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和所有行業(yè)一樣，高端半導(dǎo)體的利潤要遠遠高于低端。像德州儀器（TI）這樣的領(lǐng)先廠商對低端的消費類市場早已不感興趣。去年的這個時候，TI 推出新型了 Hercules 安全微控制器平臺，針對的是醫(yī)療、工業(yè)及交通應(yīng)用。最近，TI又推出新型SafeTI設(shè)計套件、最新15款安全MCU以及配套電源。為此，TI MCU安全和交通事業(yè)部全球業(yè)務(wù)總監(jiān)Jerold Givens、TI SafeTI產(chǎn)品經(jīng)理John Donaghey和TI汽車電子業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理姜輝專程來京向媒體介紹TI的安全解決方案。 很多應(yīng)用都注重安全性。如汽車的雷達防撞預(yù)警、ABS防抱死剎車系統(tǒng)、安全氣囊和電子助力轉(zhuǎn)向；高鐵、軌道交通、航空等交通運輸應(yīng)用；工業(yè)中的24小時實時控制、化工廠和核能的工業(yè)控制，包括工業(yè)自動化、風(fēng)能、清潔能源；醫(yī)療中的麻醉機、病理監(jiān)護和核磁共振等。 每個行業(yè)都有自己的安全規(guī)范。工業(yè)應(yīng)用的很多安全規(guī)范是基于IEC61508安全標(biāo)準(zhǔn)，汽車行業(yè)則著重在ISO26262。ISO26262是去年年底發(fā)布的針對汽車安全的新的規(guī)范，它是從IEC61508移植過來的。基于上述兩個安全規(guī)范，TI Hercules MCU的產(chǎn)品線針對其做硬件開發(fā)以及安全認證以達到對應(yīng)的安全等級。 去年9月份Hercules產(chǎn)品發(fā)布以后，新的一年里有超過100家新的客戶采用TI的Hercules MCU開發(fā)針對安全性的應(yīng)用。今年TI不但推出Hercules新的產(chǎn)品系列，還推出SafeTI這樣針對安全性設(shè)計開發(fā)的套件，以及其他針對安全性的模擬器件、軟件和配套文檔。 SafeTI：針對安全的設(shè)計開發(fā)套件 SafeTI是針對安全性的開發(fā)設(shè)計套件。TI一直強調(diào)功能性安全，首先半導(dǎo)體器件的選型，包括MCU和模擬器件是針對功能性安全的，會依據(jù)安全規(guī)范如IEC61508和ISO26262來做相應(yīng)的選型；所有的器件制造工藝也遵照QM質(zhì)量管理，完全遵循AEC-Q100（汽車級）以及TS16949等行業(yè)制造工藝規(guī)范。 很多做安全性領(lǐng)域里的客戶會花很多時間在安全性認證上。TI提供一系列完善的針對功能性安全的開發(fā)文檔，幫助開發(fā)者更快更便利地實現(xiàn)安全性應(yīng)用，并且?guī)椭麄兛焖倌玫较到y(tǒng)級的安全性證書。 在做評估以及拿證書的過程當(dāng)中，需要計算系統(tǒng)的實效率和診斷覆蓋率，如果沒有全套安全性文檔伴隨在他每個開發(fā)階段里面，算這些數(shù)值或拿這些值做認證的時候會很花時間。TI能提供很完整的開發(fā)文檔，剛開始設(shè)計的時候我們會提供安全性使用手冊Safety Manual，它里面會詳細介紹產(chǎn)品的安全性特性，會做一些推薦的使用說明。Safety analysis report安全性分析報告里面會有器件級所有詳細數(shù)值， 包括FMEDA失效模型分析和診斷報告，這些數(shù)據(jù)是對很多開發(fā)者來說是非常有幫助的。除此之外，TI還有Safety case report，是一些安全性的事例報告，描述TI的產(chǎn)品如何在系統(tǒng)里和安全性規(guī)范保持一致性。針對功能性安全，TI有一整套方案。除了嵌入式系統(tǒng)，還有一些配套的模擬器件。TPS65381-Q1多路輸出的電源管理芯片是與Hercules相配套做安全性領(lǐng)域的開發(fā)。