先自我介绍一下，小编浙江大学毕业，去过华为、字节跳动等大厂，目前阿里P7

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正文

多硬件通路Fail-Operational抽象硬件架构示例

诊断覆盖率指的是硬件要素失效率中，由实施的安全机制探测或控制的失效率所占的比例。由该定义直接评估诊断覆盖率，需要基于大量的硬件随机失效事件考察安全机制的有效性，实际操作中很难实现。一般情况下，对诊断覆盖率分为三个等级：Low（60％）、Medium（90％）和High（99％）。基于ISO 26262，提供以下两种较为简单的确定诊断覆盖率的方法。

1、基于能够探测的失效模式

一个典型的系统（包含传感器、控制器、执行器）硬件要素如图所示。

常见系统硬件

对于硬件要素来说，其失效模式分布呈一定的统计规律。基于硬件要素的失效模式分布，能够诊断某些失效模式或失效模式的组合，得出相应的诊断覆盖率（DC, Diagnostic Coverage）。针对图5-20所示系统所含硬件要素，低诊断覆盖率（Low DC）、中诊断覆盖率（Medium DC）和高诊断覆盖率（High DC）三种不同的诊断覆盖率与其所需要能够覆盖的失效模式如表。

系统硬件要素失效模式与诊断覆盖率

A、卡滞是一个故障类型,可以描述为要素针脚上持续的“0” “1”或者“打开”。该故障只针对具有要素层针脚接口的要素才是有效的。

B、直流故障模型包含下列失效模式:卡滞故障、卡滞开路、开路或者高阻抗输出,以及信号线间的短路。这里的意图不是一定需要全面的分析,比如要求对于微控制器内或者来自于一个复杂的PCB板上任何理论可能的信号组合的桥接故障进行详尽的分析。分析着重于主要信号或者在布局层面分析中识别出的高度耦合互连。

C、“软错误模型”:软错误(比如位翻转)是由封装衰变的α粒子或者中子等引起的瞬态故障的结果。这些瞬态故障也就是单粒子翻转(SEU)和单粒子瞬态(SET)。

2、基于采用的安全机制

根据对硬件要素采用的安全机制，ISO 26262同样给出了可供参考的诊断覆盖率。例如：针对传感器，若只采用短电源、短地诊断，诊断覆盖率为Low；若采用双冗余传感器做相互校验，诊断覆盖率为high。

ISO 26262 Part5 传感器安全机制与诊断覆盖率

根据能够覆盖的失效模式与根据采用的安全机制评估诊断覆盖率，双方并无本质的不同。上表中安全机制与诊断覆盖率的关联，其背后逻辑依然是安全机制—能够覆盖的失效模式—失效模式分布。

诊断覆盖率的评估方法适用场景

02

******************随机失效概率量化指标********************

根据硬件故障对安全目标产生影响的不同，硬件故障可分为安全相关故障与非安全相关故障，其中安全相关故障又进一步分为单点故障、残余故障、多点可探测故障、多点可感知故障、多点潜伏故障与安全故障。其中，单点故障和残余故障可以直接导致安全目标的违背。

多点潜伏故障虽然不会单独导致安全目标的违背，但可能会在与其它故障同时发生时导致安全目标的违背。因此用于表示单点故障与残余故障诊断覆盖率的SPFM（Single-Point Fault Metric，单点故障度量），多点潜伏故障诊断覆盖率的LFM（Latent Fault Metric，潜伏故障度量）与PMHF（Probabilistic Metric for random Hardware Failures，随机硬件失效概率度量）是功能安全用于衡量随机硬件失效率是否达到可接受程度的重要衡量指标。针对于不同的功能安全等级，ISO 26262针对上述指标给出了参考性量化目标。下列数值是广泛应用于业界评估安全系统是否满足相应功能安全等级的重要指标。

硬件随机失效度量参考量化目标

“单点故障度量”和“潜伏故障度量”计算示例，如下图的系统在一个ECU中实现了两个功能。

“单点故障度量”和“潜伏故障度量”计算示例

功能1有一个输入(通过传感器R3测量温度)和一个输出(通过I71控制阀2),功能1的表现是当温度高于90℃时打开阀2。

如果没有电流经过I71,阀2打开。

相关联的安全目标1是“当温度高于100℃时关闭阀2的时间不得长于x ms”。安全目标被分配为ASILB。安全状态是:阀2打开。

微控制器的ADC读取传感器R3的值。R3的电阻值随着温度升高而减小。该输入没有监控。控制T71的输出级由模拟输入InADC1(表中的安全机制SM1)来监控。在这个例子中,假设安全机制SM1能够对T71违背安全目标的某些失效模式的探测提供90%的诊断覆盖率。如果SM1探测到失效,安全状态被激活但是没有点灯。因此,声明针对潜伏故障的诊断覆盖率只有80%(驾驶员将通过功能降级获悉失效)。

功能2有两个输入(通过传感器I1和I2生成脉冲来测量轮速)和一个输出(通过I61控制阀1),功能2的表现是当车速高于90km/h时打开阀1。

如果没有电流经过I61,阀1打开。

相关联的安全目标2是“当速度超过100km/h时阀1的关闭时间不得长于y ms”。安全目标被分配为ASIL C。安全状态为:阀1打开。

微控制器读取I1和I2的脉冲值。通过这些传感器给出的平均值计算轮速。安全机制2(表中的安全机制SM2)比较两个输入。它对每个输入的失效探测达到99%的诊断覆盖率。如果出现不一致,输出1设为0。阀1打开(晶体管电压为“0”则打开栅极。I61电压为“0”则打开阀1)。因此,99%可能导致违背安全目标的故障能被探测到并且进入安全状态。当安全状态被激活时,灯L1点亮。因此,这些故障是100%能被察觉的。剩下的1%的故障是残余故障而不是潜伏故障。

控制T61的输出级被模拟量输入InADC2(表中的安全机制SM3)监控。轮速由该传感器给出的平均值计算得到。

微控制器没有内部冗余。如果不具备关于复杂元器件的安全故障比例的详细信息,可假定安全故障的保守比例为50%,并假定通过内部自检和外部看门狗(表中的安全机制SM4)达到对违背安全目标的总体覆盖率为90%。看门狗通过微控制器的输出0得到喂狗信号。当看门狗不再被刷新,其输出变低。SM4(看门狗和微控制器自检)提供的故障探测把这两个功能切换到它们的安全状态并点亮L1。因此,针对潜伏故障的诊断覆盖率声称是100%。

L1是仪表板上的一个LED灯,当探测到多点故障(其中只有一部分可以被探测到)时点亮它,并提示驾驶员功能1(打开阀1)的安全状态已被激活。

安全目标1中,安全机制对硬件要素的给定失效模式的覆盖率,称为“失效模式覆盖率”。

安全目标1

安全目标1被分配为ASIL B,对于ASIL B,单点故障度量推荐为≥90%,以及潜伏故障度量推荐为≥60%。单点故障度量的计算值为93.2%，表明此度量已被满足,同时潜伏故障度量的计算值为90%，表明潜伏故障度量也被满足。

安全目标2

安全目标2被分配为ASIL C,其中,单点故障度量要求≥97%;潜伏故障度量建议≥80%。单点故障度量的计算值为96.5%表明此度量未被满足,同时潜伏故障度量的计算值为91.6%表明潜伏故障度量得到满足。

03

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