系统项目的功能安全设计难搞？大咖攻略来了！

关键词：ECU，MCU，功能安全

从汽车到工业，可靠的ASIL C和SIL 2功能安全标准微控制器解决方案

在现代汽车、工业和家电系统中，电子控制单元（ECU）和微控制器（MCU）已经成为核心。随着系统日益复杂和互联，任何失效都可能带来严重后果：汽车油量指示错误可能导致驾驶员在高速公路上抛锚，洗衣机电机控制失效可能引发火灾，工厂燃气控制系统故障更可能危及生命与财产安全。如何确保这些系统在关键时刻可靠运行，功能安全标准应运而生。

这一集，Microchip的专家会为我们将详细介绍AVR® SD系列MCU中- 如何在严苛的安全要求下，帮助工程师最大限度地降低设计成本与复杂性。

嘉宾介绍

张荣宝（Paul Zhang）现于Microchip Technology Inc.（美国微芯科技公司）公司任市场推广经理。他于2017年加入Microchip，在嵌入式产品行业有20多年的工作经验。在此之前，他曾在爱特梅尔（Atmel）、 阿尔卡特-朗讯（Alcatel-Lucent）及中兴通讯(ZTE)从事产品研发及推广工作。

张荣宝在嵌入式产品应用研发和MCU产品推广方面经验丰富，目前在Microchip负责MCU产品的营销。

张荣宝毕业于山东科技大学和复旦大学，分别获得机械电子工程学士学位和电子与通讯硕士学位。

国际功能安全标准的意义

功能安全标准为工程师提供了系统化的风险评估与设计框架，确保电子系统在发生故障时仍能维持安全状态。主要标准包括：

• ISO 26262 —— 针对汽车电子系统的功能安全标准，定义了 ASIL（Automotive Safety Integrity Level）等级，从 A 到 D，D 为最高。
• IEC 61508—— 通用功能安全标准，适用于工业过程控制，定义了 SIL（Safety Integrity Level）等级，从 1 到 4。
• IEC 60730 —— 针对家电控制系统的安全标准。

这些标准不仅要求工程师在设计中考虑硬件和软件的冗余与容错，还强调文档、可追溯性和认证流程。

国际功能安全标准对照

标准名称	适用领域	等级划分方式	等级划分方式	主要关注点
ISO 26262	汽车电子系统	ASIL（汽车安全完整性等级）	ASIL A → ASIL D	严重度、暴露率、可控性
IEC 61508	通用工业过程控制	SIL（安全完整性等级）	SIL 1 → SIL 4	严重度、暴露时间、危险规避
IEC 60730	家电控制系统	Class（安全等级）	Class A → Class C	严重度与产品类型

功能安全为何难以实现？

工程师在功能安全设计中面临的主要挑战：

挑战类别	具体问题描述
复杂性	功能安全需要详尽的安全分析与文档，学习曲线陡峭，工程师需要掌握大量标准与流程。
成本压力	传统安全 MCU 价格高昂，增加系统整体成本；硬件冗余设计也会提高预算。
时间压力	认证流程冗长，工程进度受到影响，产品上市周期延长。
硬件局限	普通 MCU 并不直接支持功能安全（FuSa），需要额外设计安全机制。

AVR® SD 微控制器的优势

Microchip 推出的 AVR SD 系列 MCU 是业内首款符合 ASIL C / SIL 2 的入门级微控制器，专为功能安全而设计。它为工程师提供了以下支持：

• 硬件安全机制：锁步双核 CPU、ECC 内存保护、快速故障检测（
• 完整文档与工具链：提供 TÜV 认证的安全手册、FMEDA 报告，支持 MPLAB® X IDE 与 FuSa-Pro XC8 编译器。
• 低成本：让功能安全不再是高成本门槛。
• 快速原型开发：配合 Curiosity Nano 开发板，工程师可以快速验证设计。

AVR SD MCU 如何帮助工程师应对挑战:

• 降低复杂性：内置锁步双核、ECC 内存、错误控制器，减少额外安全设计工作。
• 控制成本：入门级安全 MCU，让功能安全更易普及。
• 缩短周期：提供 TÜV 认证文档、安全手册和 FMEDA 报告，简化认证流程。
• 快速响应：故障检测时间
• 完整工具链：支持 MPLAB® X IDE、FuSa-Pro 编译器和 Curiosity Nano 开发板，加快原型开发。

应用案例:

1. 安全气囊位置传感器
   • 普通 MCU：只能检测气囊展开状态故障，可能导致系统完全关闭或气囊未能展开。
   • AVR SD MCU：通过内置错误控制器实现 <1 ms 故障检测，精准解析传感器数据，保障乘客安全。

1. 电池温度监测器

• AVR SD MCU 可实时监测电池温度，触发仪表盘警示，帮助驾驶员采取预防措施，避免电池过热风险。

功能安全标准是现代电子系统设计的基石，确保在关键时刻系统能够保护用户与环境。对于工程师而言，挑战在于如何在有限的时间与成本内实现合规。Microchip AVR SD 微控制器通过硬件冗余、安全文档和低成本方案，帮助工程师简化设计流程，加快认证进度，并在汽车、工业和家电等应用中提供可靠的安全保障。

它不仅是满足 ASIL C 与 SIL 2 要求的工具，更是工程师在功能安全设计中的 明智之选。

相关技术文档资源如下：

• Microchip AVR SD系列微控制器产品
• AVR32SD32 Curiosity Nano评估板
• DigiKey AVR SD系列微控制器产品
• DigiKey Microchip PIC AVR微控制器产品

更多Microchip产品相关内容，请浏览得捷电子网站：

• Microchip产品

小编的话：

在汽车和工业系统设计中，深刻理解功能安全标准是构建安全系统的前提，功能安全标准是系统设计的“法律框架”，而MCU是实现该框架的“物理基石”。两者需紧密耦合：前者定义“需要什么安全能力”，后者决定“能否实现该能力”。错误的MCU选择会导致后期设计返工、认证失败，甚至威胁人身安全。相信通过本期内容，您对相关MCU的正确选型有了更多的了解。您在功能安全设计上有哪些经验或疑问？欢迎留言，和DigiKey的小伙伴们一起分享交流！

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