มีส่วนร่วมในทีมออกแบบอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคที่หลากหลายซึ่งต้องเผชิญกับความท้าทายในการปฏิบัติตามมาตรฐานความปลอดภัยที่เกี่ยวข้อง รวมถึงมาตรฐาน IEC 60730 ของยุโรป บริษัทส่วนใหญ่ต้องการออกแบบผลิตภัณฑ์สำหรับตลาดโลก ดังนั้นทีมออกแบบจึงมักจะรับผิดชอบในการปฏิบัติตามมาตรฐานระดับโลกที่เข้มงวดที่สุดสำหรับการออกแบบอุปกรณ์ทั้งหมด คุณสามารถใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์ (MCU) และผลิตภัณฑ์ที่รองรับการพัฒนา IC ที่เกี่ยวข้องได้อย่างแน่นอน อย่างไรก็ตาม จำนวน MCU ที่เพิ่มขึ้นรวมถึงฟังก์ชันเฉพาะของฮาร์ดแวร์โดยไม่จำเป็นต้องใช้ส่วนประกอบภายนอกเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนด มาดูกันว่าคุณต้องการการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยหรือไม่ รวมทั้งบางรุ่นที่ออกแบบมาเพื่อปูทางสำหรับการปฏิบัติตามข้อกำหนดของ MCU
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง มาตรฐาน IEC 60730-1 แก้ปัญหาการใช้ระบบควบคุมแบบ MCU ตามภาคผนวก H ของข้อกำหนดนี้ เครื่องใช้ไฟฟ้าสำหรับผู้บริโภคส่วนใหญ่ เช่น เครื่องซักผ้า ตู้เย็น และผลิตภัณฑ์ที่คล้ายกันเป็นของ Class B มาตรฐานนี้มีจุดประสงค์เพื่อให้แน่ใจว่าความล้มเหลวของระบบจะไม่ทำให้อุปกรณ์ทำงานไม่ปลอดภัย ตัวอย่างเช่น ความล้มเหลวของระบบไม่ควรทำให้เกิดอุณหภูมิที่ไม่ปลอดภัย ซึ่งอาจเป็นอันตรายต่อผู้ปฏิบัติงานหรือทำให้เกิดไฟไหม้ได้
นอกจากนี้ โปรดทราบด้วยว่าแนวคิดเบื้องหลัง IEC 60730 และเทคโนโลยีจะกล่าวถึงในที่นี้ สามารถนำไปใช้นอกแอปพลิเคชันอุปกรณ์สำหรับผู้บริโภคได้ ในความเป็นจริง ระบบฝังตัวหลายประเภท (ไม่จำเป็นต้องอยู่ภายใต้การจัดการมาตรฐานด้านกฎระเบียบ) จำเป็นต้องป้องกันความล้มเหลวของระบบ
โดยปกติในระบบที่ใช้ MCU การปฏิบัติตาม IEC-60730 จะขึ้นอยู่กับรหัสแอปพลิเคชันของคุณที่เพิ่มลงในเฟิร์มแวร์ อย่างไรก็ตาม เพื่อรักษาความปลอดภัยให้กับศูนย์กลางของฟังก์ชันฮาร์ดแวร์ MCU สามารถทำให้ง่ายขึ้นได้ด้วยการกำจัดการพัฒนาเฟิร์มแวร์ส่วนประกอบภายนอก ปรับปรุงประสิทธิภาพ และลดค่าใช้จ่าย
