Safety-MCU Sicherheit hardwareseitig implementiert

Bei der speziell für High-End-Anwendungen in der Medizintechnik und der industriellen Automatisierung entwickelt Mikrocontroller-Familie RM4x von TI wurden die Sicherheitsfunktionen hardwareseitig implementiert.
Bei der speziell für High-End-Anwendungen in der Medizintechnik und der industriellen Automatisierung entwickelt Mikrocontroller-Familie RM4x von TI wurden die Sicherheitsfunktionen hardwareseitig implementiert.

Bei der speziell für High-End-Anwendungen in der Medizintechnik und der industriellen Automatisierung entwickelt Mikrocontroller-Familie RM4x von TI wurden die Sicherheitsfunktionen hardwareseitig implementiert.

So soll die Leistung maximiert und zugleich der Software-Overhead, der bis zu 30 Prozent der CPU-Leistung für sich beanspruchen kann, reduziert werden. Die Safety-MCUs basieren auf zwei ARM Cortex-R4F-MCUs mit Fließkomma-Einheit und Lock-Step-Betrieb. Das bedeutet, dass beide ARM-CPU dasselbe Programm bearbeiten, die Operationen jedoch um zwei Zyklen versetzt durchführen. In jedem CPU-Zyklus werden Operationen und Ergebnisse beider Berechnungen von einer Logik miteinander verglichen. Mögliche Fehler können so erkannt und behoben werden. Zudem wurden auf dem Silizium-Chip die zweite CPU gespiegelt und um 90 ° verdreht aufgebracht.

Jede CPU verfügt über eine integrierte Fehlerkorrektur-Logik, kurz ECC, mit der sich Fehler sowohl im Programm als auch im Datenspeicher der MCU entdecken. Der Code für die Fehlerkorrektur beeinträchtigt die Leistung des Lock-Step-CPUs nicht. Integrierte Selbsttests (Built In Self Test, BIST) überprüfen die CPU während der Initialisierung des Controllers oder der laufenden Applikation auf CPU-Defekte und testen den RAM-Speicher mit verschiedenen wählbaren Algorithmen.

Die MCUs basieren auf ARM-Kernen mit bis zu 220 MHz und bieten bis zu 3 MB Flash-Speicher und 256 KB RAM. Der Betriebstemperaturbereich erstreckt sich von -40 bis +85° C bzw. 105 °C. Für die Vernetzung stehen gängige Standards wie Ethernet-, CAN- und USB-Verbindungen zur Verfügung.

Die Hercules-Familie erfüllt die Sicherheitsnormen IEC 61508 SIL-3, die ISO 13849.