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                满足汽车与工业应用的功能安全要求

                2019年09月11日07:41:21 本网站 我要评论(2)字号:T | T | T

                作者:赛普拉斯Manish Garg

                 

                    工业系统通常控制工人附近的→流程或机械设备。这使得工业系统安全至关重要,工业系统的故障会对系统附近的人员和财产造成严重后果。因此,我们■通常将这些系统设计成单个故障不会构成卐危险。为了实现这一目标,他们经▽常在硬件和软件中实现众多与安全相关的功能。

                 

                    虽然大多数安全功能确实是在系统级实现的,但安全关键型系统能够从︼组件级实现中受益,而组件级实现有助于系统级实现。Flash组件中实现◆的安全功能使MPU/MCUSPI总线无需定期读取Flash内容,从而确定其内容的完〗整性(参见汽车与工业应↙用的功能安全性)。

                 

                    与众多半导体产品疼一样,NOR Flash已经从其最初的狭窄应用范围演变为带有额外的逻辑IP和固件的处理器核,为系统设计师∩提供高级功能。与NAND Flash相比,NOR Flash使用相对∏较大的存储单元,以提供高耐用性和较长的数据保留时间。结合字节寻址△架构,NOR Flash理想适用于启动代码,包括就地执行系统和交易数据。工厂自动化等应用需要Flash存储器在性能Ψ 、可靠性和故障安全操作方面进行优化。本文介◎绍了当今NOR Flash设备◤中最具影响力的功能安全特性,这些特性专为安全关键型应用而设计。

                 

                1.   纠错码(ECC):存储器可能会似乎整个人遇到软错误或硬错误。硬错误一旦出现就是永久性的。它是由硅中缺陷、受扰瑕疵点或封装的金属化因为老化、振】动或环境压力引起的。软错误是由带电↓粒子、辐射或宇宙射线引起的。当闪存单元∩受此类错误影响时,读取的数据将被破坏并可能影响应用的功能。NOR Flash器件通过在存储器阵列编程期间生成嵌入式ECC来支持单错校正双错检测(SECDED)。随后,该ECC用于在读取操作期间∞进行错误检测和校正。

                 

                2.   数据CRC此外,为功能安全应用设计的NOR Flash也实知识现了数据CRC功能。它在用户定义的地址范①围内执行循环冗余校验(CRC)计算。CRC进程计算从起始地址到结无限束地址所包含的数据的检查值,来检测系统启动期间或每个用户命令中的任何故障。

                 

                3.   接口CRC现代NOR Flash器件是☉高频存储器,支持高达200MHz的双倍数据速率。原始数据可能由于噪声信道或发送器、接收器或两者引入的错误而被破坏。为了使系统安全运行,主机和从设备之间通信的一个最关键的方面是确保传输信息的完整性。专为功能安全应用而设计的◇NOR Flash具有接口CRC,这是一种设备用错误检测代码,用于检测主机和存储器≡之间数据传输过程↓中的意外故障。

                 

                4.   SafeBoot -启动故障恢复:众多工业应用使用∑NOR Flash来存储启动期间使用的代码。如果NOR Flash设备本身无法正确启动,那么就可∮能无法正确地实现各自应用的初始化〖〖。为了防止出现这种情况,NOR Flash将保持忙碌状态或在〇启动故障时通过状态寄存器报告启动故障。

                 

                5.   配置数据损坏:在非易失性配置寄存器更新期间㊣ 发生断电或硬件重置,意味着用于配置设备∩的非易失性配置数据可能已被破坏。NOR Flash能够检●测到已损坏的配置,并进入可以访问设备的默认模⌒ 式。

                 

                6.   高级扇区保护又摇摇头(ASP):如果主机发送的编程/擦除交易中的位由于噪声信道或随机故障而发生更改,那么Flash设备可能会对不正确的扇区执△行操作,这可能会导致系☆统操作故障。NOR Flash可实现扇区保护功能,保护任意扇区免受意外编程和擦ξ除操作的影响。

                 

                7.   扇区擦除功率损耗检测:在传统的Flash设备中,如果在系统执行扇区擦除操作时发生电①源故障,系统仍然不知道相应扇区擦除操作的状态。这在需要功能安全的应用中可能存在问题。针对这些应〗用优化的NOR Flash为每个扇区可实现擦除功率损耗指示器,以在扇区擦除期间位置太精准了标记断电事件。

                 

                8.   安全重置:Flash设备停止对主机/系统做出响应的情况下,安全重◆置功能可以初始化SPI Flash硬件重置,这与使用现有的SPI信号的♂设备操作状态无关:芯片选择(CS#)、串行时钟(CK)和串行输入(SI/DQ0)。

                 

                9.   耐用性/保留分区:所有闪存都会受到物『理降解的影响,最终可能导致设备故障。某些工业功能需要高耐用性,而其他功能需要在Flash设备中具备较高的数据※保留,较低的数据保留或耐用性可能会影响系统↘功能。通过耐用ぷ性/保留分区(例如在赛普拉斯的EnduraFlex架构中采取所实现的那样),可以将单个NOR Flash分成多个分区,每个分其中一人一躬身区都独立配置,以实㊣现高耐用性或较长保留。对于频繁的数据】写入,可以将分区配置成为512Mb密度「部件提供高达128万个编程擦除周期,并为1Gb部件提供256万个周期。对于代码与配置存储,可以将分区配∑置为保留数据25年。

                 

                NAND Flash相比,NOR Flash在存储」引导、应用代码以及应用数据方面更受欢迎。NOR Flash产品种类繁←多。选择专为功能安◤全应用而设计的NOR Flash可提供架构优势,并有助于加速实☆现系统级功能安全。如需了解更多信息,请阅读启用汽车与工业系统的功能安全性    

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