Heutige komplexe Mikrokontroller und Mikrokontrollersysteme werden im Automobilbereich oft für sicherheitskritische Anwendungen wie zum Beispiel Lenk- und Bremssysteme eingesetzt. Diese Systeme müssen einem hohen Sicherheitsstandard (ASIL-D) gerecht werden. Am Beispiel eines elektrischen Lenksystems werden die Sicherheitsanforderungen der Anwendung diskutiert. Eine von Texas Instruments entwickelte Systemlösung besteht aus drei Halbleiter Komponenten, welche die Funktionalen- und die Sicherheitsanforderungen einer Lenkungsapplikation adressieren. Diese Lenkungsapplikation wird vom Sicherheitsansatz her betrachtet. Texas Instruments bietet 32-Bit Mikrokontroller der HerculesTM Familie an, welche den Anforderungen der funktionalen Sicherheit entsprechen. Das Herzstück des Mikrokontrollers sind zwei ARM Cortex R4FTM Kerne, die das gleiche Programm im Lockstep Verfahren abarbeiten. Die beiden Rechnerkerne sind physikalisch auf dem Silizium getrennt, und der eine Rechnerkern ist gegenüber dem zweiten Rechnerkern um 90° gedreht, um physikalischen Einwirkungen entgegenzuwirken. Beide Rechnerkerne weisen einen zeitlichen Versatz von zwei Taktzyklen auf, um Gleichtaktstörungen zu unterdrücken. Die Infrastruktur für ein Mikrokontroller System in einer Automobilapplikation wird von dem TPS6538x-Baustein bereitgestellt. Er soll die Anforderungen des ISO 26262 Sicherheitsstandards erfüllen. Eine primäre Aufgabe ist die Spannungsversorgung des Mikrokontrollers und des Systems. Hinz kommt der Motor Brückentreiber DRV3201, ein dreiphasiger Brückentreiber der 6 separate N-Kanal MOSFETS treiben kann. Er kann entweder mit sechs oder mit drei PWM Signalen vom Mikrokontroller angesteuert werden. Das Gesamtsystem muss sicherstellen, das bei auftreten eines Fehlers im System keine unkontrollierbare Auswirkung nach außen hin auftritt. Kritische Fehler müssen erkannt werden und an andere Systemkomponenten signalisiert werden, damit adäquate Maßnahmen getroffen werden können. Sehr kritische Fehler müssen direkt per Hardware bearbeitet werden. Wird zum Beispiel ein Fehler vom Watchdog des TPS8538x oder vom Fehler Pin des Mikrokontrollers gemeldet, dann kann der TPS8538x über das DRV Enable Signal direkt ohne Einbindung des Mikrokontrollers die Gate Treiber Ausgänge des Brückentreibers abschalten.


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    Titel :

    Sicheres Mikrocontroller System für Automobil-Anwendungen am Beispiel einer Lenkungsapplikation


    Beteiligte:
    Eckhardt, Ralf (Autor:in)


    Erscheinungsdatum :

    2012


    Format / Umfang :

    10 Seiten, 5 Bilder, 5 Quellen



    Medientyp :

    Aufsatz (Konferenz)


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch