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汽車電子硬件開發(fā)常用的安全機(jī)制
5. 芯片系統(tǒng)層級安全機(jī)制
(1) 測試模式
在圖像處理中，測試模式通常指的是用來檢測 ISP 是否有故障的一種安全機(jī)制。例如在 IP設(shè)計中，ISP 通常會在周期內(nèi)生成所需的測試圖像，通過將測試圖像與預(yù)設(shè)結(jié)果進(jìn)行比較來判斷邏輯是否出現(xiàn)問題。如果結(jié)果比較沒有通過，系統(tǒng)會發(fā)送相應(yīng)的中斷以表明邏輯出現(xiàn)問題 。
(2) 系統(tǒng)內(nèi)測試(In System Test)
系統(tǒng)內(nèi)測試是指在芯片上電或下電時執(zhí)行的一系列診斷測試，用于檢測硬件和軟件的故障模式及影響。對于功能安全而言，進(jìn)行上電或下電自檢通常是為了防止?jié)摲收?。上電?/span>下電自檢有多種方法，根據(jù)自檢對象和時間，可分為以下幾類。
1) 軟件自檢：利用預(yù)先設(shè)置好的或自動生成的數(shù)據(jù)或代碼，對物理存儲、運算器及控制器進(jìn)行檢測。
2) 硬件邏輯自檢(LBIST): 在控制單元內(nèi)部集成專用自檢硬件，最常見的就是內(nèi)建自測試 (BIST) 。通過在芯片設(shè)計中加入額外自測試電路，在測試時從外部施加控制信號，運行內(nèi)部自測試硬件和軟件，以檢查電路缺陷或故障。測試模式一般是DFT工程師利用自動測試設(shè)備(Automatic Test Equipment，ATE) 結(jié)合失效模型和自動測試模式生成(Automatic Test Pattern Generation，ATPG) 技術(shù)來滿足相應(yīng)的診斷覆蓋率要求。診斷范圍根據(jù)覆蓋的目標(biāo)、大小等指標(biāo)來設(shè)計。
3) 內(nèi)存自檢(MBIST)：MBIST用于在系統(tǒng)上電或下電時，或系統(tǒng)運行過程中檢測內(nèi)存的硬件故障。對于ASIL C/D的系統(tǒng)，除了必要的上電自檢外，我們建議在滿足FTTI 的情況下進(jìn)行周期性自檢。對于ASILB 的系統(tǒng)，通常上電自檢即可滿足設(shè)計要求。
(3) 安全島
一般在車規(guī)級SoC 中，除了使用Cortex-A 核、NPU、GPU、數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)等高性能核處理特定任務(wù)外，我們還需要一個高實時性內(nèi)核。目前，大多數(shù)SoC 安全島都會集成一組雙核鎖步的Arm Cortex R-52內(nèi)核。它的主要功能是檢測和處理SoC 內(nèi)部其他子系統(tǒng)的故障，并將故障上報給控制器。當(dāng)然，也有部分SoC安全島集成多組Arm Cortex R核，直接取代控制器中外掛的安全MCU。安全島通常獨立于SoC中的其他子系統(tǒng)，具有獨立的時鐘、供電機(jī)制優(yōu)先級較高的中斷機(jī)制。
(4) 溫度和功率監(jiān)控
功能安全中的溫度和功率監(jiān)控是指對系統(tǒng)的溫度和功率進(jìn)行實時測量和控制，以保證其正常工作，避免過熱或過載等危險情況發(fā)生。各大車規(guī)級芯片公司都有類似功能的芯片。這些芯片可以提供高精度的電流、電壓、功率和溫度測量，并支持功能安全。對于電池管理系統(tǒng) (BMS) 來說，熱管理主要是管理電芯的化學(xué)反應(yīng)，從而控制相關(guān)的電池性能。然而，目前對于BMS來說，大多僅僅是傳遞當(dāng)前電芯的溫度給車輛控制單元(VCU)。
工藝、電壓和溫度 (PVT) 傳感器是半導(dǎo)體IP 電路模塊，通常嵌入芯片內(nèi)部，主要用來感知芯片的動態(tài)操作環(huán)境(即電壓和溫度)以及靜態(tài)條件(即工藝)。
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