令人難以置信的創(chuàng)新正在推動(dòng)汽車(chē)的技術(shù)變革，但有一件事必須繼續(xù)放在首位：駕駛員、乘客和道路使用者的安全。Arm技術(shù)已經(jīng)存在了幾十年，我們知道汽車(chē)技術(shù)需要適合安全應(yīng)用的處理器，這些處理器仍然可以滿(mǎn)足我們合作伙伴更廣泛的功率、成本、面積和軟件考慮。在本博客中，我們談?wù)摿俗罱碌腁rm Cortex-M23處理器，該處理器現(xiàn)在具有增強(qiáng)的汽車(chē)應(yīng)用功能。

Arm Cortex-M處理器在面積和功耗方面都很高效，非常適合廣泛的汽車(chē)應(yīng)用。它們也很容易編程，因?yàn)橛幸粋€(gè)龐大的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)支持它們，而且它們有一個(gè)簡(jiǎn)單的程序員模型。構(gòu)建安全相關(guān)產(chǎn)品可能在時(shí)間和精力上成本都很高。為了加快汽車(chē)合作伙伴的上市時(shí)間，Arm為M型芯添加了更多的功能安全功能，并通過(guò)ISO 26262的外部評(píng)估機(jī)制進(jìn)行了認(rèn)證。這提高了芯片設(shè)計(jì)者的安全起點(diǎn)，減輕了他們的安全工作的負(fù)擔(dān)，并使他們能夠?qū)Ｗ⒂谄渌I(lǐng)域。隨著更新版Cortex-M23的發(fā)布，包括Cortex-M85（https://community.arm.com/arm-community-blogs/b/internet-of-things-blog/posts/cortex-m85-safety-and-performance-updates）和Cortex-M55（https://community.arm.com/arm-community-blogs/b/automotive-blog/posts/functional-safety-cortex-m55）在內(nèi)的Cortex-M處理器的全部產(chǎn)品組合現(xiàn)在都包含了領(lǐng)先的功能性安全功能。

更新的Cortex-M23

在所有車(chē)輛中，都有一些小型、單一的功能需要具有成本效益的計(jì)算解決方案。正是在這個(gè)領(lǐng)域，在低功率和低面積的限制下實(shí)現(xiàn)功能安全是一個(gè)持續(xù)的挑戰(zhàn)。Cortex-M23是Arm最節(jié)能的v8-M Cortex-M CPU，經(jīng)過(guò)更新，包括功能性安全功能，提高了安全關(guān)鍵應(yīng)用程序的診斷覆蓋率。例如，用于停車(chē)輔助的超聲波停車(chē)傳感器、輪胎壓力和雨水傳感器、用于前照燈和剎車(chē)燈的照明和LED控制器等等。其中許多應(yīng)用程序需要ASIL B，這是一種中等級(jí)別的完整性，更新后的Cortex-M23可能與其單核安全機(jī)制完美匹配。

面積和功率高效的解決方案

ASIL B級(jí)通常要求檢測(cè)90%的單點(diǎn)故障，并在適用的情況下解決瞬態(tài)故障。您可以在我們的Cortex-M55：功能安全就緒博客（https://community.arm.com/arm-community-blogs/b/automotive-blog/posts/functional-safety-cortex-m55）中了解更多關(guān)于ASIL B的信息，我們?cè)诓┛椭懈攀隽薎SO 26262定義的不同ASIL級(jí)別。瞬態(tài)故障很棘手，因?yàn)樗鼈兒苋菀妆话l(fā)現(xiàn)。這是因?yàn)榱Ｗ涌赡軙?huì)擊中設(shè)計(jì)的一個(gè)區(qū)域并翻轉(zhuǎn)一位數(shù)據(jù)，但不久后下一位數(shù)據(jù)就會(huì)被寫(xiě)入該位置，覆蓋翻轉(zhuǎn)的位。

更新后的Cortex-M23增加了瞬態(tài)故障保護(hù)，以解決受面積和成本限制的應(yīng)用程序的這一問(wèn)題，而雙核鎖步方法是不可取的。它還增加了用于檢測(cè)CPU邊界故障的接口保護(hù)，為芯片設(shè)計(jì)者省去了系統(tǒng)級(jí)的更多工作。Cortex-M23軟件測(cè)試庫(kù)的使用也將為永久性故障提供更多的診斷覆蓋范圍，補(bǔ)充內(nèi)部核心安全機(jī)制。此外，與以前的Cortex-M23相比，這些附加功能對(duì)基準(zhǔn)性能沒(méi)有影響，因此采用起來(lái)更簡(jiǎn)單。

別忘了ASIL D

對(duì)于需要雙核鎖步（dual-core lockstep）的應(yīng)用，Arm現(xiàn)在發(fā)布了Cortex-M23專(zhuān)用的新雙核鎖步應(yīng)用說(shuō)明（https://developer.arm.com/documentation/107936/0200/？lang=en）。本文檔提供了如何在Cortex-M23上實(shí)現(xiàn)此功能的指導(dǎo)，以及在實(shí)現(xiàn)此功能時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)。如果您的設(shè)計(jì)能夠支持雙鎖步實(shí)現(xiàn)帶來(lái)的額外管芯面積和功率，則這可能也是ASIL B應(yīng)用程序的正確解決方案。

Cortex-M23，提醒

Cortex-M23于2016年首次推出，實(shí)現(xiàn)了ARMv8-M架構(gòu)，帶來(lái)了更多指令和系統(tǒng)級(jí)功能。那些有Cortex-M0+經(jīng)驗(yàn)的人可以在Cortex-M23中看到許多相同的能效優(yōu)勢(shì)。這些好處包括深度睡眠模式和退出時(shí)睡眠，這使其成為低功耗應(yīng)用的理想選擇。隨著越來(lái)越多的車(chē)輛實(shí)現(xiàn)電氣化，Tier 1必須開(kāi)發(fā)能夠滿(mǎn)足原始設(shè)備制造商電力需求的解決方案，Cortex-M處理器非常適合這些解決方案。

開(kāi)發(fā)人員可以使用可選的MPU（內(nèi)存保護(hù)單元）來(lái)設(shè)計(jì)更健壯、更安全的系統(tǒng)。MPU可以編程為定義內(nèi)存區(qū)域，根據(jù)任務(wù)分配某些屬性和訪問(wèn)權(quán)限。當(dāng)應(yīng)用程序試圖訪問(wèn)未經(jīng)授權(quán)的內(nèi)存區(qū)域時(shí)，MPU可能會(huì)觸發(fā)故障異常。

全功能安全產(chǎn)品組合

Cortex-M23、Cortex-M55和Cortex-M85是Cortex-M處理器的可擴(kuò)展集合，可以支持從低功耗到高性能需求的各種汽車(chē)應(yīng)用。為了便于代碼移植，它們共享一個(gè)通用的體系結(jié)構(gòu)。廣泛的生態(tài)系統(tǒng)支持它們，包括安全認(rèn)證的軟件和工具，以簡(jiǎn)化下一代汽車(chē)的開(kāi)發(fā)。

審核編輯 ：李倩