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作者：IAR 在很多電子工程師看來(lái)，功能安全（Functional Safety，亦簡(jiǎn)稱(chēng)FuSa）是他們從來(lái)都沒(méi)接觸過(guò)的專(zhuān)業(yè)術(shù)語(yǔ)。然而，功能安全在我們的生活中其實(shí)普遍存在，例如汽車(chē)、工業(yè)、醫療等領(lǐng)域有大量的安全關(guān)鍵型產(chǎn)品，它們都離不開(kāi)功能安全。在做電子系統或者它們的控制單元開(kāi)發(fā)時(shí)，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(shí)發(fā)現這些故障或可能的意外并提供相應的保護措施，這個(gè)過(guò)程就是建立和提供功能安全解決方案。 以汽車(chē)領(lǐng)域為例，隨著(zhù)自動(dòng)駕駛、智能網(wǎng)聯(lián)等技術(shù)不斷演進(jìn)，對汽車(chē)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(yè)領(lǐng)域，自動(dòng)化生產(chǎn)、智能控制系統等也依賴(lài)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(mǎn)足功能安全要求。同樣，在醫療領(lǐng)域，心臟起搏器、輸液泵等直接關(guān)系生命的設備需要時(shí)刻確保功能安全。 包括上述設備在內的眾多安全關(guān)鍵型產(chǎn)品都需要通過(guò)功能安全認證，而各行業(yè)也都有相關(guān)的功能安全標準來(lái)明確認證要求，例如汽車(chē)領(lǐng)域的ISO 26262、工業(yè)領(lǐng)域的IEC 61508、醫療領(lǐng)域的IEC 62304等。所以功能安全已經(jīng)開(kāi)始變成越來(lái)越多嵌入式系統設計工程師應該了解和掌握的關(guān)鍵領(lǐng)域之一，那么功能安全認證對于嵌入式產(chǎn)品開(kāi)發(fā)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(chǎn)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(yè)的功能安全認證標準已經(jīng)發(fā)布多年，但過(guò)去幾年中，開(kāi)發(fā)者對這些標準的興趣和實(shí)際使用程度才開(kāi)始顯著(zhù)增加。這種轉變受到三個(gè)重要的因素推動(dòng)：首先是因為全球各地的法規和行業(yè)準入對功能安全提出了愈發(fā)明確的要求，合規性要求越來(lái)越嚴格；其次是因為在汽車(chē)和工業(yè)等領(lǐng)域內，隨著(zhù)車(chē)輛和設備的控制權越來(lái)越多地讓渡給機器，意味著(zhù)責任也隨著(zhù)轉移到這些系統開(kāi)發(fā)者身上；第三方面，對于開(kāi)發(fā)器件和設備等產(chǎn)品的企業(yè)而言，獲得功能安全認證意味著(zhù)獲得更強的市場(chǎng)競爭力和更高的毛利率。 所以，電子信息領(lǐng)域內的設備及核心器件的開(kāi)發(fā)者在積極尋求實(shí)現這方面的產(chǎn)品升級，打造符合功能安全要求的高質(zhì)量、高安全性產(chǎn)品，滿(mǎn)足汽車(chē)新四化、智能制造、智慧醫療等新興市場(chǎng)的需求，同時(shí)不斷提升企業(yè)的競爭能力和盈利能力。然而，開(kāi)發(fā)者們在滿(mǎn)足功能安全要求、通過(guò)功能安全認證方面卻面臨著(zhù)諸多挑戰，如技術(shù)標準不統一、認證過(guò)程復雜、認證周期長(cháng)、成本高昂等問(wèn)題。 在這種情況下，如果只是依靠開(kāi)發(fā)者自己的力量是很難全面解決這些挑戰的，尋求業(yè)界伙伴的合作與支持成為一種必要的方式。這意味著(zhù)兩個(gè)方面的重要決策：一方面是選擇通過(guò)功能安全認證的器件，這個(gè)決策過(guò)程隨著(zhù)越來(lái)越多的廠(chǎng)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(chǎng)商，2024年與全球領(lǐng)先的嵌入式開(kāi)發(fā)工具廠(chǎng)商IAR合作的、獲得ISO 26262功能安全認證國內MCU廠(chǎng)商就有兆易創(chuàng )新、紫光同芯、旗芯微、國科環(huán)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(kāi)發(fā)工具，這可以為開(kāi)發(fā)者省去很多功能安全認證方面的工作量，開(kāi)發(fā)者不需要花費時(shí)間去做開(kāi)發(fā)工具的功能安全認證，可以更專(zhuān)注在產(chǎn)品本身的功能安全開(kāi)發(fā)和認證。 選擇經(jīng)過(guò)功能安全認證的開(kāi)發(fā)工具是巨大的一步 ISO 26262、IEC 61508等功能安全標準往往對開(kāi)發(fā)工具有認證要求，這是為了使工具可以適用于安全相關(guān)的開(kāi)發(fā)。以IEC 61508為例，它規定了編譯器等工具需要經(jīng)過(guò)認證。當然，不同的標準對于開(kāi)發(fā)工具認證的具體要求也不同，既取決于相關(guān)行業(yè)的應用場(chǎng)景，也取決于產(chǎn)品故障可能引發(fā)的嚴重程度，以及不同工具本身的性質(zhì)和功能。 選擇經(jīng)過(guò)功能安全認證的開(kāi)發(fā)工具對于許多開(kāi)發(fā)者而言，需要克服的困難主要是心理障礙，因為許多開(kāi)發(fā)者已經(jīng)習慣了開(kāi)源工具、芯片廠(chǎng)商工具或者非授權工具。