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Funktionale Sicherheit

Nach ISO 26262 zertifizierbarer RISC-V-Prozessorkern

09. Juni 2021, 11:09 Uhr   |  Kathrin Veigel

Nach ISO 26262 zertifizierbarer RISC-V-Prozessorkern
© Fraunhofer IPMS

Den EMSA5-Prozessor hat das Fraunhofer IPMS so entwickelt, dass er den hohen Ansprüchen der funktionalen Sicherheit im Kfz-Bereich gerecht wird.

Um den strengen Anforderungen der funktionalen Sicherheit im Automotive-Umfeld gerecht zu werden, hat das Fraunhofer-Institut IPMS den fehlertoleranten eingebetteten RISC-V-Prozessorkern EMSA5-FS entwickelt. Er ist ab sofort bei dem IP-Core-Spezialisten Cast erhältlich.

Der vom Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelte eingebettete RISC-V Prozessorkern EMSA5-FS zur funktionalen Sicherheit ist ein 32-Bit-, In-Order-, Single-Issue-, 5-Stage-Pipeline-Prozessor. Zu den ausfallsicheren Merkmalen des neuen Chips EMSA5-FS gehören Dual- und Triple-Mode Redundancy (mit/ohne Lockstep), ECC-Protection (Error Correction Code) der internen Busse, eine konfigurierbare Memory-Protection-Unit, Priviledged Operation Modes sowie Reset- und Safety-Manager-Module.

Der IP Core, der von Cast vermarktet wird, ist als Stand-alone-Prozessor oder als vorkonfiguriertes Subsystem kombiniert mit typischen Peripheriekomponenten für ASIC- und FPGA-Implementierungen erhältlich. Mit dem fehlertoleranten Design und den mitgelieferten Sicherheitsdokumenten können Anwender einfach eine ISO-26262-Zertifizierung bis zu ASIL-D, dem höchsten Automotive Safety Integrity Level, erreichen. Er eignet sich somit für den Einsatz in sicherheitskritischen Systemen im Fahrzeug.

Durch die Unterstützung von mehreren IDEs ermöglicht der Prozessorkern eine effiziente Softwareentwicklung für Gesamtsysteme, auch im Kontext funktionaler Sicherheit nach ISO 26262 und IEC 61508. Zu den spezifischen mitgelieferten Dokumenten gehören FMEDA (Failure Modes, Effects, and Diagnostic Analysis) und SAM (Safety Manual). Verfügbare FPGA-basierte Entwicklungskits und Musterdesigns erleichtern darüber hinaus die Zertifizierung, Evaluierung und das Rapid Prototyping.

Entwickler, die den Prozessorkern EMSA5-FS verwenden, können Open-Source-RISC-V-Entwicklungsumgebungen (IDE), Testwerkzeuge und Bibliotheken, einschließlich der GNU-Toolchain und der umfassenden Eclipse-IDE mit OpenOCD-Debug-Unterstützung nutzen.

Das Fraunhofer IPMS arbeitet auch mit kommerziellen Drittanbietern von Compilern und Software-Tools zusammen, um die Unterstützung des EMSA5-FS durch Safety-Ready-Entwicklungs-Toolsets zu ermöglichen. Beispielsweise wird mit der Verwendung der IAR Embedded Workbench für RISC-V zur Programmierung des IP Cores eine durchgehend IEC-61508- und ISO-26262-konforme Entwicklung möglich.

Den Prozessor EMSA5-FS gibt es für beliebige FPGA-Plattformen. Die Integration in kundenspezifische ASICs für beliebige Foundry-Technologien ist ebenso möglich. Das Fraunhofer IPMS stellt zudem Services bereit, um die Prozessorkern-IP um kundenspezifische Module zu erweitern. Zusätzlich können komplette Subsysteme auch mit Hilfe der durch das Fraunhofer IPMS bereitgestellten Automotive-Communication-IP-Cores LIN, CAN2.0/FD/XL und Ethernet TSN entwickelt werden.

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