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作者：賽普拉斯Manish Garg 工業(yè)系統通�？刂乒と烁浇牧鞒袒驒C械設備。這使得工業(yè)系統安全至關(guān)重要，工業(yè)系統的故障會(huì )對系統附近的人員和財產(chǎn)造成嚴重后果。因此，我們通常將這些系統設計成單個(gè)故障不會(huì )構成危險。為了實(shí)現這一目標，他們經(jīng)常在硬件和軟件中實(shí)現眾多與安全相關(guān)的功能。 雖然大多數安全功能確實(shí)是在系統級實(shí)現的，但安全關(guān)鍵型系統能夠從組件級實(shí)現中受益，而組件級實(shí)現有助于系統級實(shí)現。Flash組件中實(shí)現的安全功能使MPU/MCU和SPI總線(xiàn)無(wú)需定期讀取Flash內容，從而確定其內容的完整性（參見(jiàn)汽車(chē)與工業(yè)應用的功能安全性）。 與眾多半導體產(chǎn)品一樣，NOR Flash已經(jīng)從其最初的狹窄應用范圍演變?yōu)閹в蓄~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(cháng)的數據保留時(shí)間。結合字節尋址架構，NOR Flash理想適用于啟動(dòng)代碼，包括就地執行系統和交易數據。工廠(chǎng)自動(dòng)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(jìn)行優(yōu)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(zhuān)為安全關(guān)鍵型應用而設計。 1. 糾錯碼（ECC）：存儲器可能會(huì )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(diǎn)或封裝的金屬化因為老化、振動(dòng)或環(huán)境壓力引起的。軟錯誤是由帶電粒子、輻射或宇宙射線(xiàn)引起的。當閃存單元受此類(lèi)錯誤影響時(shí)，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(guò)在存儲器陣列編程期間生成嵌入式ECC來(lái)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(jìn)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(shí)現了數據CRC功能。它在用戶(hù)定義的地址范圍內執行循環(huán)冗余校驗（CRC）計算。CRC進(jìn)程計算從起始地址到結束地址所包含的數據的檢查值，來(lái)檢測系統啟動(dòng)期間或每個(gè)用戶(hù)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(fā)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(gè)最關(guān)鍵的方面是確保傳輸信息的完整性。專(zhuān)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(guò)程中的意外故障。 4. SafeBoot - 啟動(dòng)故障恢復：眾多工業(yè)應用使用NOR Flash來(lái)存儲啟動(dòng)期間使用的代碼。如果NOR Flash設備本身無(wú)法正確啟動(dòng)，那么就可能無(wú)法正確地實(shí)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(tài)或在啟動(dòng)故障時(shí)通過(guò)狀態(tài)寄存器報告啟動(dòng)故障。 5. 配置數據損壞：在非易失性配置寄存器更新期間發(fā)生斷電或硬件重置，意味著(zhù)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(jìn)入可以訪(fǎng)問(wèn)設備的默認模式。 6. 高級扇區保護（ASP）：如果主機發(fā)送的編程/擦除交易中的位由于噪聲信道或隨機故障而發(fā)生更改，那么Flash設備可能會(huì )對不正確的扇區執行操作，這可能會(huì )導致系統操作故障。NOR Flash可實(shí)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(shí)發(fā)生電源故障，系統仍然不知道相應扇區擦除操作的狀態(tài)。這在需要功能安全的應用中可能存在問(wèn)題。針對這些應用優(yōu)化的NOR Flash為每個(gè)扇區可實(shí)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(tài)無(wú)關(guān)：芯片選擇（CS＃）、串行時(shí)鐘（CK）和串行輸入（SI/DQ0）。 9. 耐用性/保留分區：所有閃存都會(huì )受到物理降解的影響，最終可能導致設備故障。某些工業(yè)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(huì )影響系統功能。通過(guò)耐用性/保留分區（例如在賽普拉斯的EnduraFlex架構中所實(shí)現的那樣），可以將單個(gè)NOR Flash分成多個(gè)分區，每個(gè)分區都獨立配置，以實(shí)現高耐用性或較長(cháng)保留。對于頻繁的數據寫(xiě)入，可以將分區配置成為512Mb密度部件提供高達128萬(wàn)個(gè)編程擦除周期，并為1Gb部件提供256萬(wàn)個(gè)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(chǎn)品種類(lèi)繁多。選擇專(zhuān)為功能安全應用而設計的NOR Flash可提供架構優(yōu)勢，并有助于加速實(shí)現系統級功能安全。如需了解更多信息，請閱讀啟用汽車(chē)與工業(yè)系統的功能安全性。 |
