Tham gia vào nhiều nhóm thiết kế thiết bị tiêu dùng phải đối mặt với thách thức để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn liên quan, bao gồm các tiêu chuẩn IEC 60730 của Châu Âu. Hầu hết các công ty muốn thiết kế sản phẩm cho thị trường toàn cầu, vì vậy đội ngũ thiết kế thường chịu trách nhiệm đáp ứng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt nhất trên toàn thế giới cho tất cả các thiết kế thiết bị. Tất nhiên, bạn có thể sử dụng bất kỳ bộ vi điều khiển (MCU) nào và các sản phẩm tương thích phát triển vi mạch hỗ trợ tương ứng. Tuy nhiên, ngày càng nhiều MCU bao gồm các chức năng cụ thể của phần cứng mà không cần các thành phần bên ngoài để đạt được sự tuân thủ. Hãy xem liệu bạn có cần tuân thủ bảo mật hay không, cũng như một số được thiết kế để mở đường cho việc tuân thủ MCU.
Cụ thể, tiêu chuẩn IEC 60730-1 giải quyết việc sử dụng hệ thống điều khiển dựa trên MCU dựa trên Phụ lục H của đặc điểm kỹ thuật này. Hầu hết các thiết bị điện dân dụng như máy giặt, tủ lạnh và các sản phẩm tương tự thuộc loại B. Mục đích của tiêu chuẩn này là đảm bảo rằng sự cố hệ thống sẽ không gây ra hoạt động không an toàn của thiết bị. Ví dụ, sự cố hệ thống không được gây ra nhiệt độ không an toàn, có thể gây hại cho người vận hành hoặc gây ra hỏa hoạn.
Cũng lưu ý rằng khái niệm đằng sau IEC 60730 và công nghệ sẽ được thảo luận ở đây có thể được áp dụng bên ngoài các ứng dụng thiết bị tiêu dùng. Trên thực tế, nhiều loại hệ thống nhúng (không nhất thiết phải chịu sự quản lý của các tiêu chuẩn quy định) cần đề phòng lỗi hệ thống.
Thông thường trong các hệ thống dựa trên MCU, việc tuân thủ IEC-60730 phụ thuộc vào mã ứng dụng của bạn được thêm vào phần sụn. Tuy nhiên, để đảm bảo trung tâm của các chức năng phần cứng MCU có thể được đơn giản hóa bằng cách loại bỏ các thành phần bên ngoài phát triển phần sụn, cải thiện hiệu suất và giảm chi phí.
Phương pháp tuân thủ Có ba cách chính để thiết kế hệ thống dựa trên MCU phù hợp với tiêu chuẩn IEC 60730. Hầu hết các kiến trúc phức tạp sử dụng cái gọi là kênh đôi, MCU kép song song và mạch điều khiển, và có chức năng so sánh, đảm bảo rằng hai kênh tạo ra kết quả giống nhau. Tuy nhiên, phương pháp này nhìn chung được coi là quá đắt so với thị trường tiêu dùng. Sau đó, chúng tôi chọn giới hạn chi phí của hai phương pháp kênh đơn. Bạn có thể kiểm tra hệ thống tại thời điểm sản xuất sản phẩm để ngăn chặn việc không đạt được sự tuân thủ. Trước đây, phương pháp kiểm tra chế tạo thường được lựa chọn, đây là phương pháp thay thế đơn giản nhất và chi phí thấp nhất. Ngày nay, ngày càng nhiều nhà sản xuất sản phẩm chọn thêm chức năng tự kiểm tra thường xuyên để đảm bảo rằng sản phẩm không bị lỗi tại hiện trường, đây là cách tiếp cận mà chúng tôi sẽ tập trung vào đây.
