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和所有行業一樣，高端半導體的利潤要遠遠高于低端。像德州儀器（TI）這樣的領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，針對的是醫療、工業及交通應用。最近，TI又推出新型SafeTI設計套件、最新15款安全MCU以及配套電源。為此，TI MCU安全和交通事業部全球業務總監Jerold Givens、TI SafeTI產品經理John Donaghey和TI汽車電子業務拓展經理姜輝專程來京向媒體介紹TI的安全解決方案。 很多應用都注重安全性。如汽車的雷達防撞預警、ABS防抱死剎車系統、安全氣囊和電子助力轉向；高鐵、軌道交通、航空等交通運輸應用；工業中的24小時實時控制、化工廠和核能的工業控制，包括工業自動化、風能、清潔能源；醫療中的麻醉機、病理監護和核磁共振等。 每個行業都有自己的安全規范。工業應用的很多安全規范是基于IEC61508安全標準，汽車行業則著重在ISO26262。ISO26262是去年年底發布的針對汽車安全的新的規范，它是從IEC61508移植過來的。基于上述兩個安全規范，TI Hercules MCU的產品線針對其做硬件開發以及安全認證以達到對應的安全等級。 去年9月份Hercules產品發布以后，新的一年里有超過100家新的客戶采用TI的Hercules MCU開發針對安全性的應用。今年TI不但推出Hercules新的產品系列，還推出SafeTI這樣針對安全性設計開發的套件，以及其他針對安全性的模擬器件、軟件和配套文檔。 SafeTI：針對安全的設計開發套件 SafeTI是針對安全性的開發設計套件。TI一直強調功能性安全，首先半導體器件的選型，包括MCU和模擬器件是針對功能性安全的，會依據安全規范如IEC61508和ISO26262來做相應的選型；所有的器件制造工藝也遵照QM質量管理，完全遵循AEC-Q100（汽車級）以及TS16949等行業制造工藝規范。 很多做安全性領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文檔，幫助開發者更快更便利地實現安全性應用，并且幫助他們快速拿到系統級的安全性證書。 在做評估以及拿證書的過程當中，需要計算系統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階段里面，算這些數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文檔，剛開始設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值， 包括FMEDA失效模型分析和診斷報告，這些數據是對很多開發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的產品如何在系統里和安全性規范保持一致性。針對功能性安全，TI有一整套方案。除了嵌入式系統，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相配套做安全性領域的開發。上述的這些產品的開發流程，無論是ISO26262還是IEC61508規范，都是通過我們第三方獨立審核的符合規范的開發流程。 國內有一些客戶做安全性領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計開發，縮短開發時間。TI提供的文檔不只是一頁紙的證書而已，很多數據和文檔是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，針對不同的應用、不同的安全等級和安全規范有不一樣的安全設計套件。工業、醫療、鐵路等有SafeTI-61508，是根據IEC61508這個規范來的；針對汽車和交通運輸安全有SafeTI-26262，根據ISO26262規范；白色家電有SafeTI-60730；在質量管理里專門有SafeTI-QM的設計開發套件，包括硬件、軟件和相對應的開發文檔提供。 SafeTI網站（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的應用。例如，61508應用下面會列出工業、軌道交通、鐵路系統和醫療系統，用戶可以根據不同的應用方向進入，其中可以找到TI能提供什么樣的方案，如MCU、模擬器件以及驅動芯片。在網站中的產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剛剛發布了15款最新Hercules產品，主要是針對IEC61508規范。它們是Hercules的RM4x產品系列，面向工業、醫療和電機控制中涉及安全領域的應用。 應用于工業里的：可編程邏輯控制（PLC）、風能、清潔能源，針對工業控制的電機、機床等。醫療領域有輸氧和病理性監護也需要安全性實時處理。 同去年發布的Hercules平臺比，新產品最主要的更新在于針對電機控制的外設。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，Flash、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的硬件監控。 在最新發布的RM4x系列當中，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布的具有3MB內存的產品。之前的RM4x系列都是基于ARM Cortex-R4F內核，帶浮點運算功能，今年TI會推出帶定點運算功能的產品。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，會判斷MCU的狀態，如果判斷MCU狀態有異常，會有相應的機制去做這樣的處理。其中還有針對振蕩器和電壓的監控以及過溫報警監護。 TPS65381的輸入范圍非常寬，達到6到36V，汽車、工業、醫療應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的預穩壓器，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錯誤監測的模塊，Hercules MCU有一個錯誤監控單元叫ESM錯誤信號管理系統，MCU有一個專門的引腳會輸出錯誤信號的狀態。通過與電源管理芯片的通信，電源芯片就知道現在輸出的錯誤類型，它通過客戶設定的機制來做出相應的動作。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，之前有很多監控電壓波動的工作是通過小的單片機來判斷電源的狀態是不是異常（超過門限的時候沒有動作，或低于門限的時候它沒有反應），TPS65381可以自己直接檢測電壓的狀態，可以和Hercules MCU進行通訊做相應的工作，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。 針對電機控制的設計套件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，有三個關鍵器件：中間是Hercules MCU，左邊是DRV8301門驅動器，它自帶診斷和保護，VDS電壓監控，相位比較以及片上自檢、過溫關斷保護以及橋驅使能，橋驅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，去保護整個系統處于正常使用狀態。MCU的ePWM產生PWM輸出到DRV8301做電機驅動。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計，診斷和保護都是用硬件來實現的。 
SafeTI安全電機控制套件不但包括Hercules MCU、TPS65381電源和DRV8301驅動，另外還包含電機，客戶通過CCS開發環境，你可以在一分鐘之內把電機給轉起來，非常方便。現在用戶就可以通過網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速可以到6000rpm，這樣可以更便捷地做工業和醫療電機，更貼切客戶的實際應用。 開發套件內除了開發板還帶有光盤，里面有開發環境如CCS V.5以及ARM編譯器，還有HALCoGen，它是配置底層驅動的軟件。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代碼直接導入到CCS里做編譯，方便快捷地進行開發。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。 針對汽車應用開發的SafeTI設計套件 TI將于10月10日發布針對汽車應用開發的SafeTI設計套件，同時有針對汽車應用的新產品發布。這兩個月TI會爆炸性地推出一系列的針對安全性領域的方案，涉足的領域不光是工業、醫療，也有針對汽車的應用。 |
