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作者：賽普拉斯Manish Garg 工業系統通常控制工人附近的流程或機械設備。這使得工業系統安全至關重要，工業系統的故障會對系統附近的人員和財產造成嚴重后果。因此，我們通常將這些系統設計成單個故障不會構成危險。為了實現這一目標，他們經常在硬件和軟件中實現眾多與安全相關的功能。 雖然大多數安全功能確實是在系統級實現的，但安全關鍵型系統能夠從組件級實現中受益，而組件級實現有助于系統級實現。Flash組件中實現的安全功能使MPU/MCU和SPI總線無需定期讀取Flash內容，從而確定其內容的完整性（參見汽車與工業應用的功能安全性）。 與眾多半導體產品一樣，NOR Flash已經從其最初的狹窄應用范圍演變為帶有額外的邏輯IP和固件的處理器核，為系統設計師提供高級功能。與NAND Flash相比，NOR Flash使用相對較大的存儲單元，以提供高耐用性和較長的數據保留時間。結合字節尋址架構，NOR Flash理想適用于啟動代碼，包括就地執行系統和交易數據。工廠自動化等應用需要Flash存儲器在性能、可靠性和故障安全操作方面進行優化。本文介紹了當今NOR Flash設備中最具影響力的功能安全特性，這些特性專為安全關鍵型應用而設計。 1. 糾錯碼（ECC）：存儲器可能會遇到軟錯誤或硬錯誤。硬錯誤一旦出現就是永久性的。它是由硅中缺陷、受擾瑕疵點或封裝的金屬化因為老化、振動或環境壓力引起的。軟錯誤是由帶電粒子、輻射或宇宙射線引起的。當閃存單元受此類錯誤影響時，讀取的數據將被破壞并可能影響應用的功能。NOR Flash器件通過在存儲器陣列編程期間生成嵌入式ECC來支持單錯校正雙錯檢測（SECDED）。隨后，該ECC用于在讀取操作期間進行錯誤檢測和校正。 2. 數據CRC：此外，為功能安全應用設計的NOR Flash也實現了數據CRC功能。它在用戶定義的地址范圍內執行循環冗余校驗（CRC）計算。CRC進程計算從起始地址到結束地址所包含的數據的檢查值，來檢測系統啟動期間或每個用戶命令中的任何故障。 3. 接口CRC：現代NOR Flash器件是高頻存儲器，支持高達200MHz的雙倍數據速率。原始數據可能由于噪聲信道或發送器、接收器或兩者引入的錯誤而被破壞。為了使系統安全運行，主機和從設備之間通信的一個最關鍵的方面是確保傳輸信息的完整性。專為功能安全應用而設計的NOR Flash具有接口CRC，這是一種設備用錯誤檢測代碼，用于檢測主機和存儲器之間數據傳輸過程中的意外故障。 4. SafeBoot - 啟動故障恢復：眾多工業應用使用NOR Flash來存儲啟動期間使用的代碼。如果NOR Flash設備本身無法正確啟動，那么就可能無法正確地實現各自應用的初始化。為了防止出現這種情況，NOR Flash將保持忙碌狀態或在啟動故障時通過狀態寄存器報告啟動故障。 5. 配置數據損壞：在非易失性配置寄存器更新期間發生斷電或硬件重置，意味著用于配置設備的非易失性配置數據可能已被破壞。NOR Flash能夠檢測到已損壞的配置，并進入可以訪問設備的默認模式。 6. 高級扇區保護（ASP）：如果主機發送的編程/擦除交易中的位由于噪聲信道或隨機故障而發生更改，那么Flash設備可能會對不正確的扇區執行操作，這可能會導致系統操作故障。NOR Flash可實現扇區保護功能，保護任意扇區免受意外編程和擦除操作的影響。 7. 扇區擦除功率損耗檢測：在傳統的Flash設備中，如果在系統執行扇區擦除操作時發生電源故障，系統仍然不知道相應扇區擦除操作的狀態。這在需要功能安全的應用中可能存在問題。針對這些應用優化的NOR Flash為每個扇區可實現擦除功率損耗指示器，以在扇區擦除期間標記斷電事件。 8. 安全重置：在Flash設備停止對主機/系統做出響應的情況下，安全重置功能可以初始化SPI Flash硬件重置，這與使用現有的SPI信號的設備操作狀態無關：芯片選擇（CS＃）、串行時鐘（CK）和串行輸入（SI/DQ0）。 9. 耐用性/保留分區：所有閃存都會受到物理降解的影響，最終可能導致設備故障。某些工業功能需要高耐用性，而其他功能需要在Flash設備中具備較高的數據保留，較低的數據保留或耐用性可能會影響系統功能。通過耐用性/保留分區（例如在賽普拉斯的EnduraFlex架構中所實現的那樣），可以將單個NOR Flash分成多個分區，每個分區都獨立配置，以實現高耐用性或較長保留。對于頻繁的數據寫入，可以將分區配置成為512Mb密度部件提供高達128萬個編程擦除周期，并為1Gb部件提供256萬個周期。對于代碼與配置存儲，可以將分區配置為保留數據25年。 與NAND Flash相比，NOR Flash在存儲引導、應用代碼以及應用數據方面更受歡迎。NOR Flash產品種類繁多。選擇專為功能安全應用而設計的NOR Flash可提供架構優勢，并有助于加速實現系統級功能安全。如需了解更多信息，請閱讀啟用汽車與工業系統的功能安全性。 |
