結(jié)合功能安全，打造先進(jìn)汽車HMI設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)零事故愿景從設(shè)計(jì)更安全的汽車開(kāi)始。遵循功能安全的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)可提升汽車人機(jī)接口（HMI）的安全性和可靠性。

功能安全是汽車系統(tǒng)的一個(gè)關(guān)鍵設(shè)計(jì)考慮，對(duì)于控制、轉(zhuǎn)向以及先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）等安全關(guān)鍵功能尤為重要。為降低汽車的整個(gè)生命周期中的風(fēng)險(xiǎn)和系統(tǒng)潛在故障，全球監(jiān)管機(jī)構(gòu)針對(duì)自動(dòng)駕駛汽車（Autonomous Vehicles；AV）和ADAS技術(shù)逐步實(shí)施更嚴(yán)格的安全標(biāo)準(zhǔn)。這一趨勢(shì)推動(dòng)了功能安全原則在整個(gè)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的貫徹，包括半導(dǎo)體的設(shè)計(jì)和制造。

 
圖一 : 汽車內(nèi)部的多顯示器HMI環(huán)境支持?jǐn)?shù)字語(yǔ)音助手、儀表板、娛樂(lè)中控系統(tǒng)、云端連接、先進(jìn)安全功能和車載信息服務(wù)等功能。

遵循功能安全的目標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)還可提升汽車人機(jī)接口（HMI）的安全性和可靠性，涵蓋高階數(shù)字駕駛艙、儀表板和車載信息服務(wù)等方面。當(dāng)今的整合式數(shù)字座艙正在不斷演進(jìn)，它們由單一的域控制器驅(qū)動(dòng)，控制著儀表板、娛樂(lè)中控系統(tǒng)、連接、抬頭顯示器（HUD）和駕駛員監(jiān)測(cè)功能等多個(gè)顯示器。
域控制器整合了多個(gè)電子控制單元（ECU），提供更強(qiáng)大的CPU和GPU運(yùn)算能力，提升駕駛體驗(yàn)，同時(shí)增強(qiáng)安全性。這種整合化的方法不僅可降低系統(tǒng)成本，簡(jiǎn)化OTA軟件更新流程，而且在減輕重量和降低功耗方面也取得了顯著效果。對(duì)電動(dòng)汽車來(lái)說(shuō)，這一點(diǎn)尤其重要。
汽車內(nèi)部的多顯示器HMI環(huán)境支持?jǐn)?shù)字語(yǔ)音助手、儀表板、娛樂(lè)中控系統(tǒng)、云端連接、先進(jìn)安全功能和車載信息服務(wù)等功能。無(wú)論是尋找附近的咖啡店，還是沿著最佳路線前往目的地，基于域控制器的最新數(shù)字駕駛艙設(shè)計(jì)都能確保汽車控制和導(dǎo)航安全及最佳效能。域控制器還為商用車提供了卓越的數(shù)字體驗(yàn)，例如為牽引拖車/卡車、公交車和其他長(zhǎng)途運(yùn)輸車輛增強(qiáng)了智能電子后視鏡的功能。


合適的應(yīng)用處理器平臺(tái)確保功能安全合乎規(guī)范
恩智浦i.MX 95應(yīng)用處理器面向域控制器應(yīng)用，易于部署，可協(xié)助汽車制造商和一級(jí)供貨商（Tier1）在其汽車HMI設(shè)計(jì)中滿足功能安全合乎規(guī)范。恩智浦發(fā)布i.MX 95應(yīng)用處理器系列，其設(shè)計(jì)基于ISO26262和IEC61508功能安全標(biāo)準(zhǔn)等汽車安全指南。
具體而言，i.MX 95處理器旨在滿足ISO26262:2018和系統(tǒng)能力（SC）-3規(guī)定的汽車安全等級(jí)（ASIL）-D系統(tǒng)和ASIL-B隨機(jī)架構(gòu)指針，以及IEC61508:2010規(guī)定的功能安全等級(jí)（SIL）-2隨機(jī)架構(gòu)指標(biāo)。為了在要求功能安全的應(yīng)用場(chǎng)景中構(gòu)建信任并促進(jìn)采用，i.MX 95計(jì)劃獲得TUV SUD的ISO26262合規(guī)認(rèn)證，這是一個(gè)國(guó)際公認(rèn)的獨(dú)立認(rèn)證機(jī)構(gòu)，專門為汽車架構(gòu)和電氣產(chǎn)品的安全性設(shè)定最低標(biāo)準(zhǔn)。
為了?明開(kāi)發(fā)人員實(shí)現(xiàn)功能安全目標(biāo)，i.MX 95系列具有實(shí)時(shí)安全局，旨在獨(dú)立于處理器的其他部分運(yùn)行。這種安全局功能可以確保安全關(guān)鍵操作能夠在與質(zhì)量管理（QM）應(yīng)用隔離的環(huán)境中，可靠且可預(yù)測(cè)地執(zhí)行，即使在安全至關(guān)重要的惡劣的汽車環(huán)境中也能保持這一性能。i.MX 95處理器整合安全局架構(gòu)，為構(gòu)建增強(qiáng)安全功能的高階汽車HMI平臺(tái)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
i.MX 95處理器作為域控制器的數(shù)字座艙和儀表板，能夠通過(guò)警告顯示播報(bào)，向駕駛員傳達(dá)異常情況，確保汽車的安全關(guān)鍵功能得到保護(hù)。這類警告和車內(nèi)音訊警報(bào)符合汽車制造商要求的高可靠性和安全標(biāo)準(zhǔn)。