Xác thực bảo mật thực tế được thực hiện trên thiết bị đầu cuối, nhưng các lỗi tiềm ẩn trong Phụ lục H được áp dụng cho MCU. Trên thực tế, các phụ kiện bao gồm danh sách chi tiết các yếu tố bên trong MCU và lỗi liên quan phải được kiểm tra bằng cách tự kiểm tra thường xuyên, và theo một cách nào đó thì sự dễ dàng. Ví dụ: thanh ghi tự kiểm tra phải được phát hiện trong thẻ hoặc giá trị của bộ đếm chương trình (PC) của lỗi, phát hiện lỗi bộ nhớ bit đơn và phát hiện hoạt động ngắt không chính xác - bao gồm cả ngắt không xảy ra, gián đoạn xảy ra quá thường xuyên . Các yếu tố bổ sung để giải quyết lỗi giao tiếp và sửa hoạt động đồng hồ thời gian, trình tự hoạt động.
Ví dụ về máy giặt Bây giờ chúng ta hãy xem xét MCU (đặc biệt, thường được gọi là bộ điều khiển tín hiệu kỹ thuật số (DSC) được hỗ trợ bởi DSP MCU) Một số ví dụ về cách đơn giản hóa việc tuân thủ. Hình 1 mô tả sơ đồ khối của thiết kế dựa trên máy giặt DSC của Texas Instruments (TI). Sơ đồ này áp dụng cho dòng DSC điểm cố định TMS320C24x, dòng TMS320F282x được chỉ định DSC và TMS320F2802x / 2806x dòng Piccolo của dòng DSC dấu chấm động và cố định. Tất cả đều dựa vào lõi DSC 32 TI C2000, có thể được xử lý trong một thiết kế bộ xử lý DSP duy nhất (chủ yếu là điều khiển động cơ) và các tác vụ điều khiển hệ thống. Có thể là vậy, nhưng trong mọi trường hợp, phần tử IEC-60730 C2000 DSC được ghi lại trên một MCU riêng biệt kết hợp với bộ điều khiển hệ thống trong DSC.
Hình 1: Dòng DSC TI C2000 đạt được đồng hồ độc lập và các chức năng khác, để đơn giản hóa thiết kế hệ thống phù hợp với tiêu chuẩn IEC-60730.
TI DSC cung cấp một số yếu tố để hỗ trợ việc tuân thủ. Ví dụ, bộ dao động chip IC bao gồm một đôi. Điều khiển MCU chính và hệ điều hành. Lần thứ hai có thể được sử dụng như một nhóm kiểm soát được thực hiện định kỳ độc lập với việc tự kiểm tra được thực hiện. IC còn bao gồm một mạch màn hình giám sát điện áp nguồn, có thể gây ra sự cố được mô tả trong tiêu chuẩn. Ngoài ra, DSC cũng bao gồm thanh ghi bảo vệ ghi.
Tất nhiên, nhiều ứng dụng không yêu cầu khả năng xử lý của thiết bị 32-bit do DSC cung cấp. May mắn thay, các nhà cung cấp MCU đang cung cấp phù hợp với tính năng tiêu chuẩn IEC-60730 trên các dòng MCU 8 bit và 16 bit truyền thống.
Freescale ngắt thời gian thực Ví dụ: Freescale hỗ trợ các chức năng này trên MCU MC9S08AWx của họ, MCU là một phần của một loạt các MC9S08 8-bit. 9S08AW MCU có chức năng ngắt thời gian thực (RTI), bạn có thể đạt được rất nhiều chức năng tự kiểm tra. Hình 2 mô tả chức năng RTI. Ở trên cùng của hình và thanh ghi điều khiển trạng thái ngắt thời gian thực (SRTISC) bao gồm 3 - Lựa chọn độ trễ ngắt thời gian thực (RTIS) - Đặt khoảng thời gian ngắt định kỳ cho CPU. Khoảng cách có thể thay đổi từ 8 ms đến 1.04 giây. Tích hợp ngắt từ bộ dao động RC 1-KHz, không phụ thuộc vào xung nhịp CPU.
Hình 2: Sử dụng Freescale được gọi là chức năng ngắt thời gian thực (RTI) khi chương trình dịch vụ ngắt khởi động, một hệ thống để kiểm tra xem có sự cố được xác định bởi IEC-60730 hay không.
