Texas Instruments đã tổng hợp các vi điều khiển dành cho các ứng dụng yêu cầu độ an toàn và chính xác trong y tế, công nghiệp và giao thông vận tải. Nền tảng Hercules bao gồm ba họ vi điều khiển ARM Cortex dành cho các ứng dụng yêu cầu độ tin cậy cao.
Phạm vi của Hercules bao trùm cả các linh kiện hiện có như họ RM4x có hiệu năng cao nhất cho các ứng dụng y tế và công nghiệp. Họ Hercules TMS570 dành cho các ứng dụng giao thông vận tải và họ Hercules TMS470M dành cho các ứng dụng đòi hỏi hiệu năng thấp hơn.
Các họ vi điều khiển RM4x và TMS570 cung cấp các đặc điểm an toàn cao trong phần cứng để phát hiện các lỗi ngẫu nhiên và chống lại các lỗi hệ thống. Các lõi kép ARM Cortex-R4F dấu chấm động dùng công nghệ lockstep(*) để cung cấp khả năng cao nhất trên các chuẩn đoán đường.
CPU và tất cả các master của bus hệ thống đều có sự bảo vệ bộ nhớ và mã chỉnh sửa lỗi (ECC) được sử dụng cho bộ nhớ flash và RAM với khả năng hiệu chỉnh lỗi bit đơn và phát hiện lỗi bit kép (SECDED) được đánh giá trong các CPU lockstep mà không làm ảnh hưởng đến hiệu năng.
CPU và RAM còn có BIST (buit-in-self-test – cơ chế cho phép tự kiểm tra) dành cho việc phát hiện các các lỗi tiềm ẩn mà không cần nâng cấp phần mềm với tính chẵn lẻ trên các RAM ngoại vi, bộ ADC kép và các timers, thêm vào đó là các bộ giám sát điện áp và clock.
Một mô-đun báo hiệu lỗi thông minh cho phép các ứng dụng kết thúc để giữ hoạt động thích hợp dựa trên từng loại lỗi.
TI đang cung cấp một chỉ dẫn an toàn nêu chi tiết cách sử dụng các vi xử lý Hercules trong các ứng dụng chính trong khi các chế độ không mong đợi, các ảnh hưởng và sự phân tích chuẩn chuẩn đoán (FMEDA) cung cấp thông tin tỷ lệ lỗi rất cần thiết để đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn.
Hình 1: Sơ đồ khối họ vi xử lý Hercules
Họ vi xử lý RM4x có thể sử dụng tần số đến 220 Mhz dựa trên lõi kép ARM Cortex-R4F dấu chấm động sử dụng công nghệ lockstep, cung cấp hiệu năng cao cho tự động hóa công nghiệp, lái động cơ, các thiết bị y tế dùng cho chuẩn đoán và điều trị.
Họ này đã đạt được các tiêu chuẩn về an toàn 61508 SIL-3 của Ủy ban Kỹ thuật điện Quốc tế (IEC) và bao gồm Ethernet, CAN và USB dành cho các kết nối mạng. Điều nàu rất quan trọng trong tự động hóa công nghiệp yêu cầu an toàn và các thiết bị y tế. Ngoài ra còn có đến 3MB bộ nhớ flash và 256KB RAM.
Họ TMS570 Herculess có khả năng hoạt động ở tần số 180Mhz dựa trên lõi kép ARM Cortex-R4F dấu chấm động với công nghệ lockstep, cung cấp hiệu năng cho các ứng dụng trong giao thông vận tải như đường sắt, hàng không vũ trụ và ô tô.
Chúng hỗ trợ phép toán dấu chấm động với độ chính xác đơn và kép để thực thi các tính toán phức tạp và có đến 3MB flash và 256KB RAM.
Các linh kiện có thể sử dụng trong các hệ thống đòi hỏi các tiêu chuẩn an toàn ISO 26262 ASIL-D, IEC 61508 và tiêu chuẩn chất lượng AEC-Q100 để thỏa mãn các yêu cầu về an toàn trong ô tô.
Để giải quyết tầm nhiệt độ trong lĩnh vực giao thông vận tải, chúng có thể xử lý ở 1250C và có các kết nối Ethernet, CAN và FlexRay dành cho các mạng băng thông cao hơn nhằm đáp ứng yêu cầu ứng dụng hiện có và ngày càng phát triển của giao thông vận tải.
Họ vi xử lý Hercules TMS470M có thể hoạt động ở tần số tối đa 80Mhz dựa trên lõi ARM Cortex-M3 dành cho các hệ thống đòi hỏi tiêu chuẩn chất lượng AEC-Q100 và IEC 61508.
Kết nối mạng trong phương tiện giao thông vận tải nói chung được hỗ trợ bởi mạng kết nối cục bộ LIN (Local Interconnect Network) và mạng giao tiếp khu vực CAN (Controller Area Network) và linh kiện có 320 – 640 KB flash và 16 – 48 KB RAM.
TI đã phát triển các KIT dạng thanh USB và nhiều KIT phức tạp khác. Mỗi KIT đều bao gồm đầy đủ phần cứng và phần mềm hỗ trợ tối đa cho người lập trình.
Hình 2: KIT phát triển TSM470M dạng thanh USB
Giá bán của các vi xử lý Hercules tầm từ 5 USD đến 30 USD với số lượng 10000 con. KIT phát triển dạng thanh USB là 79 USD và KIT phát triển RM4x Hercules là 199USD.
Nguồn EETIMES, 06/09/2011
Chú thích thêm của người dịch:
(*) Lockstep là một kỹ thuật được sử dụng để đạt được độ tin cậy cao trong một hệ thống vi xử lý. Điều này được thực hiện bằng cách thêm một bộ xử lý thứ hai giống hệt vào hệ thống để giám sát và kiểm tra hoạt động của vi xử lý hệ thống.
Hai bộ xử lý được khởi động cùng một trạng thái trong quá trình khởi động hệ thống, và chúng nhận các yếu tố đầu vào giống nhau (mã, các xử lý bus và các sự kiện không đồng bộ). Vì vậy trong quá trình hoạt động bình thường, trạng thái của hai bộ xử lý giống hệt nhau trong từng xung nhịp và được nói là xử lý lockstep. Kỹ thuật lockstep giả định rằng một lỗi trong bộ xử lý nào đó sẽ gây ra một sự khác biệt trạng thái giữa hai bộ xử lý, điều này sẽ dẫn đến sự khác biệt trong kết quả đầu ra, vì vậy hệ thống và bước giám sát kết quả đầu ra của hai bộ xử lý và báo hiệu một lỗi trong trường hợp xuất hiện sự khác biệt.
(Theo ICDREC)
