從事各種消費設備設計的團隊面臨著滿足相關安全標準的挑戰，包括歐洲 IEC 60730 規範。 大多數公司都希望為全球市場設計產品，因此設計團隊通常負責滿足所有設備設計的最嚴格的全球標準。 您當然可以使用任何微控制器 (MCU) 和相應的支持 IC 開發的兼容產品。 然而，越來越多的 MCU 包括硬件特定功能，而無需外部組件來實現合規性。 讓我們看看您是否需要安全合規性，以及一些旨在為 MCU 合規性鋪平道路的設計。
具體而言，IEC 60730-1 標準解決了使用本規範附錄 H 中基於 MCU 的控制系統的問題。 大多數消費電器，如洗衣機、冰箱和類似產品都屬於 B 類。 本標準的目的是確保系統故障不會導致設備的不安全運行。 例如，系統故障不應導致不安全的溫度，這可能會傷害操作員或引起火災。
另請注意，此處將討論的 IEC 60730 和技術背後的概念可以應用於消費類設備應用之外。 事實上，許多類型的嵌入式系統（不一定受監管標準管理）都需要防範系統故障。
通常在基於 MCU 的系統中，IEC-60730 合規性取決於您添加到固件中的應用程序代碼。 但是，為了保證MCU的核心硬件功能，可以通過消除外部元件的固件開發來簡化，提高性能並降低成本。
合規方法 有三種主要方法可以設計符合 IEC 60730 標準的基於 MCU 的系統。 最複雜的架構使用所謂的雙通道、並聯雙 MCU 和控制電路，並具有比較功能，可確保兩個通道產生相同的結果。 然而，對於消費市場而言，這種方法通常被認為過於昂貴。 然後，我們選擇限制兩種單通道方法的成本。 您可以在產品製造時測試系統，以防止未能達到合規性。 過去通常選擇製造測試方法，它是最簡單、成本最低的替代方法。 如今，越來越多的產品製造商選擇添加定期自檢功能，以確保產品在現場不會出現故障，這就是我們在此重點介紹的方法。
實際的安全認證是在終端設備上進行的，但附錄 H 中的潛在故障適用於 MCU。 事實上，附件包括 MCU 內部元件的詳細列表，相關故障必須在定期自檢中進行測試，並以某種方式進行測試。 例如，自檢寄存器必須檢測卡或程序計數器（PC）的故障值，單位存儲器錯誤檢測，以及檢測不正確的中斷操作——包括沒有發生中斷、中斷發生太頻繁. 附加元件解決通訊故障和正確計時時鐘操作，操作順序。
洗衣機實例 現在讓我們來看看 MCU（特別是通常稱為數字信號控制器 (DSC) 是由 DSP MCU 支持的）如何簡化合規性的一些實例。 圖 1 描繪了基於德州儀器 (TI) DSC 洗衣機的設計框圖。 此圖適用於定點 DSC TMS320C24x 系列、TMS320F282x 指定係列 DSC 和 TMS320F2802x/2806x Piccolo 系列定點和浮點 DSC。 所有這些都依賴於 DSC 32 TI C2000 內核，這些內核可以在單個 DSP 處理器設計（主要是電機控制）和系統控制任務中進行處理。 可能是，但無論如何，IEC-60730 C2000 DSC 元素是在單獨的 MCU 上與 DSC 中的系統控制器一起捕獲的。
圖1：DSC TI C2000系列實現獨立時鐘等功能，簡化系統設計，符合IEC-60730標準。
TI DSC 提供了多種元素來支持合規性。 例如，IC芯片振盪器包括一個雙。 驅動主 MCU 和操作系統。 第二次可以用作獨立於所實施的自檢定期執行的控制組。 IC還包括監控電源電壓的監控電路，這可能會導致標準中描述的故障。 此外，DSC 還包括寫保護寄存器。
當然，許多應用程序不需要 DSC 提供的 32 位設備處理能力。 幸運的是，MCU 供應商在傳統的 60730 位和 8 位 MCU 系列上提供符合 IEC-16 標準的功能。
飛思卡爾實時中斷 例如，飛思卡爾在其 MC9S08AWx MCU 上支持這些功能，該 MCU 是范圍廣泛的 MC9S08 8 位系列的一部分。 9S08AW MCU包含實時中斷（RTI）功能，可以實現很多自檢功能。 圖 2 描述了 RTI 功能。 在圖的頂部，實時中斷狀態控制寄存器（The SRTISC）包括3個——實時中斷延遲選擇（RTIS）——設置CPU週期性中斷間隔。 間距可能在 8 毫秒到 1.04 秒之間變化。 來自 1-KHz RC 振盪器的集成中斷，獨立於 CPU 時鐘。
圖2：使用飛思卡爾稱為實時中斷功能（RTI）作為中斷服務程序啟動，用於檢查是否存在IEC-60730定義的故障的系統。
自檢功能是在RTI產生的中斷服務程序（ISR）中實現的。 例如，ISR 可以在每次迭代期間檢查 PC 的值。 如果 PC 在三個連續迭代中保持不變，則 ISR 可以假設 MCU 卡並在軟件週期中採取預防措施。
RTI 還允許 ISR 監視時鐘頻率。 ISR 僅使用積分時間為每個中斷服務獲取時間戳，並驗證每個連續讀數是否有效。 此外，通過內置功能的內部時鐘發生器在片上實現，測試可以慢或快，或時鐘 CPU 時鐘丟失。 ISR 激活 RTI 鎖定並可以監視時鐘丟失檢測功能寄存器。
飛思卡爾支持許多不同的面向安全的功能，包括檢查內存準確性的方法。 此外，該公司還支持具有以 IEC-16 為中心的特性的 56 位 DSC MC60730Fx 系列。
跨MCU架構IEC 60730 同時，瑞薩MCU在不同架構領域可能擁有最廣泛的，主要是因為該公司銷售的是前日立、三菱和NEC的傳統MCU。 微電子業務。 但是，該公司在整個產品組合中具有非常一致的安全合規性功能。
看門狗定時器 (WDT) 是一個關鍵組件，在大多數情況下都滿足使用安全標準。 瑞薩成熟的8位和16位R8C、M16C、8位和16位32位H8系列以及SuperH MCU實現了獨立於CPU時鐘源的WDT。
瑞薩繼續保持對更新的 16 位和 32 位 RL78 MCU 系列 RX 系列的可靠 WDT 支持。 此外，隨著時間的推移，該公司還在硬件中添加了其他功能。 比如引入了獨立於CPU運行的M16C CRC（循環冗餘校驗）計算塊。 CRC 可用於檢測通信錯誤和內存。
RL78 和 RX 系列還支持 CRC 並添加其他功能。 例如，RL78 包括 RAM 奇偶校驗檢測、內存訪問控制功能設置時鐘頻率和監控功能。 RX 包括一系列類似的自診斷功能和數據轉換器的功能。
安全設計 如果您的下一個設計要求確保安全退出故障條件的方法，請務必考慮 MCU 供應商如何遵守 IEC-60730 標準。 事實上，所有 MCU 廠商都採用了 IEC-60730 政策，選擇具有硬件安全合規功能的 MCU 可以減少系統物料清單，從而產生成本、功耗和性能優勢。 此外，MCU 供應商通常會提供滿足 IEC-60730 要求的示例代碼，這些代碼將大大加速您的最終產品設計，以安全地承受故障代碼或系統硬件。
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