Envolvido em uma variedade de equipes de design de equipamentos de consumo enfrentando o desafio de atender aos padrões de segurança relevantes, incluindo as normas europeias IEC 60730. A maioria das empresas deseja projetar produtos para o mercado global, portanto, a equipe de design geralmente é responsável por atender aos mais rigorosos padrões mundiais para o design de todos os equipamentos. É claro que você pode usar qualquer microcontrolador (MCU) e os produtos compatíveis de desenvolvimento de IC de suporte correspondentes. No entanto, um número crescente de MCU inclui funções específicas de hardware sem a necessidade de componentes externos para obter conformidade. Vamos ver se você precisa de conformidade de segurança, bem como alguns projetados para pavimentar o caminho para a conformidade do MCU.
Especificamente, os padrões IEC 60730-1 resolvem o uso de sistemas de controle baseados em MCU com base no Apêndice H desta especificação. A maioria dos aparelhos elétricos de consumo, como máquinas de lavar, geladeiras e produtos semelhantes pertencem à Classe B. O objetivo deste padrão é garantir que a falha do sistema não cause a operação insegura do dispositivo. Por exemplo, a falha do sistema não deve causar temperatura insegura, o que pode prejudicar o operador ou causar um incêndio.
Observe também que o conceito por trás do IEC 60730 e da tecnologia que será discutido aqui pode ser aplicado fora dos aplicativos de dispositivos do consumidor. Na verdade, muitos tipos de sistemas embarcados (não necessariamente sujeitos ao gerenciamento de padrões regulatórios) precisam se proteger contra falhas do sistema.
Normalmente em sistemas baseados em MCU, a conformidade com IEC-60730 depende do código do aplicativo adicionado ao firmware. No entanto, para proteger o centro de funções de hardware MCU pode ser simplificado eliminando o desenvolvimento de firmware de componentes externos, melhorar o desempenho e reduzir custos.
Métodos de conformidade Existem três maneiras principais de projetar sistemas baseados em MCU de acordo com os padrões IEC 60730. A arquitetura mais complexa, usando um assim chamado canal duplo, MCU duplo em paralelo e um circuito de controle, e tendo uma função de comparação, garante que os dois canais produzam os mesmos resultados. No entanto, este método é geralmente considerado muito caro para o mercado consumidor. Em seguida, optamos por limitar o custo dos dois métodos de canal único. Você pode testar o sistema no momento da fabricação do produto para evitar o não cumprimento da conformidade. No passado, o método de teste de fabricação geralmente era escolhido, pois é a alternativa mais simples e de menor custo. Hoje, um número crescente de fabricantes de produtos opta por adicionar a função de autoteste regular para garantir que o produto não falhe em campo. Essa é a abordagem que enfocaremos aqui.
A autenticação de segurança real é executada no aparelho do terminal, mas as falhas potenciais no Apêndice H são aplicadas ao MCU. Na verdade, os acessórios incluem uma lista detalhada de elementos internos MCU e a falha associada deve ser testada em um autoteste regular e a facilidade de alguma forma. Por exemplo, o registro de autoteste deve ser detectado no cartão ou no valor do contador de programa (PC) da falha, detecção de erro de memória de bit único e detecta operação de interrupção incorreta - incluindo a interrupção não ocorre, a interrupção ocorre com muita frequência . Elementos adicionais para resolver a falha de comunicação e operação correta do relógio de tempo, a seqüência de operação.
Exemplos de máquina de lavar Agora, vamos dar uma olhada no MCU (em particular, comumente referido como controlador de sinal digital (DSC) é suportado pelo MCU DSP) Alguns exemplos de como simplificar a conformidade. A Figura 1 representa um diagrama de blocos de um projeto baseado na máquina de lavar DSC Texas Instruments (TI). Este diagrama se aplica ao ponto fixo DSC série TMS320C24x, TMS320F282x designado Série DSC e TMS320F2802x / 2806x série Piccolo de ponto fixo e flutuante DSC. Todos contam com os núcleos DSC 32 TI C2000, que podem ser processados em um único projeto de processador DSP (principalmente controle do motor) e tarefas de controle do sistema. Pode ser, mas em qualquer caso, o elemento DSC IEC-60730 C2000 é capturado em um MCU separado em combinação com o controlador do sistema no DSC.
Figura 1: A série DSC TI C2000 atinge relógio independente e outras funções, para simplificar o projeto do sistema em conformidade com o padrão IEC-60730.
