Engagé dans une variété d'équipes de conception d'équipements grand public confrontés au défi de répondre aux normes de sécurité pertinentes, y compris les normes européennes IEC 60730. La plupart des entreprises souhaitent concevoir des produits pour le marché mondial. L'équipe de conception est donc généralement chargée de respecter les normes mondiales les plus strictes pour la conception de tous les équipements. Vous pouvez bien sûr utiliser n'importe quel microcontrôleur (MCU) et les produits compatibles avec le développement de circuits intégrés correspondants. Cependant, un nombre croissant de MCU incluent des fonctions spécifiques au matériel sans avoir besoin de composants externes pour assurer la conformité. Voyons si vous avez besoin de conformité en matière de sécurité, ainsi que de certaines conçues pour ouvrir la voie à la conformité du MCU.
Plus précisément, les normes IEC 60730-1 résolvent l'utilisation de systèmes de contrôle basés sur MCU basés sur l'annexe H de cette spécification. La plupart des appareils électriques grand public tels que les machines à laver, les réfrigérateurs et les produits similaires appartiennent à la classe B. L'objectif de cette norme est de garantir que la défaillance du système n'entraînera pas un fonctionnement dangereux de l'appareil. Par exemple, la défaillance du système ne doit pas provoquer de température dangereuse, ce qui pourrait nuire à l'opérateur ou provoquer un incendie.
Notez également que le concept derrière la CEI 60730 et la technologie qui seront discutés ici peuvent être appliqués en dehors des applications d'appareils grand public. En fait, de nombreux types de systèmes embarqués (pas nécessairement soumis à la gestion des normes réglementaires) doivent se prémunir contre les défaillances du système.
Généralement, dans les systèmes basés sur MCU, la conformité IEC-60730 dépend de votre code d'application ajouté au micrologiciel. Cependant, afin de sécuriser le centre du MCU, les fonctions matérielles peuvent être simplifiées en éliminant le développement de micrologiciels de composants externes, en améliorant les performances et en réduisant les coûts.
Méthodes de conformité Il existe trois manières principales de concevoir des systèmes basés sur MCU conformément aux normes IEC 60730. L'architecture la plus complexe utilisant ce qu'on appelle un double canal, un double MCU en parallèle et un circuit de contrôle, et ayant une fonction de comparaison, garantit que les deux canaux produisent les mêmes résultats. Cependant, cette méthode est généralement considérée comme trop chère pour le marché de la consommation. Ensuite, nous avons choisi de limiter le coût des deux méthodes monocanal. Vous pouvez tester le système au moment de la fabrication du produit afin d'éviter la non-conformité. Dans le passé, la méthode d'essai de fabrication était généralement choisie, c'est l'alternative la plus simple et la moins coûteuse. Aujourd'hui, un nombre croissant de fabricants de produits choisissent d'ajouter une fonction d'auto-test régulière pour s'assurer que le produit ne tombe pas en panne sur le terrain, c'est l'approche sur laquelle nous allons nous concentrer ici.
L'authentification de sécurité réelle est effectuée sur l'appareil terminal, mais les défaillances potentielles de l'annexe H s'appliquent au MCU. En fait, les accessoires incluent une liste détaillée des éléments internes du MCU et la défaillance associée doit être testée lors d'un auto-test régulier, et la facilité d'une manière ou d'une autre. Par exemple, le registre d'autotest doit être détecté dans la carte ou la valeur du compteur de programme (PC) du défaut, la détection d'erreur de mémoire sur un seul bit et détecte une opération d'interruption incorrecte - y compris l'interruption ne se produit pas, l'interruption se produit trop fréquemment . Des éléments supplémentaires pour résoudre l'échec de la communication et le bon fonctionnement de l'horloge de synchronisation, la séquence d'opérations.
Exemples de machine à laver Examinons maintenant le MCU (en particulier, communément appelé contrôleur de signal numérique (DSC) est pris en charge par le DSP MCU) Quelques exemples de la façon de simplifier la conformité. La figure 1 représente un schéma fonctionnel d'une conception basée sur la machine à laver DSC Texas Instruments (TI). Ce schéma s'applique aux DSC à virgule fixe série TMS320C24x, TMS320F282x désigné série DSC et TMS320F2802x / 2806x série Piccolo de DSC à virgule fixe et flottante. Tous reposent sur les cœurs DSC 32 TI C2000, qui peuvent être traités dans une conception de processeur DSP unique (principalement le contrôle du moteur) et des tâches de contrôle du système. C'est possible, mais dans tous les cas, les éléments DSC IEC-60730 C2000 sont capturés sur un MCU séparé en combinaison avec le contrôleur système dans le DSC.
Figure 1 : la série DSC TI C2000 réalise une horloge indépendante et d'autres fonctions, pour simplifier la conception du système conforme à la norme IEC-60730.