วิธีการปฏิบัติตามข้อกำหนด มีสามวิธีหลักในการออกแบบระบบที่ใช้ MCU ตามมาตรฐาน IEC 60730 สถาปัตยกรรมที่ซับซ้อนที่สุดโดยใช้ MCU แบบสองช่องสัญญาณที่เรียกว่าคู่ขนานและวงจรควบคุม และมีฟังก์ชันเปรียบเทียบ ช่วยให้มั่นใจได้ว่าทั้งสองช่องสัญญาณจะให้ผลลัพธ์ที่เหมือนกัน อย่างไรก็ตาม วิธีนี้โดยทั่วไปถือว่าแพงเกินไปสำหรับตลาดผู้บริโภค จากนั้น เราเลือกที่จะจำกัดค่าใช้จ่ายของสองวิธีช่องทางเดียว คุณสามารถทดสอบระบบในขณะที่ผลิตผลิตภัณฑ์เพื่อป้องกันการไม่ปฏิบัติตามข้อกำหนด ในอดีต มักจะเลือกวิธีการทดสอบการผลิต ซึ่งเป็นทางเลือกที่ง่ายที่สุดและต้นทุนต่ำที่สุด วันนี้ ผู้ผลิตผลิตภัณฑ์จำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ เลือกที่จะเพิ่มฟังก์ชันการทดสอบตัวเองเป็นประจำ เพื่อให้แน่ใจว่าผลิตภัณฑ์จะไม่ล้มเหลวในภาคสนาม นี่คือแนวทางที่เราจะมุ่งเน้นที่นี่
การตรวจสอบความปลอดภัยจริงดำเนินการบนอุปกรณ์เทอร์มินัล แต่ความล้มเหลวที่อาจเกิดขึ้นในภาคผนวก H นำไปใช้กับ MCU อันที่จริง อุปกรณ์เสริมประกอบด้วยรายการองค์ประกอบภายในของ MCU โดยละเอียด และความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องจะต้องได้รับการทดสอบในการทดสอบตัวเองเป็นประจำ และความสะดวกในบางวิธี ตัวอย่างเช่น ต้องตรวจพบการลงทะเบียนการทดสอบตัวเองในการ์ดหรือค่าตัวนับโปรแกรม (PC) ของข้อบกพร่อง การตรวจจับข้อผิดพลาดหน่วยความจำบิตเดียว และตรวจจับการทำงานขัดจังหวะที่ไม่ถูกต้อง - รวมถึงการหยุดชะงักไม่เกิดขึ้น การหยุดชะงักเกิดขึ้นบ่อยเกินไป . องค์ประกอบเพิ่มเติมเพื่อแก้ไขความล้มเหลวในการสื่อสารและการทำงานของนาฬิกาจับเวลาที่ถูกต้อง ลำดับการทำงาน
ตัวอย่างของเครื่องซักผ้า ตอนนี้เรามาดูที่ MCU (โดยเฉพาะที่เรียกกันทั่วไปว่าตัวควบคุมสัญญาณดิจิทัล (DSC) ที่รองรับโดย DSP MCU) ตัวอย่างบางส่วนของวิธีการทำให้การปฏิบัติตามข้อกำหนดง่ายขึ้น รูปที่ 1 แสดงแผนภาพบล็อกของการออกแบบโดยใช้เครื่องซักผ้า DSC ของ Texas Instruments (TI) แผนภาพนี้ใช้กับซีรี่ส์ DSC TMS320C24x แบบจุดคงที่, DSC ซีรีส์ที่กำหนด TMS320F282x และ TMS320F2802x / 2806x Piccolo ซีรีส์ของ DSC แบบคงที่และแบบทศนิยม ทั้งหมดใช้แกน DSC 32 TI C2000 ซึ่งสามารถประมวลผลในการออกแบบโปรเซสเซอร์ DSP เดียว (ส่วนใหญ่เป็นการควบคุมมอเตอร์) และงานควบคุมระบบ อาจเป็นได้ แต่ในกรณีใดๆ องค์ประกอบ IEC-60730 C2000 DSC ถูกจับใน MCU ที่แยกจากกัน ร่วมกับตัวควบคุมระบบใน DSC
รูปที่ 1: ซีรีส์ DSC TI C2000 มีนาฬิกาอิสระและฟังก์ชันอื่นๆ เพื่อทำให้การออกแบบระบบง่ายขึ้นซึ่งสอดคล้องกับมาตรฐาน IEC-60730
