第四讲-安全文档使用介绍

对于一个MCU来说 要实现功能安全我们有很多的核心部件 包括电源 时钟 CPU flash SRAM 单波接口 QEP接口 SPI接口 GPL口等 这些都是在前面EPS系统里使用的模块 所以我们要根据安全标准也就是ISO 26262标准 计算和检查诊断覆盖率 根据以上聊的EPS示例我们知道在安全功能 也就是在没有驾驶员输入时 不产生任何转向辅助扭矩时 使用了哪些MCU模块 现在为了对这些模块实施相应的诊断 我们该如何去做呢 其实很简单 出发点是Hercules MCU的安全手册 也就是safety manual 相对应的每一个安全手册提供了相应的Hercules MCU安全概念说明 随机故障安全管理架构 假设列表 和诊断功能列表 下面我们举个例子 在TMS 570 LS12x 11x 的safety manual里 我们可以看到 第六章按照电源时钟CPU flash的模块介绍了适用的安全机制 我们针对每一个模块 比如说电源管理 我们有相应的安全机制来实现诊断 我们可以参考safety manual了解更多详情 现在我们知道使用哪些MCU模块以及使用的每一个模块关联的诊断功能 为了评估故障率是否满足功能安全的A SIL硬件指标 我们还需要做什么 其实很简单 相关工具是Hercules MCU详细安全分析报告 及其FMEDA工作表 也就是我们前面说的work sheet 这个工作表是针对每个MCU与我们的合作伙伴UGTECH联合开发的 可将其用于按照安全功能估算故障率 以及评估 应用诊断所产生的风险降低效果 那么 如何使用FMEDA工作表呢 步骤如下 定制MCU的使用条件 也就是 根据应用场景选择MCU的使用情况 比如说使用了哪些模块 哪些I/O口 哪些外设 然后选择用于安全功能的MCU模块 对应的 选择相应的安全机制或者诊断 然后进行故障率分析 所有这些操作都可以从我们的worksheet里来执行 大家只需要联系TI申请相应的NDA文件 就可以免费拿到这些材料 另外 故障率还取决于使用的环境条件 所以我们在估算故障率时 第一步还要更新相应的FMEDA工作表 用剖面以及反映系统使用情况的参数 比如产品里电源打开或者关闭的小时数 电源打开或者关闭的循环次数 环境温度等 对于辐射引发的瞬态故障 故障率规范化为纽约市的海平面 其通量系数等于1 也可以根据相应的地理位置更改这个通量系数 这一页就是介绍在相应的Hercules MCU worksheet里 如何更新使用条件的示例 从这个图表上我们可以看到 计算硬件指标我们需要对工作环境的参数做一个配置 TI Hercules MCUFMEDA工作表默认值是基于 IEC 62380汽车电机控制的mission profile 其中显示了三项温度 温度一 温度二 温度三 多次打开电源关闭的循环以及非常有限的电源打开次数 通样设置系数等 我们的用户可以根据自己的使用环境调节温度 修改打开关闭循环次数 修改电源打开关闭的次数 以及反映自己的使用条件 对于不同的使用条件 原始的裸片永久的filter rate会有所不同 例如敞开恒定70℃mission profile的原始filter rate 要比汽车电机控制的mission profile的原始filter rate要高20倍 而在我们默认的mission profile里 我们可以看到 我们把汽车的生命周期定义为10年 然后每天的使用分为晚上用 白天用 或者一天都不使用 对于每年的温度范围 我们分为 cold warm跟hot 三个等级 也就是汽车工作的三个温度范围 分别定义夏天 冬天跟春秋 而汽车工作跟非工作的时间比例是 0.058:0.942 这是基于汽车电子里面的使用做这样的一个配置 与工业里面有很大差别 另外 对于Hercules MCU来说 它是一款通用的安全MCU 它的应用场景很广泛 所以大家需要根据自己的应用场景 使用哪些外设 来做安全性分析 TI Hercules MCU提供的FMEDAworksheet允许我们的用户 根据自己使用的安全模块和外设 进行故障率分析和计算 在前面我们提到的示例中 用到了电源 时钟 CPU memory 等外设 而没有使用到ADC所以我们在配置的时候 可以把ADC给disable 也没有用到flexray 所以flexray 短线也不会在功能安全分析的时候出现 另外我们需要根据自己应用中使用的flash和SRAM的使用情况 来做一个调整 以得到一个最精确的诊断覆盖率 所有这些都可以通过Hercules MCU的FMEDA worksheet来做修改和裁剪 除此之外 在HerculesMCU FMEDA worksheet中 我们还可以对它使用的安全机制做一个裁剪 这里的表格中主要提到了 power clock 跟reset模块 相对应的 它使用的安全机制 有power 1 power 2 PMM 1等等 在每一个安全机制后面我们可以看到有一个选择项 1代表这个诊断机制是使用0代表这个诊断机制没有使用 具体的安全机制我们可以在相应MCU的safety manual里找到 具体可以参见第六章节 在这个实例中 我们可以看到 对于power clock reset来说 所有的安全机制都使用了 除了clock里面的clock 4 这个安全机制 它没有使用外部的设备来检测使用输出 现在再更新了前面我们所讲的mission profile之后 我们就可以在相应的summary和FMEDA worksheet detail中 找到 相应的裁剪过的诊断覆盖率 和filter rate指标 这些关于MCU的指标参数可以作为系统级FMEDA的一部分 所有这些filter rate和诊断覆盖率指标值 都可以免费提供给签了NDA的用户 而一些标准可能对一些模块有特殊的要求 比如说对CPU对flash 对SRAM 对CAN NDC的模块 需要提供瞬态或者是永久的filter rate值 或者需要提供（听不清）或者pack值之后的FMEDA数据 所有这些值都可以在Hercules MCU的FMEDA中得到 同样的 只要我们的用户签了NDA 就可以免费提供