盡管我們?cè)噲D避免或阻止它，失敗確實(shí)會(huì)發(fā)生。重要的是要為失敗做好準(zhǔn)備，這樣我們才能快速解決或解決它。但并非所有的失敗都是一樣的。例如，您每天使用的筆記本電腦可能會(huì)不時(shí)出現(xiàn)故障。如果它設(shè)計(jì)得很好，您可以簡(jiǎn)單地重置機(jī)器以使其恢復(fù)到原始狀態(tài)。但是，正如 Maxim Integrated 微控制器專家 Carlos Rodriguez 所指出的，“我們并不總是擁有手動(dòng)重置和重置我們正在設(shè)計(jì)的設(shè)備的這種奢侈?！?/p>

為了構(gòu)建他的討論，Rodriguez 概述了系統(tǒng)可靠性確實(shí)不可協(xié)商的四種情況：

該設(shè)備不易接近。農(nóng)業(yè)或工業(yè)應(yīng)用就是這種情況，其中可能有數(shù)百個(gè)傳感器跨越一個(gè)領(lǐng)域（圖 1）或制造設(shè)施內(nèi)部。在這些情況下，必須對(duì)故障傳感器進(jìn)行物理定位并不是一種可持續(xù)的經(jīng)營方式。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中，如果傳感器位于難以觸及的位置，則可能需要停止生產(chǎn)線以解決問題。

保持穩(wěn)健的溝通至關(guān)重要。一個(gè)例子是應(yīng)急響應(yīng)設(shè)備，其中錯(cuò)過的通信可能會(huì)導(dǎo)致毀滅性的后果。

連續(xù)處理至關(guān)重要。例如，心臟起搏器等醫(yī)療設(shè)備即使是片刻也不能停止工作；否則，后果可能是致命的。

存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)很有價(jià)值。此場(chǎng)景中的示例包括加密硬件錢包應(yīng)用程序，如果存儲(chǔ)私有加密密鑰的內(nèi)存位置損壞，則可能會(huì)阻礙對(duì)資金的訪問。

可能出現(xiàn)問題并導(dǎo)致系統(tǒng)失敗的三件主要事情是什么？Rodriguez 指出，代碼中可能存在損壞，導(dǎo)致無法生成所需的輸出。數(shù)據(jù)可能會(huì)丟失或損壞。或者，數(shù)據(jù)從 A 點(diǎn)傳輸?shù)?B 點(diǎn)時(shí)出現(xiàn)問題。

Rodriguez 深入研究了這些系統(tǒng)故障的根本原因，指出了兩個(gè)關(guān)鍵問題以及解決這些問題的方法。問題之一是我們看不到的東西：阿爾法粒子。從太空中傾瀉而下的宇宙射線包含這些阿爾法粒子，它們會(huì)在電子設(shè)備的內(nèi)存中觸發(fā)不希望的位翻轉(zhuǎn)，并導(dǎo)致：

系統(tǒng)故障

內(nèi)存損壞，導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失

不可預(yù)測(cè)的設(shè)備輸出

以及其他突發(fā)事件

設(shè)備中的內(nèi)存越大，誤碼的可能性就越大，因?yàn)?alpha 粒子進(jìn)入這些區(qū)域的可能性就越大。當(dāng)像筆記本電腦這樣的設(shè)備以這種方式受到阻礙時(shí)，您可以將其重置。但是，如果它是一個(gè)無法重置的設(shè)備，則該系統(tǒng)需要其內(nèi)存中的糾錯(cuò)碼 （ECC）。ECC 檢測(cè)內(nèi)存中位錯(cuò)誤的確切位置并糾正這些錯(cuò)誤?！癊CC 將提高內(nèi)存的穩(wěn)健性，并降低系統(tǒng)在產(chǎn)品整個(gè)生命周期內(nèi)出現(xiàn)故障的可能性，”Rodriguez 說。

黑客提出了另一個(gè)關(guān)鍵問題。Rodriguez 指出，眾所周知，黑客可以找到多種方法來改變?cè)O(shè)備的性能。例如，通過：

在通信過程中交叉數(shù)據(jù)并用虛假信息替換它

將代碼注入微控制器以改變應(yīng)用程序的行為

從存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)中竊取信息

Rodriguez 解釋說，解決方案是將具有強(qiáng)大安全功能的微控制器集成到您的設(shè)計(jì)中，例如：加密引擎、循環(huán)冗余碼 （CRC）、安全引導(dǎo)加載程序、真隨機(jī)數(shù)生成器 （TRNG） 和安全非易失性密鑰存儲(chǔ)。他說，這些功能使黑客更難進(jìn)行任何形式的篡改。

用于高可靠性系統(tǒng)的微控制器

Maxim Integrated 推出了一款旨在保持系統(tǒng)高可靠性的新型低功耗微控制器：MAX32670，它基于帶浮點(diǎn)單元的 100MHz Arm ? Cortex ? -M4 處理器。其嵌入式存儲(chǔ)器包括帶 ECC 的 384KB 閃存、帶可選 ECC 的 160KB SRAM 和帶 ECC 的 16KB 統(tǒng)一高速緩存。為安全起見，該器件具有安全引導(dǎo) ROM、安全非易失性密鑰存儲(chǔ)、TRNG、CRC 16/32 和高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn) （AES） 128/192/256。該器件具有高能效，在活動(dòng)模式下的工作電流低至 44μA/MHz，在其最低功耗睡眠模式下約為 0.1μA，并采用 5mm x 5mm TQFN 封裝（即將推出更小的 WLP）。

審核編輯：郭婷