TI DSC มีองค์ประกอบหลายอย่างเพื่อรองรับการปฏิบัติตามข้อกำหนด ตัวอย่างเช่น ออสซิลเลเตอร์ชิป IC ประกอบด้วยคู่ ขับเคลื่อน MCU หลักและระบบปฏิบัติการ ครั้งที่สอง อาจใช้เป็นกลุ่มควบคุมที่ดำเนินการเป็นระยะโดยไม่ขึ้นกับการทดสอบตัวเองที่ดำเนินการ ไอซียังประกอบด้วยวงจรมอนิเตอร์ตรวจสอบแรงดันไฟที่จ่าย ซึ่งอาจทำให้เกิดความผิดปกติตามที่อธิบายไว้ในมาตรฐาน นอกจากนี้ DSC ยังรวมการลงทะเบียนการป้องกันการเขียนด้วย
แน่นอน แอปพลิเคชั่นจำนวนมากไม่ต้องการความสามารถในการประมวลผลอุปกรณ์แบบ 32 บิตที่ DSC ให้มา โชคดีที่ผู้จำหน่าย MCU เสนอคุณลักษณะมาตรฐาน IEC-60730 ในตระกูล MCU 8 บิตและ 16 บิตแบบดั้งเดิม
อินเตอร์รัปต์แบบเรียลไทม์ของ Freescale ตัวอย่างเช่น Freescale รองรับฟังก์ชันเหล่านี้บน MC9S08AWx MCU โดย MCU เป็นส่วนหนึ่งของตระกูล MC9S08 8 บิตที่หลากหลาย 9S08AW MCU มีฟังก์ชันขัดจังหวะแบบเรียลไทม์ (RTI) คุณสามารถบรรลุฟังก์ชันการทดสอบตัวเองได้มากมาย รูปที่ 2 แสดงฟังก์ชัน RTI ที่ด้านบนของรูป และรีจิสเตอร์ควบคุมสถานะการขัดจังหวะแบบเรียลไทม์ (The SRTISC) ประกอบด้วย 3 - การเลือกการหน่วงเวลาการขัดจังหวะแบบเรียลไทม์ (RTIS) - ตั้งค่าช่วงเวลาการขัดจังหวะของ CPU เป็นระยะ ระยะห่างอาจแตกต่างกันระหว่าง 8 ms ถึง 1.04 วินาที อินเทอร์รัปต์ในตัวจากออสซิลเลเตอร์ RC 1-KHz โดยไม่ขึ้นกับนาฬิกาของ CPU
รูปที่ 2: ใช้ Freescale ที่เรียกว่าฟังก์ชันการขัดจังหวะแบบเรียลไทม์ (RTI) เมื่อโปรแกรมบริการขัดจังหวะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งเป็นระบบสำหรับตรวจสอบว่ามีความล้มเหลวที่กำหนดโดย IEC-60730 หรือไม่
ฟังก์ชันการทดสอบตัวเองถูกนำไปใช้ในรูทีนบริการอินเตอร์รัปต์ที่สร้างโดย RTI (ISR) ตัวอย่างเช่น ISR สามารถตรวจสอบค่าของพีซีได้ในระหว่างการทำซ้ำแต่ละครั้ง หากพีซียังคงไม่เปลี่ยนแปลงในการทำซ้ำสามครั้งติดต่อกัน ISR สามารถใช้การ์ด MCU และใช้ความระมัดระวังในวงจรซอฟต์แวร์ได้
RTI ยังช่วยให้ ISR ตรวจสอบความถี่สัญญาณนาฬิกา ISR เพียงใช้เวลาในการรวมระบบเพื่อประทับเวลาในแต่ละบริการขัดจังหวะ และตรวจสอบว่าการอ่านต่อเนื่องแต่ละครั้งนั้นถูกต้อง นอกจากนี้ การใช้งานบนชิปกับตัวสร้างสัญญาณนาฬิกาภายในที่ใช้งานได้ การทดสอบอาจช้าหรือเร็ว หรือสูญเสียนาฬิกา CPU ของนาฬิกา ISR เปิดใช้งานการล็อค RTI และสามารถตรวจสอบการลงทะเบียนฟังก์ชั่นการตรวจจับการสูญเสียนาฬิกา
