Hercules安全MCU汽车运输设计案例

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Hercules TMS570 安全微控制器連同 TI 首款功能型安全 PMIC 與業界首款功能型安全馬達驅動器組成「安全馬達控制晶片組」，可用最低軟體開銷達到最大故障檢測 (failure detection) 與減緩 (mitigation) 能力。全新馬達控制安全晶片組採用 SafeTI-26262 及 SafeTI-61508 設計套件，能協助客戶輕鬆通過 ISO 26262 及 IEC 61508 認證，並加速安全關鍵型汽車與運輸馬達控制應用的上市時程。 最新款 Hercules TMS570 安全微控制器產品內含 36 種配置，客戶可依據應用特定需求選擇，相當適合進階駕駛輔助系統 (advanced driver assistance system)、電動輔助轉向 (electric power steering)、油電混合車 (hybrid and electric vehicle)、鐵道推進控制 (rail propulsion control)、航空防滑控制 (aviation anti-skid control) 與越野車 (off-road vehicle) 等應用。新款 Hercules TMS570LS12x/11x 浮點安全微控制器具有擴充的馬達控制功能，提供了更多的記憶體與效能配置，而 Hercules TMS570LS04x/03x 安全微控制器提供更小型封裝的低成本入門級解決方案，具備整合式馬達控制介面。相容型 PMIC 將多個電源供應和安全功能整合在單一裝置中，可縮減設計時間與電路板空間。該馬達驅動器整合防護與監控功能的功能型安全架構，在市場上率先支援啟動/停止功能。 Hercules TMS570 安全微控制器的特性包括：

• 擴大效能及記憶體選項，從 80 MHz 到 180 MHz 鎖步 ARM Cortex-R4 核心，以及 256KB、384KB、1MB 和 1.25MB 快閃記憶體，可為設計人員的多功能安全性產品提供更多的選擇與可擴充性。
  
• 元件符合業界安全標準，進而可在系統設計中更容易達到 ISO 26262 與IEC 61508 標準。
  
• 硬體安全特性提供高水準線上診斷，其具備鎖步核心 (lockstep cores)、用於 CPU 和匯流排主控器 (bus master) 的記憶體保護、具有單位元錯誤糾正與雙位元錯誤偵測 (single-bit error correction and double-bit error detection; SECDED) 的快閃記憶體與 RAM 錯誤修正碼 (ECC)、偵測潛在延遲故障 (latent faults) 的 CPU 及 RAM 內建自我測試 (built-in-self-test; BIST)、可根據安全錯誤採取適當措施的智慧型錯誤訊號傳輸模組、週邊 RAM 的奇偶校驗 (parity)、冗餘類比數位轉換器 (ADC) 和計時器，以及連續的電壓和時脈監控。
  
• 整合型馬達控制功能，具有內建增強型脈衝寬度調變器 (pulse-width modulator; PWM)、感測器捕獲和正交編碼器 (quadrature encoder) 介面，可免除用於馬達控制的多個外部組件。32 通道計時器協同處理器可做為一個性質不同的冗餘馬達控制通道，並檢查馬達控制迴路中脈衝寬度調變器的完整性。
  與去年推出並預定於 2012 年 10 月 31 日量產的 Hercules TMS570LS31x/21x 安全微控制器接腳相容 (僅限 Hercules TMS570LS12x/11x 浮點安全微控制器)。
  
  
• 內建 FlexRay、CAN、乙太網路、LIN 連結，可實現標準汽車網路並為資料收集提供多種選項。
  
  
  

首款功能型安全 PMIC TPS65381-Q1 的特性包括：

• 單個裝置中包含了多個電源軌，包括一個具有內部 FET 的非同步降壓開關模式電源轉換器，其負責把輸入的電池電壓轉換為 6V 前置穩壓器 (pre-regulator) 輸出，該輸出可為其它穩壓器供電。兩個具有內部 FET 的線性穩壓器可為一個控制區域網路 (CAN) 和微控制器輸入/輸出 (I/O) 供電。一個線性穩壓器控制器負責供電給微控制器核心。這種高整合度縮短了設計時間，同時也節省寶貴的電路板空間。
  
• 一個附加的整合型感測器電源同時為接地短路 (short-to-ground) 和電池短路 (short-to-battery) 提供保護，其可為位於電子控制單元 (ECU) 外部的感測器供電。
  
• 功能型安全架構整合以下特性，例如問答型看門狗 (watchdog)、MCU 錯誤訊號監視器、內部振盪器的時脈監控、時脈監控器的自我檢查、非揮發性記憶體的循環冗餘校驗 (CRC) 及一個用於微控制器的重設電路。此外，BIST 可監視啟動時的裝置功能，而一種專用的診斷狀態則允許微控制器檢查 PMIC 的安全功能。這些嵌入式安全特性免除了增設一個額外監視微控制器的需要，並縮減了成本與電路板空間。功能型安全馬達驅動器 DRV3201-Q1 的特性包括：
  
  

• 專為汽車三相無刷 DC 馬達設計的橋接驅動器，提供一般 N 通道 MOSFET的六個專用驅動器，最高可達 250nC 電荷。可程式源極/汲極 (source/sink) 驅動電流，簡易進行輸出斜率調整。
  
• 市場上首款支援啟動/停止功能的馬達驅動器，在電池電壓降至 4.75 V情況下也可完全控制功率級 (power stage)。
  
  
• 功能型安全架構整合多項特性，例如電壓汲源極 (voltage drain-to-source ; VDS) 監測、相位比較器 (phase-comparator)、擊穿保護 (shoot-through protection)、停滯時間控制 (dead-time control)、溫度警告與保護、欠電壓與過電壓保護的電池電壓偵測。