適用于高級駕駛輔助系統的雷達和功能安全技術(shù)

功能安全微控制器

微控制器用來(lái)控制射頻雷達發(fā)射器和處理從接收器傳來(lái)的數據。如果考慮到應用的關(guān)鍵安全性質(zhì)，就需要采用功能安全微控制器。系統工程師所面臨的挑戰是所構建的系統需要能夠防止危險故障的發(fā)生或至少在出現故障時(shí)能夠有效地進(jìn)行控制。危險故障可能來(lái)自隨機硬件故障、系統硬件故障及系統軟件故障。

功能安全標準IEC 61508和汽車(chē)適用的 ISO 26262標準適用于確保一般工業(yè)和汽車(chē)應用中的電子系統是完全安全的。IEC 61508標準定義了四個(gè)完全安全完整性等級（SIL），其中SIL 4表示最嚴格的安全等級。ISO標準定義了四個(gè)汽車(chē)安全完整性等級（ASIL），其中ASIL D表示最嚴格的安全等級。每個(gè)等級對應一個(gè)出現安全功能故障的可能性目標范圍。

SIL和ASIL等級之間沒(méi)有直接的對應關(guān)系，但是ISO 26262將安全流程和要求推向更深的層次。在整個(gè)設計過(guò)程的一開(kāi)始，就必須收集憑證，證明該產(chǎn)品是依據標準進(jìn)行開(kāi)發(fā)的。發(fā)現的任何潛在偏差都必須記錄，以確保能夠采取足夠的挽救措施。

它們采用不同的方法來(lái)實(shí)現安全微控制器。傳統的方法是采用兩個(gè)獨立的微控制器復制完全不同的控制器上的軟件。相同的軟件可以在每個(gè)微控制器上運行，然后比較運行結果。如果結果相同，則一切正常；如果不相同，那么系統就知道有錯誤，要么解決它和/或使系統進(jìn)入安全狀態(tài)。另一個(gè)選擇是，一個(gè)微控制器只能運行安全軟件并監控正在運行應用軟件的另一個(gè)微控制器。

采用獨立的微控制器，所設計的系統必須從一開(kāi)始就設計和實(shí)施安全系統。

與之相反，現在可提供預認證的微控制器。這些解決方案主要檢測和減少單點(diǎn)故障、潛在故障和非獨立故障。這通過(guò)在微控制器、電源管理IC和傳感器中內置的安全功能實(shí)現，包括自檢、監控和基于硬件的冗余。 對于微控制器來(lái)說(shuō)，提供的片上冗余適用于下列關(guān)鍵部件，如：

- 具有延遲鎖步功能的多個(gè)CPU計算內核

- I/O處理器內核

- 直接存儲器存取控制器

- 中斷控制器

- 雙交叉開(kāi)關(guān)總線(xiàn)系統

- 存儲器保護單元

- 故障采集單元

- 閃存存儲器和RAM控制器

- 外圍總線(xiàn)橋

- 系統和看門(mén)狗定時(shí)器

- 以及端到端糾錯碼

數據復制領(lǐng)域的主要優(yōu)勢是MCU的功能，可檢測較頻繁發(fā)生的軟錯誤等單點(diǎn)故障，不僅檢測內核中的，也檢測關(guān)鍵的子模塊中的錯誤。

為內核、存儲器、交叉開(kāi)關(guān)、通信模塊和外設提供內置自檢（BIST）機制。此外，該器件進(jìn)行了優(yōu)化，可防止時(shí)鐘或電壓電源問(wèn)題誘發(fā)的共因失效。MCU提供檢測時(shí)鐘偏差的硬件模塊以及主電壓的硬件監控，如內部核心電壓和閃存電源電壓。

雙核鎖步MCU在軟件級和系統級中不會(huì )減少實(shí)施安全措施的需求，如非常獨立地監控軟件路徑計算的輸出值。然而，在更高集成度的其他方面，這些MCU不會(huì )提供關(guān)注點(diǎn)分離來(lái)進(jìn)行驗證。在基于多個(gè)單核MCU的解決方案中，檢測和控制隨機硬件故障的能力很大程度上取決于軟件。

雙核鎖步MCU可以在獨立于軟件的硬件級上驗證和確認計算基礎架構的關(guān)鍵功能安全的有關(guān)屬性，因為計算基礎架構以集成形式提供，它也代表一個(gè)集成的安全機制。這是軟硬件協(xié)同設計過(guò)程內一個(gè)顯著(zhù)好處。此外，關(guān)注點(diǎn)分離有利于快速定位問(wèn)題。如果觸發(fā)了監控雙核鎖步的安全機制，那么原因可能歸結為硬件級的隨機硬件故障，同時(shí)如果觸發(fā)了軟件監控，則原因可能歸結為系統級故障或軟件中的系統性故障。