電源管理集成電路PMIC的安全機制詳細概述

電源管理集成電路（PMIC）穩(wěn)壓器具有可配置性、可編程性、高集成度和高效率的特點；精確的上下電時序、低壓差、同步升降壓可確保優(yōu)化功耗，為汽車和工業(yè)提供可擴展的、安全且靈活的解決方案。

FS84 / FS85是汽車功能安全多輸出電源集成電路，適用于雷達、視覺、ADAS域控制器、無線電和信息娛樂應用。它包括多個開關模式和線性穩(wěn)壓器，提供外部頻率同步輸入和輸出，以優(yōu)化系統(tǒng)EMC性能。

其具有故障安全輸出的功能安全特征，涵蓋ASIL B和ASIL D安全完整性級別，開發(fā)符合ISO 26262標準。它有兩個狀態(tài)機，如下圖所示：

主狀態(tài)機：電源，待機模式和喚醒源的管理；

故障安全狀態(tài)機：電源管理監(jiān)視，MCU監(jiān)視和外部IC監(jiān)視。

圖 1 FS84/85功能框圖

從表中可以看出ASIL B和ASIL D的區(qū)別，下面針對您想了解的各個功能安全特性做介紹。

1、PGOOD， RSTB， FS0B

這三個安全輸出引腳分層實現，以保證安全狀態(tài)：

PGOOD：優(yōu)先級為1，如果PGOOD置位，則RSTB和FS0B都被置位；

RSTB：優(yōu)先級為2，如果RSTB被置位，則FS0B被置位但PGOOD可能不被置位；

FS0B：優(yōu)先級為3，如果FS0B有效，則可能不會置位RSTB和PGOOD。

RSTB的釋放由故障安全狀態(tài)機去管理，并且依賴于PGOOD釋放和ABIST1執(zhí)行。由OTP時配置分配給PGOOD和ABIST1的電壓監(jiān)視確定什么時候去釋放RSTB。

2、電壓監(jiān)控器

電壓監(jiān)控器負責VCOREMON、VDDIO和VMONx引腳的過壓和欠壓監(jiān)控。當這些引腳之一監(jiān)視的FS84 / FS85穩(wěn)壓器發(fā)生過壓時，相關的FS84 / FS85穩(wěn)壓器將關閉，直到故障消除。

3、看門狗

ASIL B和ASIL D分別對應Simple 和Challenger看門狗監(jiān)視器。

Challenger 看門狗基于MCU的question/answer流程。在FS85中通過LFSR（Linear Feedback Shift Register）實現生成16位偽隨機字。MCU可以使用FS85生成的LFSR，并執(zhí)行預定義的計算。在看門狗打開窗口期間通過SPI/I2C發(fā)送，并由FS85驗證結果。當結果正確時，將重新啟動看門狗程序窗口并生成新的LFSR；當結果錯誤時，看門狗錯誤計數器遞增，看門狗窗口重新啟動并且LFSR值不會改變。

當看門狗錯誤計數器達到其最大值時，在INIT_FS階段使用WD_FS_IMPACT ［1：0］位進行配置的RSTB/FS0B會進行故障安全響應。

Simple看門狗是簡縮版，這里不再贅述。

4、FCCU監(jiān)控

通過OTP_FCCU_EN位啟用FCCU監(jiān)視功能。FCCU引腳負責監(jiān)控MCU的硬件故障。FCCU引腳可以通過成對或單個獨立輸入進行配置。一旦INIT_FS被第一個正常的看門狗刷新關閉，FCCU監(jiān)控就會激活。

5、MCU故障恢復策略

OTP_FLT_RECOVERY_EN位啟用故障恢復策略功能。此功能擴展了窗口看門狗，允許MCU執(zhí)行故障恢復策略。目的是在故障事件發(fā)生后嘗試恢復應用程序時不重置MCU。當MCU通過其FCCU引腳觸發(fā)故障時，FS0B引腳被器件置位。

當FCCU引腳指示錯誤并且FS0B有效時，會發(fā)生從WDW_PERIOD到WDW_RECOVERY的轉換。如果MCU在WDW_RECOVERY持續(xù)時間結束之前發(fā)送了正?？撮T狗刷新，如果FCCU引腳不再指示錯誤，則器件將切換回WDW_PERIOD持續(xù)時間和相關的占空比。否則，將啟動新的WDW_RECOVERY周期。如果MCU在WDW_RECOVERY持續(xù)時間結束之前未發(fā)送正常的看門狗刷新，則會生成復位脈沖，故障安全狀態(tài)機將返回INIT_FS。

圖 2 MCU故障恢復策略

6、外部IC監(jiān)控（ERRMON）

外部IC監(jiān)視功能由OTP_ERRMON_EN位使能。ERRMON引腳負責監(jiān)控應用中的外部IC，既不是FS85，也不是MCU。一旦INIT_FS被第一個正?？撮T狗刷新關閉，ERRMON監(jiān)控就會激活。在INIT_FS階段，ERRMON故障信號的極性可通過ERRMON_FLT_POL位進行配置。

7、邏輯BIST（Built-in self-test）

故障安全狀態(tài)機包括邏輯內置自檢（LBIST），以驗證安全邏輯監(jiān)控的正確功能。LBIST在每次POR之后執(zhí)行，或者每次從待機狀態(tài)喚醒之后執(zhí)行。如果LBIST發(fā)生故障，RSTB和PGOOD將被釋放，但FS0B仍然保持低電平且無法釋放。標志LBIST_OK可通過SPI/I2C進行MCU診斷。

8、模擬BIST（Built-in self-test）

故障安全狀態(tài)機包括兩個模擬內置自檢（ABIST），用于驗證安全模擬監(jiān)控的正確功能。每次POR后或每次從待機狀態(tài)喚醒后自動執(zhí)行ABIST1。在ABIST1期間檢查哪個調節(jié)器由OTP完成。

在INIT_FS階段之后，ABIST2由SPI/I2C和Vxxx_ABIST2位執(zhí)行。如果ABIST發(fā)生故障，RSTB和PGOOD將被釋放，但FS0B仍然保持低電平且無法釋放。標志ABIST1_OK和ABIST2_OK可通過SPI/I2C進行MCU診斷。