EMMap: A Systematic Framework for Spatial EMFI Mapping and Fault Classification on Microcontrollers

该论文提出了一种系统化、平台无关的空间电磁故障注入（EMFI）映射与故障分类框架，旨在解决现有研究缺乏统一方法来系统分析微控制器上空间敏感区域及相应故障行为的问题。通过整合O’Flynn和Kuhnapfel等人在EMFI参数空间与物理耦合方面的研究成果，该框架将空间探针位置、脉冲参数调节与精确时间同步纳入可控实验维度，结合固件级仪器化实现对指令跳转、数据位翻转和系统级异常等故障的可观测性。框架包含三个核心组件：空间扫描与参数探索、架构级观测机制设计以及基于行为的故障分类体系，支持跨不同嵌入式平台进行可重复的EMFI实验。研究团队在三种代表性微控制器（Xtensa LX6、CW521和CW322）上进行了初步验证，展示了如何通过二维热图与三维散点图呈现空间敏感性分布，并揭示了探针位置、线圈极性、高度和电压等因素对故障类型与强度的调制作用。实验结果表明，空间位置是决定故障模式的关键因素之一，且需通过多次试验捕捉其概率特性。该工作为EMFI研究提供了结构化的实验流程与标准化分类体系，推动其从经验驱动转向科学化、可复现的安全评估方法，有助于防御者建立基于实证的抗EMFI设计策略。