以客戶為中心的on-board系統(tǒng)設(shè)計(jì)
恩智浦on-board系統(tǒng)技術(shù)為客戶使用i.MX處理器開(kāi)發(fā)創(chuàng)新的功能安全解決方案提供了強(qiáng)大的潛力。這種以客戶為中心的方法注重在半導(dǎo)體設(shè)計(jì)的每個(gè)階段融入系統(tǒng)級(jí)的考慮，始于深刻了解客戶的需求和最終應(yīng)用的要求。通過(guò)采用on-board系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，恩智浦提供的半導(dǎo)體解決方案不僅能迅速響應(yīng)客戶當(dāng)前的需求，還具有可擴(kuò)展性、靈活性及前瞻性，能夠適應(yīng)市場(chǎng)需求的持續(xù)演進(jìn)和新技術(shù)的涌現(xiàn)。
此外，on-board系統(tǒng)設(shè)計(jì)通過(guò)簡(jiǎn)化硬件和軟件的成本與復(fù)雜性，極大地提升了i.MX處理器的價(jià)值，并強(qiáng)化了在i.MX開(kāi)發(fā)過(guò)程中所采用的SEooC的關(guān)鍵功能安全特性。這種設(shè)計(jì)方法還可賦予恩智浦開(kāi)發(fā)配備適當(dāng)安全相關(guān)知識(shí)產(chǎn)權(quán)的內(nèi)置安全島架構(gòu)，滿足新興的系統(tǒng)級(jí)功能安全場(chǎng)景的需求。


i.MX支持的汽車功能安全應(yīng)用案例
恩智浦i.MX 95處理器和電源管理IC （PMIC）相結(jié)合，構(gòu)建了一個(gè)通用平臺(tái)，專為采用SEooC開(kāi)發(fā)理念的各類汽車安全系統(tǒng)而設(shè)計(jì)：
* 數(shù)位座艙, 儀表板和HUD
* 駕駛員監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（DMS）
* 車內(nèi)音訊警報(bào)
* 后視攝影機(jī)
* 電動(dòng)后視鏡
* 車載信息服務(wù)與連接
* 其他客制化安全解決方案

 
圖二 : 搭載恩智浦i.MX處理器的客制化安全解決方案

恩智浦提供全面的安全軟件，?明客戶為汽車應(yīng)用創(chuàng)建功能安全基礎(chǔ)。恩智浦可提供安全軟件框架（SAF）、系統(tǒng)管理器（SysMan）、結(jié)構(gòu)內(nèi)核自檢（SCST）等安全軟件庫(kù)，確?；A(chǔ)軟件滿足ASIL-B認(rèn)證的安全要求。作為SafeAssure計(jì)劃的一部分，恩智浦還提供一系列基于服務(wù)的安全應(yīng)用支持，包括安全微控制器抽象層（MCAL）和實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)程序（RTD）。
恩智浦的安全軟件庫(kù)致力于通過(guò)TUV SUD認(rèn)證，遵循ISO26262:2018 ASIL-D、IEC61508:2010 SIL-3，以及支持ASIL-B/SIL-2的硬件指針等功能安全標(biāo)準(zhǔn)。

恩智浦是安全關(guān)鍵汽車應(yīng)用半導(dǎo)體解決方案領(lǐng)先供貨商。我們的專業(yè)知識(shí)、廣泛的產(chǎn)品組合、對(duì)功能安全的深刻承諾，以及對(duì)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)格遵守，贏得了全球客戶的信賴。我們的半導(dǎo)體產(chǎn)品和工藝符合ISO26262和IEC61508功能安全標(biāo)準(zhǔn)。此外，我們通過(guò)持續(xù)的研發(fā)投入，不斷提升產(chǎn)品和軟件的安全功能，以適應(yīng)不斷演進(jìn)的安全標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)。
恩智浦提供全面的支持計(jì)劃和服務(wù)，助力客戶成功部署汽車功能安全解決方案。例如SafeAssure計(jì)劃，它不僅簡(jiǎn)化了系統(tǒng)級(jí)功能安全要求，還?明客戶在設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)ISO26262的標(biāo)準(zhǔn)化、可持續(xù)性和合乎規(guī)范性。
此外，恩智浦與頂尖汽車制造商、一級(jí)供貨商和產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟攜手合作，共同開(kāi)發(fā)和部署先進(jìn)的功能安全解決方案。這種協(xié)作模式確保了恩智浦的汽車產(chǎn)品和解決方案能夠滿足汽車行業(yè)不斷變化的需求。


共筑功能安全的未來(lái)
恩智浦堅(jiān)守最新的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，為汽車HMI、ADAS、電氣化、底盤控制、動(dòng)力、車身電子等關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展做出貢獻(xiàn)，塑造著汽車安全的未來(lái)。我們認(rèn)為功能安全應(yīng)貫穿汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)的始終，確保為駕駛員、乘客、行人以及環(huán)境提供卓越的保護(hù)。
（本文作者Rohitaswa Bhattacharya為恩智浦半導(dǎo)體汽車系統(tǒng)架構(gòu)功能安全技術(shù)總監(jiān)）