德州儀器基于雙浮點ARM Cortex-R4F內核的Hercules安全微控制器平臺,，
簡化了IEC 61508 SIL 3 和ISO 26262 ASIL-D 系統(tǒng)認證
對安全性的迫切需求
今年，高鐵、動車及電梯的安全事故頻發(fā),，引發(fā)人們對相關技術的強烈質疑。日前,，央視曝光了比亞迪F3安全氣囊存在安全問題,，關于中國汽車安全氣囊標準的討論也急速升溫。電子產(chǎn)品在醫(yī)療,、工業(yè)及交通領域的使用量正在激增,，安全性是絕對不容忽視的。其實,，目前中國企業(yè)對安全性的重視還是相對不足,，能滿足國際標準乃至最高標準的產(chǎn)品更是不多見，導致這種現(xiàn)狀的原因有很多,，但是自身技術能力有限是一個重要原因,。
德州儀器(TI)就是看到了這種需求和趨勢，近日推出了針對醫(yī)療,、工業(yè)及交通應用的新型Hercules安全微控制器平臺,，該平臺專為幫助開發(fā)人員獲得安全性認證而設計。Hercules目前有三大系列：新型Hercules RM4x 系列，其運行頻率高達220 MHz,，可提供以太網(wǎng),、CAN 及USB 連接，適用于諸如醫(yī)療和工業(yè)等廣泛的應用領域,；Hercules TMS570 系列針對鐵路,、航空及汽車等交通應用，運行頻率高達180 MHz,，可提供以太網(wǎng),、CAN 及FlexRay 連接；而Hercules TMS470M 系列則以低成本的特點滿足了那些對性能要求不太高的系統(tǒng)的需要,。其中,，RM4x和TMS570都具有高達3 MB 閃存和256 KB RAM，可滿足多功能應用,。
德州儀器半導體事業(yè)部MCU 業(yè)務拓展經(jīng)理吳健鴻
硬件診斷保障安全
Hercules能應對隨機及系統(tǒng)故障,讓用戶和工程師找出錯誤原因,。德州儀器半導體事業(yè)部MCU 業(yè)務拓展經(jīng)理吳健鴻解釋了Hercules之所以安全的原因：“Hercules內部有雙核鎖步ARM Cortex-R4F，這兩個核都是跑同樣的程序,，然后會比較它們做出的數(shù)據(jù)是否一樣,，如果不一樣就表示可能有故障。在IC設計時,，兩個核是垂直放置的,，在受到RF、高壓電等干擾時,，兩個核被影響的程度也不一樣,，降低了共因故障發(fā)生概率。此外,，用于具有單位糾錯和雙位糾錯(SECDED) 能力的閃存及RAM 的糾錯碼(ECC) 在鎖步 Cortex-R4F 中進行評估,。Hercules的內部結構如圖1所示，紅色部分是TI所做的硬件安全診斷,，把最重要的部件加了全自動安全檢測,，不需要客戶去操心；藍色部分是客戶可以根據(jù)具體應用需求靈活選擇的安全功能,，被稱為混合硬件診斷,。例如，客戶可以選擇用一個ADC去采樣,，還是兩個共用通道的ADC去采樣,。”
圖1 Hercules的內部結構圖（紅色部分是TI所做的硬件安全診斷，
藍色部分是客戶可以根據(jù)具體應用需求靈活選擇的安全功能）
為擴大診斷所覆蓋的范圍,，Hercules RM4x 和TMS570 系列的安全診斷還包括：在CPU 和RAM上進行內存內置自測(BIST),，可在啟動時實現(xiàn)快速內存測試,，而不會產(chǎn)生軟件開銷；具有外部誤差引腳的誤差信號傳輸模塊,；電壓及片上時鐘監(jiān)測,；在所有外設、DMA及中斷控制器RAM上進行奇偶校驗,；雙通道模數(shù)轉換器(ADC)等（見圖1）,。
與許多嚴重依賴軟件來獲得安全能力的微控制器不同，Hercules微控制器可利用硬件來實現(xiàn)保護能力,，旨在最大限度地提升性能并降低軟件開銷,。Hercules RM4x 和TMS570 系列是依據(jù)IEC 61508 SIL-3和ISO 26262 ASIL-D（其中3和D代表安全性最高）標準進行開發(fā)，以減少系統(tǒng)故障,。此外,，TMS570還符合汽車Q100標準要求，RM4x也支持關于醫(yī)療的一個全球性新標準ISO 13849,。TI會提供失效模式,、影響及診斷分析(FMEDA)，可提供滿足此類安全性標準所需的失效率信息,。配合強大的工具、軟件和安全文檔,，為開發(fā)人員實現(xiàn)其終端產(chǎn)品的差異化及加速產(chǎn)品上市進程提供了空間,。
20年經(jīng)驗保證最高安全標準
可能一些人對Cortex-R4F核感到陌生，它并不像Cortex-M核那樣被廣泛采用,，簡而言之,，Cortex-R4F是一款用于實時處理的核。TI是ARM全球第一個使用R4F核的客戶,，并且目前沒有一個廠商用兩個R4F核去做安全性的產(chǎn)品,。TI與ARM有緊密的合作，這也讓ARM可以為TI Hercules的特殊性對R4F稍微做了一些改動,，例如針對ECC部分,。
對于TI能否做好安全性MCU，特別是在汽車應用上能否跟競爭對手比拼的質疑,，吳經(jīng)理說：“其實TI在過去二十多年一直投入在安全性MCU部分,，一直以來我們?yōu)楹芏鄽W美的汽車公司做MCU，專門為他們安全性應用做定制的產(chǎn)品,，例如,，ABS、安全氣囊這些對安全性要求很高應用,?；谶@些定制的IC,，TI在一年多以前才開始為更多的客戶服務，Hercules 安全微控制器系列也就應運而生了?，F(xiàn)在我們把這種高安全性的產(chǎn)品開發(fā)給更多不同的客戶,，讓他們在中國和世界其他地方都可以用TI的產(chǎn)品去設計安全性的應用。”
TI之前有通用型超低功耗MSP430 MCU ,、實時控制C2000 MCU,、Stellaris Cortex-M MCU，此次推出的Hercules 安全MCU是TI的第四個系列的MCU,。雖然現(xiàn)在由于門檻高等原因,，Hercules的市場還不是很大，但是未來很有可能會逐步替代現(xiàn)有MCU,。前三個系列的MCU都在各自領域發(fā)光散熱,，記者相信今后Hercules也能在安全性能上擁有足夠的地位，像一名大力士一樣,，保衛(wèi)著我們的安全,！
附言：此次發(fā)布會，記者還是受益良多的,。知道原來硬件安全檢測是可以做到這么好的,，而且也能為客戶在軟件安全檢測上節(jié)省很多人力、物力和財力,。關鍵是采用了Hercules基本送審沒有問題了,，并且是能夠滿足最高的安全標準，這對于中國企業(yè)來說真是太重要了,，對于老百姓也是福音,。