Niskobudżetowe mikrokontrolery AVR

Aby pomóc inżynierom spełnić rygorystyczne wymagania bezpieczeństwa przy jednoczesnym minimalizowaniu kosztów i złożoności projektu, Microchip Technology wprowadził na rynek rodzinę mikrokontrolerów (MCU) AVR SD. Mikrokontrolery te posiadają wbudowane mechanizmy bezpieczeństwa funkcjonalnego i są zaprojektowane do obsługi aplikacji wymagających rygorystycznego podejścia do zagadnień bezpieczeństwa. W połączeniu z dedykowanym oprogramowaniem, jest to pierwszy niskobudżetowy mikrokontroler klasy podstawowej zaprojektowany tak, aby spełniać wymagania Automotive Safety Integrity Level C (ASIL C) i Safety Integrity Level 2 (SIL 2), które nakazują przeprowadzanie redundantnych kontroli bezpieczeństwa. Aby zwiększyć bezpieczeństwo rodziny AVR SD, mikrokontrolery korzystają z systemu zarządzania bezpieczeństwem funkcjonalnym, który został certyfikowany przez TÜV Rheinland.

Funkcje bezpieczeństwa sprzętowego obejmują przede wszystkim dwurdzeniowy procesor lockstep. Lockstep CPU to technika zwiększająca niezawodność procesorów w systemach krytycznych. Polega na uruchamianiu dwóch identycznych rdzeni CPU w trybie równoległym, wykonujących te same instrukcje i porównujących wyniki na bieżąco. W przypadku wykrycia różnicy, sygnalizuje to potencjalny błąd w jednym z rdzeni.

Ponadto opisywana rodzina CPU jest wyposażona w dwa przetworniki analogowo-cyfrowe (ADC), kod korekcji błędów (ECC) we wszystkich pamięciach, dedykowany moduł kontrolera błędów oraz monitory napięcia i zegara. Funkcje te skracają czas wykrywania błędów i zmniejszają złożoność oprogramowania. Rodzina AVR SD ma możliwość szybkiego i deterministycznego wykrywania błędów wewnętrznych, co pozwala aplikacjom spełniać rygorystyczne cele FDTI (Fault Detection Time Interval) wynoszące zaledwie 1 milisekundę, pomagając zapobiegać niebezpiecznym sytuacjom i zwiększając niezawodność.

W celu zarządzania diagnostyką bezpieczeństwa funkcjonalnego funkcje sprzętowe współpracują z ramowym oprogramowaniem bezpieczeństwa Microchip, dzięki czemu mikrokontrolery mogą wykrywać i obsługiwać błędy autonomicznie, inicjując w razie potrzeby korektę do stanu bezpiecznego. Mikrokontrolery mogą być używane jako procesor główny do kluczowych funkcji, takich jak wykrywanie niekontrolowanych zmian temperatury lub monitorowanie danych czujników, takich jak pozycje obrotowe, przy minimalnym zużyciu energii. W złożonych systemach mogą też pełnić funkcję koprocesora, odciążającego krytyczne dla bezpieczeństwa funkcje w aplikacjach ukierunkowanych na wyższe poziomy integralności bezpieczeństwa do ASIL D i SIL 3.

- Podczas projektowania aplikacji krytycznych dla bezpieczeństwa inżynierowie zazwyczaj byli ograniczeni do używania drogich i skomplikowanych urządzeń. Poprzez integrowanie określonych funkcji bezpieczeństwa bezpośrednio w mikrokontrolerze klasy podstawowej i dostarczanie pomocniczego oprogramowania, pomagamy naszym klientom spełniać rygorystyczne normy bezpieczeństwa z większą wydajnością - powiedział Greg Robinson, wiceprezes ds. korporacyjnych jednostki biznesowej MCU w Microchip. - Dzięki rodzinie AVR SD projektanci mogą znacznie skrócić czas rozwoju i zminimalizować koszty systemu i certyfikacji.

Mikrokontrolery AVR SD są projektowane zgodnie z normami Międzynarodowej Organizacji Normalizacyjnej (ISO) 26262 i Międzynarodowej Komisji Elektrotechnicznej (IEC) 61508. Normy bezpieczeństwa są wdrażane w różnych branżach, takich jak lotnictwo i obronność, automatyka przemysłowa, motoryzacja i medycyna. Do konkretnych zastosowań należą systemy sterowania lotem, sterowanie zapłonem, funkcje bezpieczeństwa robotyki, zaawansowane systemy wspomagania jazdy (ADAS) i medyczne pompy infuzyjne.

Zapraszamy na TEK.day Gdańsk, 11 września 2025. Zapisz się tutaj!