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和所有行業(yè)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(lǐng)先廠(chǎng)商對低端的消費類(lèi)市場(chǎng)早已不感興趣。去年的這個(gè)時(shí)候，TI 推出新型了 Hercules 安全微控制器平臺，針對的是醫療、工業(yè)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(yè)部全球業(yè)務(wù)總監Jerold Givens、TI SafeTI產(chǎn)品經(jīng)理John Donaghey和TI汽車(chē)電子業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理姜輝專(zhuān)程來(lái)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(chē)的雷達防撞預警、ABS防抱死剎車(chē)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(yè)中的24小時(shí)實(shí)時(shí)控制、化工廠(chǎng)和核能的工業(yè)控制，包括工業(yè)自動(dòng)化、風(fēng)能、清潔能源；醫療中的麻醉機、病理監護和核磁共振等。 每個(gè)行業(yè)都有自己的安全規范。工業(yè)應用的很多安全規范是基于IEC61508安全標準，汽車(chē)行業(yè)則著(zhù)重在ISO26262。ISO26262是去年年底發(fā)布的針對汽車(chē)安全的新的規范，它是從IEC61508移植過(guò)來(lái)的�；谏鲜鰞蓚�(gè)安全規范，TI Hercules MCU的產(chǎn)品線(xiàn)針對其做硬件開(kāi)發(fā)以及安全認證以達到對應的安全等級。 去年9月份Hercules產(chǎn)品發(fā)布以后，新的一年里有超過(guò)100家新的客戶(hù)采用TI的Hercules MCU開(kāi)發(fā)針對安全性的應用。今年TI不但推出Hercules新的產(chǎn)品系列，還推出SafeTI這樣針對安全性設計開(kāi)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：針對安全的設計開(kāi)發(fā)套件 SafeTI是針對安全性的開(kāi)發(fā)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(huì )依據安全規范如IEC61508和ISO26262來(lái)做相應的選型；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(chē)級）以及TS16949等行業(yè)制造工藝規范。 很多做安全性領(lǐng)域里的客戶(hù)會(huì )花很多時(shí)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(kāi)發(fā)文檔，幫助開(kāi)發(fā)者更快更便利地實(shí)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(shū)。 在做評估以及拿證書(shū)的過(guò)程當中，需要計算系統的實(shí)效率和診斷覆蓋率，如果沒(méi)有全套安全性文檔伴隨在他每個(gè)開(kāi)發(fā)階段里面，算這些數值或拿這些值做認證的時(shí)候會(huì )很花時(shí)間。TI能提供很完整的開(kāi)發(fā)文檔，剛開(kāi)始設計的時(shí)候我們會(huì )提供安全性使用手冊Safety Manual，它里面會(huì )詳細介紹產(chǎn)品的安全性特性，會(huì )做一些推薦的使用說(shuō)明。Safety analysis report安全性分析報告里面會(huì )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(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)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(lǐng)域的開(kāi)發(fā)。上述的這些產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)流程，無(wú)論是ISO26262還是IEC61508規范，都是通過(guò)我們第三方獨立審核的符合規范的開(kāi)發(fā)流程。 國內有一些客戶(hù)做安全性領(lǐng)域的時(shí)候最需要的是安全性文檔。TI提供的安全性文檔能非常簡(jiǎn)化他們的設計開(kāi)發(fā)，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。TI提供的文檔不只是一頁(yè)紙的證書(shū)而已，很多數據和文檔是TI花超過(guò)一年以上的時(shí)間做各種測試和分析得來(lái)的。. SafeTI分成四個(gè)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(yè)、醫療、鐵路等有SafeTI-61508，是根據IEC61508這個(gè)規范來(lái)的；針對汽車(chē)和交通運輸安全有SafeTI-26262，根據ISO26262規范；白色家電有SafeTI-60730；在質(zhì)量管理里專(zhuān)門(mén)有SafeTI-QM的設計開(kāi)發(fā)套件，包括硬件、軟件和相對應的開(kāi)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(lèi)都有列到相對應的應用。例如，61508應用下面會(huì )列出工業(yè)、軌道交通、鐵路系統和醫療系統，用戶(hù)可以根據不同的應用方向進(jìn)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(dòng)芯片。在網(wǎng)站中的產(chǎn)品頁(yè)面中還附了證書(shū)，這個(gè)證書(shū)是通過(guò)第三方認證的，比如滿(mǎn)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規范。