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作者：IAR 在很多電子工程師看來，功能安全（Functional Safety，亦簡稱FuSa）是他們從來都沒接觸過的專業術語。然而，功能安全在我們的生活中其實普遍存在，例如汽車、工業、醫療等領域有大量的安全關鍵型產品，它們都離不開功能安全。在做電子系統或者它們的控制單元開發時，都有可能出現未覆蓋到的系統故障或意外行為，從而引起相應的危險和傷害，因此需要及時發現這些故障或可能的意外并提供相應的保護措施，這個過程就是建立和提供功能安全解決方案。 以汽車領域為例，隨著自動駕駛、智能網聯等技術不斷演進，對汽車電子設備和核心器件的功能安全提出了更高要求。此外，在工業領域，自動化生產、智能控制系統等也依賴于高可靠性、高安全性的電子設備和核心器件，因此許多應用也要求滿足功能安全要求。同樣，在醫療領域，心臟起搏器、輸液泵等直接關系生命的設備需要時刻確保功能安全。 包括上述設備在內的眾多安全關鍵型產品都需要通過功能安全認證，而各行業也都有相關的功能安全標準來明確認證要求，例如汽車領域的ISO 26262、工業領域的IEC 61508、醫療領域的IEC 62304等。所以功能安全已經開始變成越來越多嵌入式系統設計工程師應該了解和掌握的關鍵領域之一，那么功能安全認證對于嵌入式產品開發者而言存在挑戰嗎，他們需要采取哪些方法才能順利地為自己的產品獲得功能安全認證？本文將對此具體討論。 功能安全認證的挑戰 各行業的功能安全認證標準已經發布多年，但過去幾年中，開發者對這些標準的興趣和實際使用程度才開始顯著增加。這種轉變受到三個重要的因素推動：首先是因為全球各地的法規和行業準入對功能安全提出了愈發明確的要求，合規性要求越來越嚴格；其次是因為在汽車和工業等領域內，隨著車輛和設備的控制權越來越多地讓渡給機器，意味著責任也隨著轉移到這些系統開發者身上；第三方面，對于開發器件和設備等產品的企業而言，獲得功能安全認證意味著獲得更強的市場競爭力和更高的毛利率。 所以，電子信息領域內的設備及核心器件的開發者在積極尋求實現這方面的產品升級，打造符合功能安全要求的高質量、高安全性產品，滿足汽車新四化、智能制造、智慧醫療等新興市場的需求，同時不斷提升企業的競爭能力和盈利能力。然而，開發者們在滿足功能安全要求、通過功能安全認證方面卻面臨著諸多挑戰，如技術標準不統一、認證過程復雜、認證周期長、成本高昂等問題。 在這種情況下，如果只是依靠開發者自己的力量是很難全面解決這些挑戰的，尋求業界伙伴的合作與支持成為一種必要的方式。這意味著兩個方面的重要決策：一方面是選擇通過功能安全認證的器件，這個決策過程隨著越來越多的廠商提供獲得ISO 26262等認證的CPU或者MCU正變得更加容易。例如，除了國際知名廠商，2024年與全球領先的嵌入式開發工具廠商IAR合作的、獲得ISO 26262功能安全認證國內MCU廠商就有兆易創新、紫光同芯、旗芯微、國科環宇（RISC-V）、芯馳科技、矽力杰、小華半導體和云途半導體等。 另一方面是選擇高效的、獲得功能安全認證的開發工具，這可以為開發者省去很多功能安全認證方面的工作量，開發者不需要花費時間去做開發工具的功能安全認證，可以更專注在產品本身的功能安全開發和認證。 選擇經過功能安全認證的開發工具是巨大的一步 ISO 26262、IEC 61508等功能安全標準往往對開發工具有認證要求，這是為了使工具可以適用于安全相關的開發。以IEC 61508為例，它規定了編譯器等工具需要經過認證。當然，不同的標準對于開發工具認證的具體要求也不同，既取決于相關行業的應用場景，也取決于產品故障可能引發的嚴重程度，以及不同工具本身的性質和功能。 選擇經過功能安全認證的開發工具對于許多開發者而言，需要克服的困難主要是心理障礙，因為許多開發者已經習慣了開源工具、芯片廠商工具或者非授權工具。