TI DSC fournit plusieurs éléments pour prendre en charge la conformité. Par exemple, l'oscillateur à puce IC comprend un double. Pilotage d'un MCU principal et de systèmes d'exploitation. Le deuxième temps peut être utilisé comme groupe témoin effectué périodiquement indépendamment de l'autotest mis en œuvre. IC comprend en outre un circuit de surveillance surveille la tension d'alimentation, ce qui peut provoquer un dysfonctionnement décrit dans la norme. De plus, DSC comprend également un registre de protection en écriture.
Bien entendu, de nombreuses applications ne nécessitent pas les capacités de traitement de périphérique 32 bits fournies par DSC. Heureusement, les fournisseurs de MCU proposent des fonctionnalités conformes à la norme IEC-60730 sur les familles traditionnelles de MCU 8 bits et 16 bits.
Interruption en temps réel Freescale Par exemple, Freescale prend en charge ces fonctions sur leur MCU MC9S08AWx, le MCU fait partie d'une large gamme de MC9S08 8 bits. 9S08AW MCU contient une fonction d'interruption en temps réel (RTI), vous pouvez réaliser de nombreuses fonctions d'auto-test. La figure 2 illustre la fonction RTI. En haut de la figure, et le registre de contrôle d'état d'interruption en temps réel (le SRTISC) comprend 3 - Sélection du délai d'interruption en temps réel (le RTIS) - Définir l'intervalle d'interruption périodique du processeur. L'espacement peut varier entre 8 ms et 1.04 seconde. Interruption intégrée de l'oscillateur RC à 1 kHz, indépendante de l'horloge du processeur.
Figure 2 : Utilisez Freescale appelée fonction d'interruption en temps réel (RTI) au démarrage d'un programme de service d'interruption, un système permettant de vérifier si une défaillance définie par IEC-60730 est présente.
La fonction d'autotest est implémentée dans la routine de service d'interruption (ISR) générée par RTI. Par exemple, ISR peut vérifier la valeur du PC à chaque itération. Si le PC reste inchangé à trois itérations successives, les ISR peuvent assumer la carte MCU et prendre des précautions dans le cycle logiciel.
RTI permet également aux ISR de surveiller la fréquence d'horloge. ISR utilise simplement un temps d'intégration pour prendre un horodatage sur chaque service d'interruption et vérifier que chaque lecture successive est valide. En outre, mis en œuvre sur puce avec un générateur d'horloge interne à fonctionnalité intégrée, le test peut être lent ou rapide, ou une perte d'horloge d'horloge CPU. ISR a activé le verrouillage RTI et peut surveiller les registres de la fonction de détection de perte d'horloge.
Freescale prend en charge un certain nombre de fonctionnalités différentes axées sur la sécurité, y compris la méthode pour vérifier l'exactitude de la mémoire. En outre, la société prend également en charge la série DSC MC16Fx 56 bits avec des fonctionnalités centrées sur la norme IEC-60730.
À travers l'architecture MCU IEC 60730 Dans le même temps, Renesas MCU sur le terrain peut avoir la plus étendue des architectures différentes, principalement parce que la société vend un ancien MCU traditionnel Hitachi, Mitsubishi et NEC. Entreprise de microélectronique. Cependant, la société dispose de fonctionnalités de conformité de sécurité très cohérentes dans l'ensemble du portefeuille de produits.
La minuterie de surveillance (WDT) est un élément clé dans la plupart des cas, l'utilisation des normes de sécurité est respectée. Renesas mature 8 et 16 R8C, M16C, 8 et 16 bits famille H32 8 bits et SuperH MCU réalisé indépendamment de la source d'horloge du processeur WDT.
Renesas continue de maintenir une solide prise en charge WDT de la nouvelle série RX de la famille de MCU RL16 32 bits et 78 bits. En outre, la société a ajouté au fil du temps d'autres fonctions matérielles. Par exemple, l'introduction du bloc de calcul M16C CRC (Cyclic Redundancy Check), qui est indépendant du fonctionnement du CPU. Le CRC peut être utilisé pour détecter les erreurs de communication et la mémoire.
Les séries RL78 et RX prennent également en charge le CRC et ajoutent d'autres fonctionnalités. Par exemple, le RL78, y compris la détection de parité RAM, la fonction de contrôle d'accès à la mémoire définit la fréquence d'horloge et les fonctions de surveillance. RX comprend une série similaire de fonction d'auto-diagnostic et la fonction de convertisseur de données.
Conception de sécurité Si votre prochaine conception exige de garantir une méthode de condition de défaut de sortie sûre, assurez-vous de considérer comment les fournisseurs de MCU doivent se conformer à la norme IEC-60730. En fait, tous les fournisseurs de MCU ont adopté la politique IEC-60730, sélectionner le MCU avec une fonction de conformité de sécurité matérielle peut réduire la nomenclature du système, ce qui entraîne des avantages en termes de coût, de puissance et de performances. De plus, les fournisseurs de MCU fournissent généralement des exemples de code pour répondre aux exigences de la norme IEC-60730, le code accélérera considérablement votre produit final conçu pour résister en toute sécurité au code d'erreur ou au matériel du système.
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