目前市場上能夠通過IOS26262等車規(guī)標準的雙核鎖步DCLS芯片主要有TI的Hercules系列、英飛凌AURIX系列和NXP S32系列等。

一、TI Hercules系列

Hercules是TI公司以ARM Cortex核心構(gòu)建的安全關(guān)鍵CPU，包括三個系列：RM4，TMS570和TMS470M，內(nèi)部由鎖步雙核CPU組成，最高可滿足ISO26262 ASIL-D和IEC61508 SIL3功能安全標準的要求，并符合AEC-Q100車規(guī)級要求，雙核鎖步CPU架構(gòu)、硬件BIST、MPU、ECC、片上時鐘和電壓監(jiān)控可以滿足汽車、鐵路和航天航空關(guān)鍵功能安全應用。

?該芯片雙核鎖步實現(xiàn)的具體要點：

• CPU配有專門的硬件自檢模塊，只需要很少的軟件開銷就可以完成CPU的自檢。
• CPU比較模塊(CCM) 會逐周期對輸出指令進行比對，一旦不一致立即報告錯誤。
• 兩個CPU呈鏡像且旋轉(zhuǎn)90度的方式放置，并且保證間距大于100微米，從空間上避免了共模失效；
• 兩個CPU在分別在運算之前和之后有兩個周期的延時，從時間上避免了共模失效；
• 每個CPU都有獨立的保護環(huán)，可以有效減少共模失效的可能性。
• 采用該雙核鎖步架構(gòu)優(yōu)勢在于：
• 具有更快地錯誤檢測速度，只需要兩三個周期就可以檢測到系統(tǒng)出錯；
• 具有更高的錯誤覆蓋率，可以檢測的故障覆蓋硬件、瞬態(tài)、持續(xù)等各種錯誤類型；
• 診斷功能工作時對性能的影響非常低，甚至沒有任何影響，不需要額外的軟件開銷，對存儲空間沒有影響，而且?guī)缀醪徽加肍lash和RAM空間；
• 對于原有的設計，用戶不需要額外的軟件開發(fā)工作，易于集成到現(xiàn)有的應用中，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)的周期；
• 診斷覆蓋率可控，用戶不需要擔心軟件的校驗是否已經(jīng)足夠保證CPU的安全性，而可以將更多的時間用來開發(fā)自己的應用程序。

二、英飛凌AURIX系列

AURIX多核微控制器具有高實時性和嵌入式安全和安保特性。可用于控制內(nèi)燃機、電動汽車和混動汽車的ECU單元、底盤域、剎車系統(tǒng)，EPS，安全氣囊和ADAS系統(tǒng)，還可應用于鐵路、工業(yè)自動化等領域。最新一代的AURIX TC3xx系列搭載了多達6個TriCore嵌入式內(nèi)核，每個內(nèi)核的時鐘頻率最高可達300MHz。配備千兆以太網(wǎng)、信號處理單元等最新通信接口。

AURIX的雙核鎖步具體實現(xiàn)為：

• 時間上，Primary Core先取指，運算結(jié)束后延時兩個CPU clock時間，再傳給Compare單元，Checker Core延時兩個CPU clock時間后取指令，運算結(jié)束后傳給Compare單元；
• 算法上，Primary Core運算結(jié)束是直接譯碼，再傳給Compare單元；Checker Core運算結(jié)束是反碼譯碼，再傳給Compare單元。
• 空間上，Primary Core和Checker Core的布局間距＞50um，預防收到放射線等共模失效。

三、NXP S32、MPC57xx系列

NXP的S32系列基于ARM Cortex架構(gòu)，包括：

• S32K MCU用于一般的汽車和工業(yè)應用，達到ASIL B/D的high safety和security；
• S32G車用網(wǎng)絡處理器，用于處理與面向服務的網(wǎng)關(guān)、域控制器和安全協(xié)處理器相關(guān)的高性能應用；
• S32S車輛安全動力學MCU，用于管理為未來的自動駕駛和電動汽車安全加速、制動和轉(zhuǎn)向；
• S32R45雷達處理器，用于遠距離雷達成像的高性能、安全和可靠的處理。

MPC57xx系列基于Power Architecture，包括MPC5777C，MPC577xK，MPC5777M，MPC5744P等，應用于汽車動力學、ADAS、高級自動駕駛應用。

主要特性：

• 具有雙核鎖步PowerPC e200 Z4內(nèi)核，可提供最高200MHz的運行頻率；
• 提供端到端錯誤糾正代碼，以提高容錯率及檢測能力；
• checker核采用“safety lake”設計，獨立電源供電；
• 主核delay后進入RCCU比較錯誤；
• BIU輸出采用ECC校驗；
• CPU和存儲器之間通過相對應的內(nèi)存控制器連接形成內(nèi)存分級結(jié)構(gòu)；?

四、總結(jié)

目前商用的雙核鎖步lockstep方案，基本上是周期精確的硬件對比為主，不過多修改軟件程序正常進程，同時硬件保證數(shù)據(jù)對比結(jié)果正確性，并及時硬件糾錯和程序回卷。同時，在芯片設計過程中，還需要對兩個核的位置擺放和電源供電等有特殊要求。商用方案均采用delay周期的方式解決共模失效問題，同時checker內(nèi)部可以上電自檢一次，確保上電后checker硬件有效，內(nèi)部需集成self test模塊，該模塊用于自測試和LBIST測試。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的商用DCLS双核锁步lockstep技术总结的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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