選擇正規授權的功能安全版開發工具利遠大于弊，本文以在功能安全領域始終走在同儕前列的嵌入式工具廠商IAR為例，該公司可以提供經過TüV SüD功能安全認證的Arm和RISC-V等開發工具，滿足ISO 26262、IEC 61508等10種功能安全標準，并提供安全手冊，能夠幫助開發者高效構建符合功能安全標準的應用。 此外，加快功能安全認證之路還有一點很關鍵，就是提高代碼質量。IAR的集成開發環境在這方面擁有明顯的優勢。IAR Embedded Workbench集成開發環境包括編譯器、匯編器、鏈接器和調試器，并無縫集成了靜態代碼分析工具C-STAT和運行時分析工具C-RUN，形成了完整的工具鏈。憑借這些強大的功能，IAR Embedded Workbench可以確保代碼的穩健性、安全性和高質量。 其中，IAR的編譯器以卓越的優化能力著稱，可生成體積更小、性能更優的代碼；調試器提供強大的調試功能，可幫助開發者快速定位和解決復雜問題，大幅縮短開發周期；C-STAT和C-RUN代碼分析工具則非常適合開發者在日常開發過程中使用，能夠盡早發現代碼中的潛在問題，提升代碼質量。 對于開發者而言，選擇諸如IAR Embedded Workbench功能安全版這樣的開發工具當然可以為他們的開發過程和功能安全認證帶來很大的幫助，但是他們還要考慮和評估另一件事情，即他們所選的開發工具是否能夠提供持續的支持，最好是在安全關鍵產品的整個生命周期內都提供支持。舉例來說，如果開發工具升級被新版本取代，工具供應商不一定會在舊版本上為開發者提供新功能的支持。 這種立場與典型的安全相關項目的需求背道而馳，因此需要和開發工具提供商為此形成一種“默契”。例如IAR可以通過提供對“凍結”版本的支持，來滿足開發者在這方面的需求。“凍結”版本指的是只接受錯誤修復而永遠不添加新功能的工具版本。過去，IAR為需要特定“凍結”版本和相關支持服務的開發者量身定制了特殊合作協議。現在，通過認證，IAR能夠以簡化的方式為所有使用IAR Embedded Workbench功能安全版的開發者提供“凍結”版本和相關支持服務，這對于他們來說至關重要。 一站式功能安全認證服務 除了選擇經過認證的開發工具，開發者還有什么方法可以使自己的功能安全認證過程更加輕松、快速？功能安全專家小組（Functional Safety Group，FSG）或許可以為此提供答案。 最近，普華基礎軟件、IAR、秒尼科、芯來科技、恩智浦、Parasoft、瑞薩電子7家領先企業在中國大陸地區共同成立了功能安全專家小組FSG中國。這是一個由國內外領先的芯片及IP、嵌入式開發工具、操作系統、軟件測試和功能安全技術服務廠商組成的強大組織，致力于推動嵌入式功能安全技術和認證邁向新的高度，支持采用Arm、RISC-V等各種技術的企業面向汽車、工業等應用領域打造功能安全合規的高質量產品。 在于中國大陸地區成立之前，FSG已先后在日本、韓國和中國臺灣地區成立，均由眾多領先企業組成。作為專門研究嵌入式功能安全的共享與協作平臺， FSG致力于提供免費的一站式功能安全認證服務，幫助企業提升嵌入式功能安全認證價值，并支持他們更高效地達成汽車領域ISO 26262、工業領域IEC 61508等功能安全認證要求。 FSG中國的成員企業在功能安全領域都擁有深厚的技術積累和豐富的實踐經驗，他們會攜手為合作企業提供全面的支持，從功能安全標準的解讀，到具體實施方案的制定，再到認證過程的全程指導，確保合作企業的產品在滿足功能安全標準的同時，能夠高效地推向市場。 對于汽車、工業、醫療等行業中開發安全關鍵型產品的廠商而言，FSG提供的支持服務具有重要意義，可以使他們通過統一的平臺獲取功能安全相關的專業知識、服務和技術支持，從而在功能安全認證方面節省時間和成本，同時提升產品的價值。 總結 綜上所述，功能安全的開發和認證的確存在多方面的挑戰，如果開發者選擇了不夠合理的開發方式，意味著即使花費大量的精力和成本，他們仍有可能被這些挑戰糾纏。因此，作出合理的選擇就顯得至關重要，例如選擇合適的開發工具和支持服務，這可以讓你的投入更有價值，讓功能安全開發和認證之路更加輕松、快速。 |
