您现在的位置：首页 > 技术方案 >汽车电子 > 基于ISO26262标准的汽车功能安全硬件设计方案？

基于ISO26262标准的汽车功能安全硬件设计方案？

来源：

2024-07-04

类别：汽车电子

拍明芯城

基于ISO 26262标准的汽车功能安全硬件设计方案

引言

ISO 26262是一个针对道路车辆功能安全的国际标准，涵盖了从概念阶段到产品退役的整个生命周期。对于汽车硬件设计师而言，理解并遵循ISO 26262标准是确保汽车电子系统安全性的重要步骤。本文将详细讨论基于ISO 26262标准的汽车功能安全硬件设计方案，重点介绍主控芯片型号及其在设计中的作用。

ISO 26262标准概述

ISO 26262标准是针对道路车辆安全功能的标准，分为多个部分，从管理、开发、生产到服务的各个阶段都进行了规范。其核心目标是确保汽车电子电气系统在设计、开发、生产及维护过程中的功能安全。标准中规定了安全生命周期的每一个阶段，包括安全需求定义、功能安全概念、硬件和软件设计、验证与确认、以及系统的持续监控和维护。

硬件设计中的ISO 26262标准要求

在硬件设计过程中，ISO 26262标准要求工程师遵循一系列安全设计原则和过程。这些要求主要包括：

安全需求分析：在硬件设计阶段，必须明确功能安全需求（如ASIL等级），并将这些需求转化为硬件规格和设计要求。
硬件架构设计：设计应包含冗余和容错机制以应对潜在的硬件故障。
硬件安全设计：需要实施设计技术和方法来确保硬件的可靠性和安全性，例如使用故障检测机制和故障分隔技术。
验证与确认：设计完成后，需要进行详细的验证测试以确保硬件设计满足所有功能安全要求。

主控芯片型号及其在设计中的作用

主控芯片（或称微控制器单元，MCU）在汽车功能安全硬件设计中扮演着至关重要的角色。选择合适的主控芯片可以极大地影响系统的安全性、性能和可靠性。以下是一些常见的主控芯片型号及其在ISO 26262标准下的应用和功能分析。

1. NXP S32K系列

主控芯片型号：NXP S32K144、S32K118

作用：

ASIL-D级支持：S32K系列芯片支持ASIL-D级功能安全标准，适用于高级功能安全需求的应用场景。
硬件冗余：提供内置的硬件冗余功能，如ECC（错误检测和纠正码）内存和CRC（循环冗余检查）模块。
安全机制：具备硬件安全特性，例如独立看门狗、硬件加密引擎等。
工具支持：提供功能安全工具包，包括安全文档和工具，以便于硬件设计人员进行安全分析和验证。

2. Infineon AURIX系列

主控芯片型号：Infineon TC397、TC375

作用：

ASIL-D级支持：AURIX系列芯片设计满足ASIL-D级的功能安全要求。
多核架构：采用多核设计以提供高性能和高可靠性，适用于复杂的安全关键应用。
安全特性：内置安全功能如硬件诊断、冗余设计、内存保护等。
开发支持：提供广泛的工具支持，包括功能安全文档和开发工具，帮助工程师进行安全设计和验证。

3. Renesas RH850系列

主控芯片型号：Renesas RH850/F1x、RH850/U2x

作用：

ASIL-D级支持：RH850系列提供ASIL-D级的安全功能，适用于高安全性要求的应用。
硬件安全机制：包括数据冗余、错误检测与纠正功能。
功能丰富：支持广泛的应用功能，包括复杂的计算需求和实时操作能力。
功能安全工具：提供完整的安全工具包和开发工具，帮助进行系统级的安全分析和验证。

4. Texas Instruments TMS570系列

主控芯片型号：TI TMS570LS3137、TMS570LS20216

作用：

ASIL-D级支持：TMS570系列芯片满足ASIL-D级功能安全要求。
安全特性：包括双核设计、故障检测、纠错机制和功能安全监控。
可靠性：提供高可靠性的设计选项，如ECC内存、冗余电源监控。
开发工具支持：提供全面的工具支持，包括安全分析工具和开发工具套件。

设计中的安全策略与措施

在主控芯片的选择和设计过程中，需要考虑以下安全策略和措施以满足ISO 26262标准的要求：

冗余设计：采用多核处理器和双模冗余设计，以确保在发生单点故障时系统仍能保持安全操作。
故障检测和处理：实现全面的故障检测和处理机制，包括硬件自检、错误检测和纠错机制。
功能安全管理：进行系统级的功能安全分析，编写安全需求文档，并进行安全性验证与确认。
工具与文档支持：使用供应商提供的功能安全工具包、文档和参考设计，以便于进行安全设计和验证工作。

硬件设计流程中的安全检查

在整个硬件设计流程中，需要进行多个阶段的安全检查：

需求分析阶段：确认功能安全需求，评估ASLA级别，定义安全目标。
设计阶段：进行详细的硬件设计，确保冗余设计、故障检测和处理机制得到实现。
验证阶段：进行硬件验证测试，确保设计满足ISO 26262标准的安全需求。
生产与维护阶段：建立生产和维护流程中的安全措施，确保产品在生产和使用过程中保持功能安全。

结论

基于ISO 26262标准的汽车功能安全硬件设计是一个复杂而系统的过程，需要从需求分析、硬件设计到验证确认的各个阶段都进行严格的控制和管理。选择合适的主控芯片是实现功能安全的关键步骤，不同型号的主控芯片提供了不同的安全特性和工具支持，帮助工程师满足ISO 26262标准的要求。

本文介绍了几种主控芯片型号及其在硬件设计中的作用，包括NXP S32K系列、Infineon AURIX系列、Renesas RH850系列和Texas Instruments TMS570系列。这些芯片型号不仅支持不同等级的ASIL需求，还提供了多种安全特性和开发工具，帮助设计人员进行功能安全硬件设计。

在实际的设计过程中，工程师需要结合具体的应用需求，选择合适的主控芯片，并按照ISO 26262标准进行全面的安全设计和验证。通过对主控芯片型号的详细分析及其在设计中的作用的探讨，本文为汽车功能安全硬件设计提供了一个系统的参考框架。