選擇正規授權的功能安全版開(kāi)發(fā)工具利遠大于弊，本文以在功能安全領(lǐng)域始終走在同儕前列的嵌入式工具廠(chǎng)商IAR為例，該公司可以提供經(jīng)過(guò)TüV SüD功能安全認證的Arm和RISC-V等開(kāi)發(fā)工具，滿(mǎn)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(kāi)發(fā)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(diǎn)很關(guān)鍵，就是提高代碼質(zhì)量。IAR的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境在這方面擁有明顯的優(yōu)勢。IAR Embedded Workbench集成開(kāi)發(fā)環(huán)境包括編譯器、匯編器、鏈接器和調試器，并無(wú)縫集成了靜態(tài)代碼分析工具C-STAT和運行時(shí)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(zhì)量。 其中，IAR的編譯器以卓越的優(yōu)化能力著(zhù)稱(chēng)，可生成體積更小、性能更優(yōu)的代碼；調試器提供強大的調試功能，可幫助開(kāi)發(fā)者快速定位和解決復雜問(wèn)題，大幅縮短開(kāi)發(fā)周期；C-STAT和C-RUN代碼分析工具則非常適合開(kāi)發(fā)者在日常開(kāi)發(fā)過(guò)程中使用，能夠盡早發(fā)現代碼中的潛在問(wèn)題，提升代碼質(zhì)量。 對于開(kāi)發(fā)者而言，選擇諸如IAR Embedded Workbench功能安全版這樣的開(kāi)發(fā)工具當然可以為他們的開(kāi)發(fā)過(guò)程和功能安全認證帶來(lái)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(kāi)發(fā)工具是否能夠提供持續的支持，最好是在安全關(guān)鍵產(chǎn)品的整個(gè)生命周期內都提供支持。舉例來(lái)說(shuō)，如果開(kāi)發(fā)工具升級被新版本取代，工具供應商不一定會(huì )在舊版本上為開(kāi)發(fā)者提供新功能的支持。 這種立場(chǎng)與典型的安全相關(guān)項目的需求背道而馳，因此需要和開(kāi)發(fā)工具提供商為此形成一種“默契”。例如IAR可以通過(guò)提供對“凍結”版本的支持，來(lái)滿(mǎn)足開(kāi)發(fā)者在這方面的需求�！皟鼋Y”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(guò)去，IAR為需要特定“凍結”版本和相關(guān)支持服務(wù)的開(kāi)發(fā)者量身定制了特殊合作協(xié)議�，F在，通過(guò)認證，IAR能夠以簡(jiǎn)化的方式為所有使用IAR Embedded Workbench功能安全版的開(kāi)發(fā)者提供“凍結”版本和相關(guān)支持服務(wù)，這對于他們來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。 一站式功能安全認證服務(wù) 除了選擇經(jīng)過(guò)認證的開(kāi)發(fā)工具，開(kāi)發(fā)者還有什么方法可以使自己的功能安全認證過(guò)程更加輕松、快速？功能安全專(zhuān)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(lái)科技、恩智浦、Parasoft、瑞薩電子7家領(lǐng)先企業(yè)在中國大陸地區共同成立了功能安全專(zhuān)家小組FSG中國。這是一個(gè)由國內外領(lǐng)先的芯片及IP、嵌入式開(kāi)發(fā)工具、操作系統、軟件測試和功能安全技術(shù)服務(wù)廠(chǎng)商組成的強大組織，致力于推動(dòng)嵌入式功能安全技術(shù)和認證邁向新的高度，支持采用Arm、RISC-V等各種技術(shù)的企業(yè)面向汽車(chē)、工業(yè)等應用領(lǐng)域打造功能安全合規的高質(zhì)量產(chǎn)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(lǐng)先企業(yè)組成。作為專(zhuān)門(mén)研究嵌入式功能安全的共享與協(xié)作平臺， FSG致力于提供免費的一站式功能安全認證服務(wù)，幫助企業(yè)提升嵌入式功能安全認證價(jià)值，并支持他們更高效地達成汽車(chē)領(lǐng)域ISO 26262、工業(yè)領(lǐng)域IEC 61508等功能安全認證要求。 FSG中國的成員企業(yè)在功能安全領(lǐng)域都擁有深厚的技術(shù)積累和豐富的實(shí)踐經(jīng)驗，他們會(huì )攜手為合作企業(yè)提供全面的支持，從功能安全標準的解讀，到具體實(shí)施方案的制定，再到認證過(guò)程的全程指導，確保合作企業(yè)的產(chǎn)品在滿(mǎn)足功能安全標準的同時(shí)，能夠高效地推向市場(chǎng)。 對于汽車(chē)、工業(yè)、醫療等行業(yè)中開(kāi)發(fā)安全關(guān)鍵型產(chǎn)品的廠(chǎng)商而言，FSG提供的支持服務(wù)具有重要意義，可以使他們通過(guò)統一的平臺獲取功能安全相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識、服務(wù)和技術(shù)支持，從而在功能安全認證方面節省時(shí)間和成本，同時(shí)提升產(chǎn)品的價(jià)值。 總結 綜上所述，功能安全的開(kāi)發(fā)和認證的確存在多方面的挑戰，如果開(kāi)發(fā)者選擇了不夠合理的開(kāi)發(fā)方式，意味著(zhù)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(guān)重要，例如選擇合適的開(kāi)發(fā)工具和支持服務(wù)，這可以讓你的投入更有價(jià)值，讓功能安全開(kāi)發(fā)和認證之路更加輕松、快速。 |
