瑞薩電子基于IEC61508的功能安全解決方案介紹（3）

前篇回顧

解決方案 | 瑞薩基于IEC61508的功能安全解決方案介紹（1）

解決方案 | 瑞薩基于IEC61508的功能安全解決方案介紹（2）

瑞薩功能安全解決方案 - 硬件（HW）

作為解決這些問(wèn)題的方案，瑞薩提出將硬件，如我們的MCU和我們的MCU的認(rèn)證軟件相結(jié)合。

本章節(jié)關(guān)于硬件。除了客戶的系統(tǒng)之外，瑞薩還提出了雙MCU架構(gòu)。雖然您可能認(rèn)為這種架構(gòu)會(huì)增加BOM成本，但這對(duì)由MCU控制的安全系統(tǒng)有三個(gè)好處。

一、簡(jiǎn)單的安全驗(yàn)證

因?yàn)榘踩K的硬件和客戶的非安全系統(tǒng)可以單獨(dú)控制或隔離。優(yōu)化或降低診斷頻率，因?yàn)槿哂嘞到y(tǒng)的診斷可以在8～24小時(shí)內(nèi)完成。

二、提高了系統(tǒng)性能

如下圖左側(cè)的單個(gè)MCU配置將無(wú)法達(dá)到SIL3，并且HFT=0，這不適用于工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。HFT是硬件故障容錯(cuò)，指部件或子系統(tǒng)在出現(xiàn)硬件故障的情況下，有且還有一個(gè)或兩個(gè)及以上的功能安全單元/通道繼續(xù)執(zhí)行所要求的安全功能的能力。

三、雙核單芯片

從硬件角度是可以的，但是如果沒(méi)有必要的功能安全軟件支持，認(rèn)證機(jī)構(gòu)也不接受此系統(tǒng)是冗余的，也就是無(wú)法通過(guò)SIL3的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。

所以，冗余系統(tǒng)的好處：

1

即使其中一個(gè)MCU發(fā)生故障，另一個(gè)MCU也可以繼續(xù)安全操作，因?yàn)?a target="_blank">工業(yè)自動(dòng)化安全系統(tǒng)需要冗余

2

通過(guò)冗余（HFT=1），所需的診斷覆蓋范圍適當(dāng)放寬（SIL3要求的DC僅為90%）

3

診斷間隔可為8~24小時(shí)。它可以減少用戶應(yīng)用程序操作中的診斷開(kāi)銷(xiāo)

基于以上，我們認(rèn)為，無(wú)論是單MCU架構(gòu)或者雙核的MCU架構(gòu)的配置都是有風(fēng)險(xiǎn)的。

?

瑞薩功能安全解決方案 – 軟件（SW）

與之前提出的雙MCU架構(gòu)的硬件平臺(tái)相結(jié)合，Renesas提供經(jīng)認(rèn)證的安全軟件、文檔、參考板和經(jīng)認(rèn)證的編譯器，以支持縮短和簡(jiǎn)化安全系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。有了瑞薩認(rèn)證的軟件和硬件，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員或客戶可以縮短MCU的認(rèn)證過(guò)程，并專注于客戶的應(yīng)用領(lǐng)域。

根據(jù)我們的經(jīng)驗(yàn)，一些客戶成功地將其安全系統(tǒng)開(kāi)發(fā)時(shí)間縮短到了過(guò)去的三分之一。客戶只需要集中應(yīng)用層的開(kāi)發(fā)即可，減少整個(gè)研發(fā)時(shí)間成本。

?

以下是瑞薩針對(duì)RA和RX MCU的一系列功能安全解決方案交付內(nèi)容。包括：

1

自診斷/自檢軟件包：是包括診斷軟件在內(nèi)的基本軟件包，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)片上CPU、ROM和RAM的測(cè)試。

2

SIL3功能安全系統(tǒng)軟件包：該軟件包包括功能安全平臺(tái)軟件，該軟件使用雙MCU實(shí)現(xiàn)、開(kāi)發(fā)冗具有余功能的安全系統(tǒng)，包括MCU診斷、調(diào)度、分區(qū)功能等。

3

FSOE應(yīng)用軟件套件，是與功能安全平臺(tái)軟件一起使用的安全網(wǎng)絡(luò)堆棧包， 客戶可以根據(jù)其所需的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議，來(lái)選擇這些軟件包。

4

Profisafe應(yīng)用軟件套件，也是與功能安全平臺(tái)軟件一起使用的安全網(wǎng)絡(luò)堆棧包。

5

參考文件是一套文件，為功能安全系統(tǒng)的認(rèn)證文件和設(shè)計(jì)提示提供了指南。該參考文件特別適用于新開(kāi)發(fā)IEC61508安全系統(tǒng)的用戶。

6

參考板硬件：這是一個(gè)具有冗余架構(gòu)的評(píng)估板，也是獲得了TUV SIL3認(rèn)證證書(shū)的。

7

編譯器認(rèn)證套件：該套件包括瑞薩自己的CC-RX編譯器（只針對(duì)RX MCU）或者支持認(rèn)證的編譯器IAR的使用手冊(cè)和功能安全證書(shū)。

?

功能安全參考板

前文我們已經(jīng)介紹了幾個(gè)軟件的交付內(nèi)容，但您也需要硬件作為評(píng)估、開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)。

瑞薩不僅提供安全軟件的硬件評(píng)估板，而且是為功能安全標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的雙MCU配置系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并經(jīng)過(guò)認(rèn)證機(jī)構(gòu)TUV SIL3認(rèn)證證書(shū)認(rèn)證的。所有的評(píng)估板包含安全設(shè)計(jì)專有技術(shù)，如標(biāo)準(zhǔn)要求的診斷、監(jiān)控安全電路，方便您立即開(kāi)始原型機(jī)的開(kāi)發(fā)。

?

下面是結(jié)合FSOE協(xié)議棧以及FSoE參考評(píng)估套件，全面覆蓋系統(tǒng)控制到EtherCAT網(wǎng)絡(luò)通訊的功能安全需求的評(píng)估板套件（后續(xù)將發(fā)布該評(píng)估板的具體介紹文章，敬請(qǐng)持續(xù)關(guān)注）。

?

最后，讓我們總結(jié)一下瑞薩的功能安全解決方案：

我們強(qiáng)調(diào)的是認(rèn)證的安全解決方案會(huì)全面支持客戶從開(kāi)發(fā)到認(rèn)證的整個(gè)過(guò)程，以更輕松、更快速地進(jìn)入市場(chǎng)。

例如經(jīng)過(guò)認(rèn)證的軟件將縮短MCU安全軟件的開(kāi)發(fā)時(shí)間，以便客戶能夠?qū)Ｗ⒂趹?yīng)用軟件開(kāi)發(fā)，無(wú)需因?yàn)榉前踩δ軕?yīng)用軟件的變更影響必要的認(rèn)證。

再者，參考板將有助于縮短開(kāi)發(fā)速度，快速建立原型機(jī)并投入市場(chǎng)。

當(dāng)然，還有其他內(nèi)容，如參考文件、IEC61508指南和設(shè)計(jì)訣竅、支持開(kāi)發(fā)的認(rèn)證編譯器等，客戶可以根據(jù)瑞薩功能安全解決方案靈活選擇需要交付的成果。