TI DSC fornece vários elementos para apoiar a conformidade. Por exemplo, o oscilador do chip IC compreende um duplo. Condução de um MCU principal e sistemas operacionais. O segundo tempo pode ser usado como um grupo de controle realizado periodicamente de forma independente do autoteste implementado. O IC compreende ainda um circuito monitor que monitora a tensão de alimentação, o que pode causar o mau funcionamento descrito na norma. Além disso, o DSC também inclui registro de proteção contra gravação.
Obviamente, muitos aplicativos não requerem recursos de processamento de dispositivos de 32 bits fornecidos pelo DSC. Felizmente, os fornecedores de MCU estão oferecendo em linha com o recurso padrão IEC-60730 nas famílias tradicionais de MCU de 8 e 16 bits.
Interrupção em tempo real Freescale Por exemplo, Freescale suporta essas funções em seu MC9S08AWx MCU, o MCU é parte de uma ampla gama de família MC9S08 de 8 bits. 9S08AW MCU contém uma função de interrupção em tempo real (RTI), você pode realizar um monte de função de autoteste. A Figura 2 descreve a função RTI. No topo da figura, o registro de controle de status de interrupção em tempo real (O SRTISC) compreende 3 - Seleção de atraso de interrupção em tempo real (o RTIS) - Defina o intervalo de interrupção periódica da CPU. O espaçamento pode variar entre 8 ms a 1.04 segundos. Interrupção integrada do oscilador RC de 1 KHz, independente do clock da CPU.
Figura 2: Use o Freescale chamado função de interrupção em tempo real (RTI) quando um programa de serviço de interrupção é iniciado, um sistema para verificar se uma falha definida pela IEC-60730 está presente.
A função de autoteste é implementada na rotina de serviço de interrupção gerada por RTI (ISR) em. Por exemplo, o ISR pode verificar o valor do PC durante cada iteração. Se o PC permanecer inalterado em três iterações sucessivas, o ISR pode assumir a placa MCU e tomar precauções no ciclo do software.
O RTI também permite que o ISR monitore a frequência do relógio. O ISR apenas usa um tempo de integração para obter um registro de data e hora em cada serviço de interrupção e verificar se cada leitura sucessiva é válida. Além disso, implementado no chip com gerador de clock interno de funcionalidade embutido, o teste pode ser lento ou rápido, ou perda de clock do clock da CPU. O bloqueio de RTI ativado por ISR pode monitorar os registros da função de detecção de perda de relógio.
Freescale oferece suporte a vários recursos orientados para a segurança diferentes, incluindo o método para verificar a precisão da memória. Além disso, a empresa também oferece suporte à série DSC MC16Fx de 56 bits com recursos centrados em IEC-60730.
Em toda a arquitetura MCU IEC 60730 Ao mesmo tempo, Renesas MCU no campo pode ter a mais extensa das diferentes arquiteturas, principalmente porque a empresa vende é um antigo MCU Hitachi, Mitsubishi e NEC tradicional. Negócio de microeletrônica. No entanto, a empresa possui recursos de conformidade de segurança muito consistentes em todo o portfólio de produtos.
O watchdog timer (WDT) é um componente chave na maioria dos casos, o uso dos padrões de segurança são atendidos. Renesas amadurece 8 e 16 R8C, M16C, 8 e 16 bits da família H32 de 8 bits e SuperH MCU obtidos independentemente da fonte de clock da CPU WDT.
A Renesas continua a manter um suporte WDT sólido à série RX da família RX de 16 bits e 32 bits RL78 MCU. Além disso, com o tempo, a empresa acrescentou outras funções ao hardware. Por exemplo, a introdução do bloco de cálculo M16C CRC (Cyclic Redundancy Check), que é independente do funcionamento da CPU. O CRC pode ser usado para detectar erros de comunicação e memória.
As séries RL78 e RX também oferecem suporte ao CRC e adicionam outros recursos. Por exemplo, o RL78 incluindo detecção de paridade de RAM, a função de controle de acesso à memória define a frequência do relógio e funções de monitoramento. RX inclui uma série semelhante de função de autodiagnóstico e a função do conversor de dados.
Projeto de segurança Se o seu próximo projeto requerer um método de condição de falha de saída segura, certifique-se de considerar como os fornecedores de MCU para cumprir com o padrão IEC-60730. Na verdade, todos os fornecedores de MCU adotaram a política IEC-60730, selecione o MCU com uma função de conformidade de segurança de hardware pode reduzir a lista de materiais do sistema, resultando em vantagens de custo, energia e desempenho. Além disso, os fornecedores de MCU normalmente fornecem código de amostra para atender aos requisitos da IEC-60730, o código irá acelerar muito seu produto final projetado para suportar com segurança o código de falha ou hardware do sistema.
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