Cortex-M23：現(xiàn)在針對安全關(guān)鍵型汽車應(yīng)用進行了增強

令人難以置信的創(chuàng)新正在推動汽車的技術(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)在具有增強的汽車應(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應(yīng)用。它們也很容易編程，因為有一個龐大的軟件和工具生態(tài)系統(tǒng)支持它們，而且它們有一個簡單的程序員模型。構(gòu)建安全相關(guān)產(chǎn)品可能在時間和精力上成本都很高。為了加快汽車合作伙伴的上市時間，Arm為M型芯添加了更多的功能安全功能，并通過ISO 26262的外部評估機制進行了認(rèn)證。這提高了芯片設(shè)計者的安全起點，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

在所有車輛中，都有一些小型、單一的功能需要具有成本效益的計算解決方案。正是在這個領(lǐng)域，在低功率和低面積的限制下實現(xiàn)功能安全是一個持續(xù)的挑戰(zhàn)。Cortex-M23是Arm最節(jié)能的v8-M Cortex-M CPU，經(jīng)過更新，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，用于停車輔助的超聲波停車傳感器、輪胎壓力和雨水傳感器、用于前照燈和剎車燈的照明和LED控制器等等。其中許多應(yīng)用程序需要ASIL B，這是一種中等級別的完整性，更新后的Cortex-M23可能與其單核安全機制完美匹配。

面積和功率高效的解決方案

ASIL B級通常要求檢測90%的單點故障，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，我們在博客中概述了ISO 26262定義的不同ASIL級別。瞬態(tài)故障很棘手，因為它們很容易被發(fā)現(xiàn)。這是因為粒子可能會擊中設(shè)計的一個區(qū)域并翻轉(zhuǎn)一位數(shù)據(jù)，但不久后下一位數(shù)據(jù)就會被寫入該位置，覆蓋翻轉(zhuǎn)的位。

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

別忘了ASIL D

對于需要雙核鎖步（dual-core lockstep）的應(yīng)用，Arm現(xiàn)在發(fā)布了Cortex-M23專用的新雙核鎖步應(yīng)用說明（https://developer.arm.com/documentation/107936/0200/？lang=en）。本文檔提供了如何在Cortex-M23上實現(xiàn)此功能的指導(dǎo)，以及在實現(xiàn)此功能時應(yīng)注意的事項。如果您的設(shè)計能夠支持雙鎖步實現(xiàn)帶來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，實現(xiàn)了ARMv8-M架構(gòu)，帶來了更多指令和系統(tǒng)級功能。那些有Cortex-M0+經(jīng)驗的人可以在Cortex-M23中看到許多相同的能效優(yōu)勢。這些好處包括深度睡眠模式和退出時睡眠，這使其成為低功耗應(yīng)用的理想選擇。隨著越來越多的車輛實現(xiàn)電氣化，Tier 1必須開發(fā)能夠滿足原始設(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。

開發(fā)人員可以使用可選的MPU（內(nèi)存保護單元）來設(shè)計更健壯、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權(quán)限。當(dāng)應(yīng)用程序試圖訪問未經(jīng)授權(quán)的內(nèi)存區(qū)域時，MPU可能會觸發(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處理器的可擴展集合，可以支持從低功耗到高性能需求的各種汽車應(yīng)用。為了便于代碼移植，它們共享一個通用的體系結(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，以簡化下一代汽車的開發(fā)。

審核編輯 ：李倩