上述的這些產(chǎn)品的開發(fā)流程，無論是ISO26262還是IEC61508規(guī)范，都是通過我們第三方獨立審核的符合規(guī)范的開發(fā)流程。 國內(nèi)有一些客戶做安全性領(lǐng)域的時候最需要的是安全性文檔。TI提供的安全性文檔能非常簡化他們的設(shè)計開發(fā)，縮短開發(fā)時間。TI提供的文檔不只是一頁紙的證書而已，很多數(shù)據(jù)和文檔是TI花超過一年以上的時間做各種測試和分析得來的。. SafeTI分成四個大的方向，針對不同的應(yīng)用、不同的安全等級和安全規(guī)范有不一樣的安全設(shè)計套件。工業(yè)、醫(yī)療、鐵路等有SafeTI-61508，是根據(jù)IEC61508這個規(guī)范來的；針對汽車和交通運輸安全有SafeTI-26262，根據(jù)ISO26262規(guī)范；白色家電有SafeTI-60730；在質(zhì)量管理里專門有SafeTI-QM的設(shè)計開發(fā)套件，包括硬件、軟件和相對應(yīng)的開發(fā)文檔提供。 SafeTI網(wǎng)站（www.ti.com/Safeti）界面分成四部分。中間演示的是SafeTI 61508、SafeTI 26262、SafeTI 60730和SafeTI QM，每一類都有列到相對應(yīng)的應(yīng)用。例如，61508應(yīng)用下面會列出工業(yè)、軌道交通、鐵路系統(tǒng)和醫(yī)療系統(tǒng)，用戶可以根據(jù)不同的應(yīng)用方向進入，其中可以找到TI能提供什么樣的方案，如MCU、模擬器件以及驅(qū)動芯片。在網(wǎng)站中的產(chǎn)品頁面中還附了證書，這個證書是通過第三方認證的，比如滿足IEC61508 SIL-3的芯片中有之前亮相的TMS570。 15款最新Hercules安全微控制器 TI剛剛發(fā)布了15款最新Hercules產(chǎn)品，主要是針對IEC61508規(guī)范。它們是Hercules的RM4x產(chǎn)品系列，面向工業(yè)、醫(yī)療和電機控制中涉及安全領(lǐng)域的應(yīng)用。 應(yīng)用于工業(yè)里的：可編程邏輯控制（PLC）、風(fēng)能、清潔能源，針對工業(yè)控制的電機、機床等。醫(yī)療領(lǐng)域有輸氧和病理性監(jiān)護也需要安全性實時處理。 同去年發(fā)布的Hercules平臺比，新產(chǎn)品最主要的更新在于針對電機控制的外設(shè)。它們里面有EPWM、EQEP和ECAP，針對增強型的PWM和正交編碼接口可以做更靈活的控制，不需要中斷CPU，直接通過特殊外設(shè)針對電機做控制處理。它們同時依然保留之前的高端定時器，可以非常靈活地用來做輸入和輸出的捕獲。與此同時，安全性能沒有任何的削弱，雙核處理帶鎖步運算，每個時鐘周期做鎖步校驗。 所有的CPU、RAM和Flash都有自檢，F(xiàn)lash、RAM和EEPROM都帶ECC錯誤代碼糾錯，做到一個比特可以直接糾錯，兩個比特的錯誤可以被檢測出來。另外，片上電源、片上時鐘和片外晶振都有相應(yīng)的硬件監(jiān)控。 在最新發(fā)布的RM4x系列當(dāng)中，最低配置的一款的Flash是384KB，最高一款是1.25MB。整個RM4x系列中最高配置的是去年發(fā)布的具有3MB內(nèi)存的產(chǎn)品。之前的RM4x系列都是基于ARM Cortex-R4F內(nèi)核，帶浮點運算功能，今年TI會推出帶定點運算功能的產(chǎn)品。RM4x系列的CPU主頻最高可以到220MHz，低端可以到100MHz。RM4x由低端到高端都滿足IEC61508 SIL-3這樣的安全等級。 配套的電源管理芯片TPS65381 TPS65381是和Hercules配合的一款電源管理芯片。它不是一顆普通的電源，不是只有幾路電源輸出而已，它具有很多安全診斷和保護功能：帶內(nèi)嵌自檢，上電的時候可以自動自檢；具有問答型的看門狗，可以跟MCU之間做雙向交互，會問問題，MCU給回復(fù)，會判斷MCU的狀態(tài)，如果判斷MCU狀態(tài)有異常，會有相應(yīng)的機制去做這樣的處理。