rg.pdf). Acessado em 25/11/2024. 4. Wikipedia. [Flipper Zero](https://pt.wikipedia.org/wiki/Flipper_Zero). Acessado em 30/11/2024. 5. Texas Instruments. [CC1101 RF Transceiver Datasheet](https://www.ti.com/product/CC1101). Acessado em 24/11/2024. 6. STMicroelectronics. [ST25R3916 NFC Transceiver Datasheet](https://www.st.com/en/nfc/st25r3916.html). Acessado em 26/11/2024. 7. Flipper Devices. [GPIO and Modules Documentation](https://docs.flipper.net/gpio-and-modules). Acessado em 28/11/2024. 8. GitHub. [Flipper Zero Firmware Repository](https://github.com/flipperdevices/flipperzero-firmware). Acessado em 27/11/2024. 9. Repositório de Investigação. [HcM-FreeRTOS: Hardware-centric FreeRTOS for ARM Multicore](https://repositorium.sdum.uminho.pt/bitstream/1822/81649/4/HcM-FreeRTOS_Hardware-centric_FreeRTOS_for_ARM_multicore.pdf). Acessado em 25/11/2024. 10. MDPI. [Performance Evaluation of Attribute-Based Encryption in Automotive Embedded Platform for Secure Software Over-The-Air Update](https://www.mdpi.com/1424-8220/21/2/515). Acessado em 29/11/2024. 11. MDPI. [Design and Implementation of an Atrial Fibrillation Detection Algorithm on the ARM Cortex-M4 Microcontroller](https://www.mdpi.com/1424-8220/23/17/7521). Acessado em 24/11/2024. 12. Espressif. [ESP32 Product Page](https://www.espressif.com/en/products/socs/esp32). Acessado em 01/12/2024. 13. OpenBCI. [Cyton Biosensing Board](https://shop.openbci.com/products/cyton-biosensing-board-8-channel?srsltid=AfmBOoogzyLj7_6x2dxeDtCWxQ5prkjVssbIHEXEqcHDbJw67rctxbaA). Acessado em 30/11/2024. 14. Raspberry Pi Foundation. [Raspberry Pi Pico](https://www.raspberrypi.com/products/raspberry-pi-pico/). Acessado em 26/11/2024. 15. SourceForge. [GoodFET Debugger](https://goodfet.sourceforge.net/). Acessado em 27/11/2024.