它們是Hercules的RM4x產(chǎn)品系列，面向工業(yè)、醫療和電機控制中涉及安全領(lǐng)域的應用。 應用于工業(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。醫療領(lǐng)域有輸氧和病理性監護也需要安全性實(shí)時(shí)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。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(guò)特殊外設針對電機做控制處理。它們同時(shí)依然保留之前的高端定時(shí)器，可以非常靈活地用來(lái)做輸入和輸出的捕獲。與此同時(shí)，安全性能沒(méi)有任何的削弱，雙核處理帶鎖步運算，每個(gè)時(shí)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(gè)比特可以直接糾錯，兩個(gè)比特的錯誤可以被檢測出來(lái)。另外，片上電源、片上時(shí)鐘和片外晶振都有相應的硬件監控。 在最新發(fā)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(gè)RM4x系列中最高配置的是去年發(fā)布的具有3MB內存的產(chǎn)品。之前的RM4x系列都是基于ARM Cortex-R4F內核，帶浮點(diǎn)運算功能，今年TI會(huì )推出帶定點(diǎn)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(mǎn)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(shí)候可以自動(dòng)自檢；具有問(wèn)答型的看門(mén)狗，可以跟MCU之間做雙向交互，會(huì )問(wèn)問(wèn)題，MCU給回復，會(huì )判斷MCU的狀態(tài)，如果判斷MCU狀態(tài)有異常，會(huì )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(guò)溫報警監護。 TPS65381的輸入范圍非常寬，達到6到36V，汽車(chē)、工業(yè)、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(huà)就不需要額外的LDO了。 TPS65381有MCU錯誤監測的模塊，Hercules MCU有一個(gè)錯誤監控單元叫ESM錯誤信號管理系統，MCU有一個(gè)專(zhuān)門(mén)的引腳會(huì )輸出錯誤信號的狀態(tài)。通過(guò)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(lèi)型，它通過(guò)客戶(hù)設定的機制來(lái)做出相應的動(dòng)作。另外對于電源來(lái)說(shuō)，在不同的時(shí)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(dòng)的工作是通過(guò)小的單片機來(lái)判斷電源的狀態(tài)是不是異常（超過(guò)門(mén)限的時(shí)候沒(méi)有動(dòng)作，或低于門(mén)限的時(shí)候它沒(méi)有反應），TPS65381可以自己直接檢測電壓的狀態(tài)，可以和Hercules MCU進(jìn)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(shí)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(gè)關(guān)鍵器件：中間是Hercules MCU，左邊是DRV8301門(mén)驅動(dòng)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(guò)溫關(guān)斷保護以及橋驅使能，橋驅使能可以通過(guò)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(gè)系統處于正常使用狀態(tài)。MCU的ePWM產(chǎn)生PWM輸出到DRV8301做電機驅動(dòng)。先進(jìn)的高端定時(shí)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(shí)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(lái)實(shí)現的。 
SafeTI安全電機控制套件不但包括Hercules MCU、TPS65381電源和DRV8301驅動(dòng)，另外還包含電機，客戶(hù)通過(guò)CCS開(kāi)發(fā)環(huán)境，你可以在一分鐘之內把電機給轉起來(lái)，非常方便�，F在用戶(hù)就可以通過(guò)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速可以到6000rpm，這樣可以更便捷地做工業(yè)和醫療電機，更貼切客戶(hù)的實(shí)際應用。 開(kāi)發(fā)套件內除了開(kāi)發(fā)板還帶有光盤(pán)，里面有開(kāi)發(fā)環(huán)境如CCS V.5以及ARM編譯器，還有HALCoGen，它是配置底層驅動(dòng)的軟件。HALCoGen是完全圖形化配置的界面，用戶(hù)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(jìn)行開(kāi)發(fā)。TI還有高端定時(shí)器的IDE，針對ECC和Flash編程工具全部可以在光盤(pán)里找到。光盤(pán)里還包括安全演示、電機演示和參考代碼。 針對汽車(chē)應用開(kāi)發(fā)的SafeTI設計套件 TI將于10月10日發(fā)布針對汽車(chē)應用開(kāi)發(fā)的SafeTI設計套件，同時(shí)有針對汽車(chē)應用的新產(chǎn)品發(fā)布。這兩個(gè)月TI會(huì )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)、醫療，也有針對汽車(chē)的應用。 |