Freescale รองรับฟีเจอร์ที่เน้นการรักษาความปลอดภัยที่แตกต่างกันจำนวนหนึ่ง ซึ่งรวมถึงวิธีการตรวจสอบความถูกต้องของหน่วยความจำ นอกจากนี้ บริษัทยังสนับสนุนซีรีส์ DSC MC16Fx แบบ 56 บิต พร้อมฟีเจอร์ที่เน้น IEC-60730
ข้ามสถาปัตยกรรม MCU IEC 60730 ในเวลาเดียวกัน Renesas MCU ในสาขาอาจมีสถาปัตยกรรมที่แตกต่างกันมากที่สุด ส่วนใหญ่เป็นเพราะบริษัทขายเป็นอดีต MCU ดั้งเดิมของ Hitachi, Mitsubishi และ NEC ธุรกิจไมโครอิเล็กทรอนิกส์ อย่างไรก็ตาม บริษัทมีคุณลักษณะการปฏิบัติตามข้อกำหนดด้านความปลอดภัยที่สอดคล้องกันมากในกลุ่มผลิตภัณฑ์ทั้งหมด
ตัวจับเวลาการเฝ้าระวัง (WDT) เป็นองค์ประกอบหลักในกรณีส่วนใหญ่จะเป็นไปตามมาตรฐานความปลอดภัย Renesas เติบโตเต็มที่ 8 และ 16 R8C, M16C, 8 และ 16 บิตตระกูล H32 แบบ 8 บิตแบบ XNUMX บิตและ SuperH MCU บรรลุผลโดยไม่ขึ้นกับ WDT แหล่งสัญญาณนาฬิกาของ CPU
Renesas ยังคงรักษา WDT ที่มั่นคงรองรับ RX ซีรีย์ 16 บิตและ 32 บิต RL78 MCU รุ่นใหม่กว่า นอกจากนี้บริษัทยังได้เพิ่มฟังก์ชันอื่นๆ ในฮาร์ดแวร์อีกด้วย ตัวอย่างเช่น การแนะนำบล็อกการคำนวณ M16C CRC (Cyclic Redundancy Check) ซึ่งไม่ขึ้นกับการทำงานของ CPU CRC สามารถใช้เพื่อตรวจจับข้อผิดพลาดในการสื่อสารและหน่วยความจำ
ซีรีย์ RL78 และ RX ยังรองรับ CRC และเพิ่มคุณสมบัติอื่นๆ ตัวอย่างเช่น RL78 รวมถึงการตรวจจับพาริตี RAM ฟังก์ชันการควบคุมการเข้าถึงหน่วยความจำจะตั้งค่าความถี่สัญญาณนาฬิกาและฟังก์ชันการตรวจสอบ RX มีชุดฟังก์ชันการวินิจฉัยตนเองที่คล้ายคลึงกันและฟังก์ชันของตัวแปลงข้อมูล
การออกแบบความปลอดภัย หากการออกแบบครั้งต่อไปของคุณมีข้อกำหนดเพื่อให้แน่ใจว่าวิธีเงื่อนไขข้อผิดพลาดในการออกจากระบบอย่างปลอดภัย ให้พิจารณาว่าซัพพลายเออร์ MCU ปฏิบัติตามมาตรฐาน IEC-60730 อย่างไร ในความเป็นจริง ผู้จำหน่าย MCU ทั้งหมดได้นำนโยบาย IEC-60730 มาใช้ เลือก MCU ที่มีฟังก์ชันการปฏิบัติตามความปลอดภัยของฮาร์ดแวร์ ซึ่งสามารถลดค่าวัสดุของระบบ ส่งผลให้เกิดข้อได้เปรียบด้านต้นทุน พลังงาน และประสิทธิภาพ นอกจากนี้ โดยทั่วไปแล้ว ผู้จำหน่าย MCU จะจัดเตรียมโค้ดตัวอย่างเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของ IEC-60730 โค้ดดังกล่าวจะช่วยเร่งความเร็วให้กับผลิตภัณฑ์ขั้นสุดท้ายของคุณอย่างมาก ซึ่งได้รับการออกแบบมาให้ทนทานต่อรหัสข้อบกพร่องหรือฮาร์ดแวร์ของระบบได้อย่างปลอดภัย
สินค้าอื่น ๆ ของเรา:
