飛思卡爾芯片驅(qū)動(dòng)下一代汽車車身電子應(yīng)用

　　電子安全系統(tǒng)由于影響巨大，在不斷進(jìn)行升級(jí)，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)組織(ISO)和國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)制定了新的要求。功能安全標(biāo)準(zhǔn)IEC61508及其未來(lái)車輛自適應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)ISO26262，現(xiàn)已在業(yè)內(nèi)應(yīng)用，以確保車輛電子系統(tǒng)充分的安全性。該ISO文檔定義了4個(gè)車輛安全完整性等級(jí)(ASIL)，其中ASIL D代表最高安全級(jí)別。而飛思卡爾半導(dǎo)體推出的SafeAssure計(jì)劃，旨在幫助系統(tǒng)制造商更加輕松地滿足汽車和工業(yè)市場(chǎng)中的功能安全標(biāo)準(zhǔn)要求。

　　為設(shè)計(jì)工程師提供更好的選擇

　　針對(duì)安全要求嚴(yán)苛的應(yīng)用，設(shè)計(jì)工程師需要進(jìn)行架構(gòu)選擇。但現(xiàn)有的大多數(shù)微控制器解決方案或者缺乏靈活性，不能支持各種功能安全需求，或者要求在安全軟件方面投入很大。而額外的軟件增加了復(fù)雜度并更容易導(dǎo)致系統(tǒng)故障。因此，從系統(tǒng)的角度需要多方面的評(píng)估微控制器方案。飛思卡爾目前實(shí)現(xiàn)功能安全的途徑包括四個(gè)主要領(lǐng)域：安全流程、安全硬件、安全軟件和安全支持，采用飛思卡爾針對(duì)功能安全標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)發(fā)的器件，能夠幫助設(shè)計(jì)工程師快速完成產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加快上市時(shí)間。

　　飛思卡爾針對(duì)要求嚴(yán)格的安全應(yīng)用，推出了新開(kāi)發(fā)的汽車級(jí)雙核微控制器。雙核MPC5643L Power Architecture 32位MCU系列。該處理器包括兩個(gè)冗余通道，每個(gè)通道由一個(gè)內(nèi)核、總線、中斷控制器、內(nèi)存控制器和其他內(nèi)核相關(guān)模塊組成。這種方法取代了使用2個(gè)MCU的方法，雙核MCU以更具性價(jià)比的價(jià)格實(shí)現(xiàn)車輛安全。

　　MPC5643L具有高效、靈活、安全的優(yōu)勢(shì)。MPC5643L提供最高性能水平(以更少的投入，實(shí)現(xiàn)更多產(chǎn)出)，以實(shí)現(xiàn)智能外圍協(xié)調(diào);該器件能夠構(gòu)建一種支持多重安全架構(gòu)的雙核概念，并讓用戶在性能和安全水平之間取得平衡;同時(shí)能夠形成一個(gè)符合SIL3/ASIL D標(biāo)準(zhǔn)的安全概念，并通過(guò)在硬件中加入關(guān)鍵安全組件和自測(cè)功能，降低軟件復(fù)雜度。

　　雙核高性能的MCU

　　MPC5643L以提高安全性及減輕零組件用量負(fù)擔(dān)為目標(biāo)，有助設(shè)計(jì)工程師開(kāi)發(fā)高安全性且高性價(jià)比的安全系統(tǒng)。其設(shè)計(jì)架構(gòu)包含兩組通道，每組各自擁有獨(dú)立運(yùn)算核心、總線、中斷控制器和內(nèi)存控制器，以及其他相關(guān)模塊，并可互相監(jiān)控運(yùn)行狀態(tài)，在某一核心故障發(fā)生時(shí)提供后備支持，防止以往因系統(tǒng)孤立無(wú)援而瞬間停止運(yùn)行的情況。

　　面向安全要求嚴(yán)苛應(yīng)用的優(yōu)化

　　故障通常包括單點(diǎn)故障、潛在故障和共因故障。引起故障的原因可能包括隨機(jī)硬件故障機(jī)制、系統(tǒng)性硬件故障機(jī)制、軟件錯(cuò)誤以及共因故障。單點(diǎn)故障多由外部因素導(dǎo)致內(nèi)核或內(nèi)存發(fā)生大的變化，作為防止單點(diǎn)故障的關(guān)鍵措施，MPC5643L處理器同該系列其他產(chǎn)品一樣，引入了“SoR”(冗余區(qū)域)，它允許用戶以雙核鎖步(lockstep)模式運(yùn)行微處理器的關(guān)鍵組件，該部件可以設(shè)置為以“鎖步模式”運(yùn)行。“鎖步模式”表示控制器的這個(gè)部件同時(shí)并行運(yùn)行同一組操作。鎖步操作的輸出可以通過(guò)所謂的“冗余校驗(yàn)單元”進(jìn)行對(duì)比。這些單元測(cè)定是否已出現(xiàn)故障。如果出現(xiàn)故障，這個(gè)故障信號(hào)會(huì)轉(zhuǎn)發(fā)到一個(gè)單獨(dú)的硬件單元，即故障采集和控制單元(FCCU)。

　　MPC5643L控制器架構(gòu)提供硬件自檢(BIST)機(jī)制，用于對(duì)潛在故障進(jìn)行檢測(cè)。這些測(cè)試檢測(cè)微控制器邏輯單元，覆蓋率達(dá)到90%或更高。因此，即使當(dāng)實(shí)際應(yīng)用并未觸發(fā)所有硬件模塊的時(shí)候也可以識(shí)別出潛在故障。

　　由于MPC5643L架構(gòu)的冗余組件共享一個(gè)系統(tǒng)資源，可能引發(fā)共因故障。典型例子是系統(tǒng)時(shí)鐘或供電，它們可能以相同的方式影響到芯片組件的時(shí)鐘并可能造成同樣的故障。因此，在鎖步模式下，“冗余區(qū)域”的兩個(gè)通道都運(yùn)行同樣的軟件，此類共因故障不會(huì)被檢測(cè)出。

　　MPC5643L提供用于時(shí)鐘偏差和主要電壓偏差(如內(nèi)部核心電壓、閃存供電電壓等)的硬件監(jiān)測(cè)模塊。

　　故障采集和處理單元(FCCU)是MPC5643L功能性安全架構(gòu)的一個(gè)核心組件。旨在簡(jiǎn)化控制器水平的故障報(bào)告和安全要求嚴(yán)苛應(yīng)用的管理。它提供一個(gè)冗余硬件通道。當(dāng)存在重大故障的時(shí)候，該通道能夠?qū)崿F(xiàn)在安全的狀態(tài)下對(duì)器件進(jìn)行管理。這一操作無(wú)須CPU干預(yù)。

　　故障采集單元可以處理控制器的內(nèi)部信號(hào)并讓用戶選擇不同的故障信號(hào)處理方式。

　　為了確保在其它控制器模塊或主內(nèi)核出現(xiàn)故障的時(shí)候FCCU的獨(dú)立性，該模塊運(yùn)行在一個(gè)獨(dú)立的16MHz內(nèi)部RC時(shí)鐘上。因此確保了對(duì)輸出信號(hào)和時(shí)間的最終計(jì)算。