Functional Safety ISO 26262 stellt MCUs in sicherheitskritischen Kfz-Anwendungen vor hohe Herausforderungen

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Elektronische Systeme im Auto müssen immer höhere Anforderungen in Hinblick auf funktionale Sicherheit erfüllen, etwa in Bezug auf die Norm ISO 26262. Wir verraten Ihnen, worauf es bei der Auswahl geeigneter Mikrocontroller (MCU) ankommt.

In den letzten Jahren sind elektronische Systeme im Auto zum dominanten Faktor geworden, wenn es gilt, das Fahrerlebnis in modernen Automobilen neu zu definieren. In immer höherem Maß müssen elektronische Systeme im Fahrzeug Anforderungen in Hinblick auf funktionale Sicherheit erfüllen, und das nicht nur in aktiven und passiven Sicherheitssystemen, sondern auch in Chassis-, Powertrain- und Karosserie-Anwendungen. In diesem Kontext wird die funktionale Sicherheit oft als Teil der Sicherheitsanforderungen an das zu überwachende Gesamtsystem und dessen Steuerungssystem gesehen. Und dieses hängt letztlich von der korrekten Funktion des Elektroniksystems ab.

Mikrocontroller für sicherheitsrelevante Applikationen

Mit den neuen MPC564xL-Produkten von Freescale steht eine Mikrocontrollerfamilie zur Verfügung, die speziell auf sicherheitsrelevante Applikationen wie elektrische Lenksysteme, Stabilitätskontrolle und Fahrerassistenzsysteme abgestimmt wurde. Neben einer erstklassigen Architektur für funktionale Sicherheit warten die Bausteine mit einer Rechenleistung und Flexibilität auf, die Ihresgleichen suchen.

Sicherheitsanforderungen müssen erfüllt werden

Was haben ESC (Electronic Stability Control), Lenkunterstützung und Abstandsregeltempomaten gemeinsam? Bei der Entwicklung solcher Systeme müssen die jeweils aktuellen Anforderungen in Bezug auf funktionale Sicherheit erfüllt werden. Systementwickler stehen hier oft vor enormen Herausforderungen. Immer mehr Applikationsfunktionen werden immer komplexer, der Kostendruck in der Entwicklung ist immens und der Wettlauf um die rasche Präsenz am Markt wird immer unerbittlicher.

Die meisten Mikrocontroller sind nicht flexibel genug

Entwicklungsingenieure, die an sicherheitskritischen Applikationen mit komplexen Steueralgorithmen arbeiten, können sich scheinbar aus einem breiten Spektrum von Systemarchitekturen bedienen. Den meisten heute verfügbaren Mikrocontroller-Lösungen aber fehlt entweder die Flexibilität, um unterschiedliche funktionale Sicherheitskonzepte unterstützen zu können, oder es ist ein beträchtlicher Aufwand für die Sicherheitssoftware erforderlich. Zusätzliche Software wiederum zieht eine höhere Komplexität nach sich, und die Wahrscheinlichkeit systematischer Ausfälle steigt.

Möglichst effizient, flexibel und sicher

Als Konsequenz daraus hat sich Freescale bei der Entwicklung der Dual-Core Controller-Familie MPC564xL an das folgende Mantra gehalten:

• So effizient wie möglich: maximale Rechenleistung - mehr erreichen mit weniger, Absenkung der Taktfrequenz und intelligente Koordination von Peripheriefunktionen

• So flexibel wie möglich: Realisierung eines Dual-Core-Konzepts, das unterschiedliche Sicherheitsarchitekturen unterstützt und dem Kunden eine optimale Balance zwischen Rechenleistung und Sicherheitsbedarf ermöglicht

• So sicher wie möglich: Verwirklichung eines nach ASIL_x zertifizierbaren Sicherheitskonzepts, geringere Softwarekomplexität durch die Realisierung von wichtigen Sicherheitselementen und Selbsttests in Hardware

Programmierbare Systeme übernehmen die Sicherheit

Als Reaktion auf die Einführung immer höherwertiger Funktionen und den anhaltenden Trend eines immer höheren Elektronikanteils in den Autos werden sicherheitskritische Funktionen immer öfter auf programmierbare elektronische Systeme verlagert, weg von den alten mechanischen Komponenten. Die Komplexität solcher Systeme macht es unmöglich, alle potenziellen Ausfallszenarien vollständig zu erfassen oder alle möglichen Verhaltensmuster zu testen.

Ausfälle verhindern oder zumindest kontrollieren

Systemingenieure stehen daher vor der Herausforderung, Steuergeräte so zu konzipieren, dass gefährliche Ausfälle verhindert oder - falls sie doch auftreten - zumindest ausreichend kontrolliert werden können. Gefährliche Ausfälle können zurückgehen auf:

• Plötzliche auftretende Hardwarefehler,

• Systematische Hardwareprobleme,

• Softwarefehler,

• So genannte „Common Cause Failures“.

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