其中還有針對振蕩器和電壓的監(jiān)控以及過溫報警監(jiān)護。 TPS65381的輸入范圍非常寬，達到6到36V，汽車、工業(yè)、醫(yī)療應(yīng)用都可以拿它作為電源輸入。右邊共有五路電源輸出，有6V、1.5A的預(yù)穩(wěn)壓器，還可以給1路CAN供電，另外也可以給ADC或MCU的I/O供電。還有一路電源輸出是在0.8—3.3V的范圍，可以給MCU內(nèi)核供電。最底下的一路輸出是給傳感器供電。因為做電機控制需要傳感器，如果用TPS65381的話就不需要額外的LDO了。 TPS65381有MCU錯誤監(jiān)測的模塊，Hercules MCU有一個錯誤監(jiān)控單元叫ESM錯誤信號管理系統(tǒng)，MCU有一個專門的引腳會輸出錯誤信號的狀態(tài)。通過與電源管理芯片的通信，電源芯片就知道現(xiàn)在輸出的錯誤類型，它通過客戶設(shè)定的機制來做出相應(yīng)的動作。另外對于電源來說，在不同的時間，它的電源范圍是有特定要求的，之前有很多監(jiān)控電壓波動的工作是通過小的單片機來判斷電源的狀態(tài)是不是異常（超過門限的時候沒有動作，或低于門限的時候它沒有反應(yīng)），TPS65381可以自己直接檢測電壓的狀態(tài)，可以和Hercules MCU進行通訊做相應(yīng)的工作，因此不需要額外加單片機，直接一顆TMS570或者RM 4x配合我們的TPS65381就可以實現(xiàn)。 針對電機控制的設(shè)計套件SafeTI-61508 SafeTI-61508都可以達到IEC61508 SIL-3的等級。SafeTI-61508是針對電機控制的套件，有三個關(guān)鍵器件：中間是Hercules MCU，左邊是DRV8301門驅(qū)動器，它自帶診斷和保護，VDS電壓監(jiān)控，相位比較以及片上自檢、過溫關(guān)斷保護以及橋驅(qū)使能，橋驅(qū)使能可以通過電源把它禁掉。 TPS65381電源管理芯片是和MCU做雙向通訊，去保護整個系統(tǒng)處于正常使用狀態(tài)。MCU的ePWM產(chǎn)生PWM輸出到DRV8301做電機驅(qū)動。先進的高端定時器可以捕獲PWM的輸入或輸出，做I/O輸入和輸出捕獲。另外eQEP和eCAP的功能也很強大，可以做傳感器信號的捕獲，和PWM高端定時器做反饋和冗余。紅顏色的部分都是針對安全性的設(shè)計，診斷和保護都是用硬件來實現(xiàn)的。 
SafeTI安全電機控制套件不但包括Hercules MCU、TPS65381電源和DRV8301驅(qū)動，另外還包含電機，客戶通過CCS開發(fā)環(huán)境，你可以在一分鐘之內(nèi)把電機給轉(zhuǎn)起來，非常方便�，F(xiàn)在用戶就可以通過網(wǎng)站申請這套電機控制套件。SafeTI的電機控制套件自帶的電機最高轉(zhuǎn)速可以到6000rpm，這樣可以更便捷地做工業(yè)和醫(yī)療電機，更貼切客戶的實際應(yīng)用。 開發(fā)套件內(nèi)除了開發(fā)板還帶有光盤，里面有開發(fā)環(huán)境如CCS V.5以及ARM編譯器，還有HALCoGen，它是配置底層驅(qū)動的軟件。HALCoGen是完全圖形化配置的界面，用戶不需要讀使用手冊就可以直接很便利地完成配置，而且可以把生成的C代碼直接導(dǎo)入到CCS里做編譯，方便快捷地進行開發(fā)。TI還有高端定時器的IDE，針對ECC和Flash編程工具全部可以在光盤里找到。光盤里還包括安全演示、電機演示和參考代碼。 針對汽車應(yīng)用開發(fā)的SafeTI設(shè)計套件 TI將于10月10日發(fā)布針對汽車應(yīng)用開發(fā)的SafeTI設(shè)計套件，同時有針對汽車應(yīng)用的新產(chǎn)品發(fā)布。這兩個月TI會爆炸性地推出一系列的針對安全性領(lǐng)域的方案，涉足的領(lǐng)域不光是工業(yè)、醫(yī)療，也有針對汽車的應(yīng)用。 |
