支持遗留软件和多核处理器在嵌入式功能安全系统中的应用

上网时间: 2013年02月06日? 作者:Simon Brewerton,英飞凌科技股份公司高级主任工程师? 我来评论 【字号: ? ?小】

关键字:多核处理器?

由于最近开始实施ISO 26262汽车功能安全标准,嵌入式汽车电子行业受到极大震动。这项新标准基于已有的IEC 61508工业安全标准,规定了开发和制造各种可能发生故障和对人体造成伤害的电子元件与系统的严谨度。该标准不仅涵盖技术解决方案,也涉及到组织与工艺流程问题,所以它给希望在这一领域一展身手的新老供应商都带来了极其艰巨的挑战。同样,许多单片机供应商正刚刚开始生产嵌入式计算速度能增加一倍但产品价格不变的多核处理器。本文主要探讨ISO 26262功能安全标准对嵌入式系统的影响,讲述如何建造多核单片机的架构才能使其支持程序封装,阐述如何将遗留软件与关键安全性规范融合,从而在无需一切从新开始的情况下快速设计出安全的系统。

引言

本文围绕多核单片机在不同关键度应用中的运用,论述汽车行业里的问题,特别是将许多遗留应用程序集成到一台多核单片机中的挑战。虽然汽车行业有着某些特定的限制条件,但本文的大多数结论和建议的解决方案同样适用于工业安全系统。汽车行业在成本上面临着巨大压力。过去,成本压力主要来自某个电子元件的单价,但随着汽车系统的功能和复杂度的激增,软件也成为在整个设备制造期间必须被控制和合理化的一项重要的工程设计费用。传统上控制软件成本的方法包括重利用(遗留)和重写(修订)已有代码库,增加所需要的更多功能,或者是将软件用于另一个完全不同的目的。汽车软件的另一个重要转折点发生在,AUTOSAR被用作电子控制单元(ECU)的通用操作系统。

AUTOSAR系统可确保在一个共用的运行环境(RTE)下,通过一组驱动程序、通信栈及抽象层,实现应用层功能与相应单片机的底层硬件分离。RTE提供了一个虚拟功能总线(VFB),使得当汽车结构针对不同的内饰档次被改进或被调整时,用VFB的信号描述符编写的应用程序可以被重新编译,之后再被应用于其他ECU。这种设计时间的灵活性可以保证使底层硬件在更大程度上成为一种商品,这样,市场的作用就可以压低商品价格。实际上,AUTOSAR系统还未得到充分利用,部分原因是一级ECU供应商自己编写独特、只有细微差异的AUTOSAR解释,还有部分原因是整个硬件抽象层导致了相关成本,因为常用单片机的许多节能及性能增强外设和配置无法通过标准AUTOSAR功能获得。

AUTOSAR是一个结构完善的框架,所以通过提供利用复杂设备驱动程序扩展基本软件(BSW)库的能力,它已经适用于并满足这一可能性的要求。运用CDD使得高效利用专门的单片机硬件成为可能,但是它不能让软件被移植到无法支持同一CDD功能的任何其他设备中(它在本质上是定制化的,通常包含一级ECU供应商的关键知识产权(IP))。事实上,让情况更加复杂的是,AUTOSAR从未被认为能够支持多核处理器(当时还无法买到或者负担得起多核处理器),或者能够支持功能安全(因为AUTOSAR是由汽车行业的主要汽车制造商和芯片制造商共同推出的标准,旨在尝试和解决复杂度日益上升、数量激增的定制ECU的管理),由此可见,需要一些新的解决方案才能完成这件不可能办到的事。

本文下一页:ISO 26262对软件的影响

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  • 什么是多核处理器
  • 多核处理器是指在一个处理器中集成两个或多个完整的计算引擎(内核)。多核技术的开发源于工程师们认识到,仅仅提高单核芯片的速度会产生过多热量且无法带来相应的性能改善,先前的处理器产品就是如此。他们认识到,在先前产品中以那种速率,处理器产生的热量很快会超过太阳表面。即便是没有热量问题,其性价比也令人难以接受,速度稍快的处理器价格要高很多。

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