Chức năng tự kiểm tra được thực hiện trong quy trình dịch vụ ngắt do RTI tạo (ISR) trong. Ví dụ, ISR có thể kiểm tra giá trị của PC trong mỗi lần lặp. Nếu PC không thay đổi ở ba lần lặp liên tiếp, ISR có thể giả định thẻ MCU và thực hiện các biện pháp phòng ngừa trong chu trình phần mềm.
RTI cũng cho phép tần số đồng hồ giám sát ISR. ISR chỉ sử dụng thời gian tích hợp để lấy dấu thời gian trên mỗi dịch vụ ngắt và xác minh rằng mỗi lần đọc kế tiếp là hợp lệ. Hơn nữa, được triển khai trên chip với bộ tạo xung nhịp bên trong có chức năng tích hợp, bài kiểm tra có thể chậm hoặc nhanh, hoặc làm mất xung nhịp của CPU. ISR đã kích hoạt khóa RTI và có thể giám sát các thanh ghi chức năng phát hiện mất đồng hồ.
Freescale hỗ trợ một số tính năng định hướng bảo mật khác nhau, bao gồm cả phương pháp kiểm tra độ chính xác của bộ nhớ. Ngoài ra, công ty cũng hỗ trợ dòng DSC MC16Fx 56-bit với các tính năng lấy tiêu chuẩn IEC-60730 làm trung tâm.
Xuyên suốt kiến trúc MCU IEC 60730 Đồng thời, Renesas MCU trong lĩnh vực này có thể có nhiều kiến trúc khác nhau nhất, chủ yếu là do công ty bán là MCU truyền thống của Hitachi, Mitsubishi và NEC trước đây. Kinh doanh vi điện tử. Tuy nhiên, công ty có các tính năng tuân thủ bảo mật rất nhất quán trên toàn bộ danh mục sản phẩm.
Bộ đếm thời gian cơ quan giám sát (WDT) là thành phần quan trọng trong hầu hết các trường hợp, việc sử dụng các tiêu chuẩn an toàn được đáp ứng. Renesas trưởng thành 8 và 16 R8C, M16C, 8 và 16 bit Họ 32-bit H8 và MCU SuperH độc lập với nguồn xung nhịp CPU WDT.
Renesas tiếp tục duy trì hỗ trợ WDT vững chắc cho dòng RX họ RL16 MCU 32-bit và 78-bit mới hơn. Ngoài ra, theo thời gian, công ty đã bổ sung các chức năng khác trong phần cứng. Ví dụ, sự ra đời của khối tính toán M16C CRC (Kiểm tra dự phòng theo chu kỳ), khối này độc lập với hoạt động của CPU. CRC có thể được sử dụng để phát hiện lỗi giao tiếp và bộ nhớ.
Dòng RL78 và RX cũng hỗ trợ CRC và thêm các tính năng khác. Ví dụ, RL78 bao gồm phát hiện chẵn lẻ RAM, chức năng kiểm soát truy cập bộ nhớ đặt tần số xung nhịp và chức năng giám sát. RX bao gồm một loạt chức năng tự chẩn đoán tương tự và chức năng của bộ chuyển đổi dữ liệu.
Thiết kế bảo mật Nếu yêu cầu thiết kế tiếp theo của bạn để đảm bảo phương pháp điều kiện lỗi lối ra an toàn, hãy đảm bảo xem xét cách các nhà cung cấp MCU tuân thủ tiêu chuẩn IEC-60730. Trên thực tế, tất cả các nhà cung cấp MCU đã áp dụng chính sách IEC-60730, chọn MCU có chức năng tuân thủ bảo mật phần cứng có thể giảm hóa đơn vật liệu của hệ thống, dẫn đến lợi thế về chi phí, điện năng và hiệu suất. Ngoài ra, các nhà cung cấp MCU thường cung cấp mã mẫu để đáp ứng các yêu cầu của IEC-60730, mã sẽ tăng tốc đáng kể sản phẩm cuối của bạn được thiết kế để chống lại mã lỗi hoặc phần cứng hệ thống một cách an toàn.
sản phẩm khác của chúng tôi:
