采用功能安全方法提高汽车芯片的设计质量

flamingo123

（采用功能安全方法提高汽车芯片的设计质量）
leveraging functional safety methodologies to enhance design quality in automotive IC

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功能安全白皮书
引言数据模型目的：支持功能安全内容的生成与交换，涵盖安全相关系统、模块等不同层面，实现安全活动的自动化、互操作性和可追溯性。

研究范围：聚焦于开发支持 FMEDA 创建和交换的数据模型，涉及数字、模拟、软件领域以及汽车、工业、机械等行业和不同供应链层级。

实施用例：包括 FMEDA 评估（通过命令形式描述分析并生成报告）和 “原样” 共享（如共享 FMEDA 表格或摘要）。

开发流程与文档结构：遵循形式化 FMEDA 流程、提取概念数据模型、定义功能安全语言的三步法。本文涵盖前两步，后续语言部分将在语言参考手册中发布 。
FMEDA 流程：是一种自下而上的归纳分析方法，通过分析系统元素的故障模式、识别功能安全分析层次结构、确定技术元素、分析故障模式影响以及选择安全机制来维持系统安全状态，这些构成了 FS 数据模型的基础。

设计表示与数据映射设计表示：设计在不同阶段有多种表示形式，如功能表示和结构表示，数据模型对其类型无偏好，且设计表示独立于功能安全分析，通过映射操作建立联系。
映射类型：包括
      设计映射（连接设计组件与功能安全层次结构或故障模式）、
      故障模式映射（连接设计实例与故障模式）、
      安全机制映射（连接安全机制与故障模式）、
      技术元素映射（连接技术元素与故障模式以计算故障率）和
      故障模式影响映射（将故障模式的故障率贡献传递到更高分析层级）。

FMEDA 类型基于假设的 FMEDA：依赖用户估计计算故障率和指标，与实际设计层级无关联，指标为估算值。
                 基于计算的 FMEDA：借助设计映射实现故障率和指标的自动计算，与实际设计层级相关联，可进行定量分析。混合类型：两种类型可在同一设计的不同部分共存，通过特定数据模型属性确定混合映射场景中的优先级。

概念数据模型实体 - 关系模型基础：基于实体、属性和关系的概念构建，用于定义功能安全活动所需信息，不涉及具体实现。
通用考虑因素：数据模型基于 FMEDA 流程确定高层类别，以表格形式呈现，定义属性时兼顾灵活性和易用性 。

数据模型详细注释FMEDA 类型属性：通过 FMEDA_type 属性确定故障模式分布数据来源，在假设和计算两种类型中，不同参数具有不同优先级。

FS 和 FM 层次结构：在 FMEDA 背景下定义，元素和故障模式的名称在特定上下文中需唯一，故障模式还有可选的唯一 ID 属性。
技术元素：不同技术元素（如数字、RAM 等）的基本故障率计算方式不同，且与故障模式映射可计算相关故障率。
FS 层次结构建模：支持一定的层次结构设置，如仅支持一级 Part，多层 Subpart 等，且对基于计算的 FMEDA，设计层级映射不能重叠。设计映射操作：逻辑操作（如减法或排除）可方便地隐式描述设计元素，通过特定参数实现。
DC 聚合方法：当多个安全机制覆盖同一故障模式时，通过不同启发式方法（如 max、sum、residual）聚合诊断覆盖率。

故障模式影响：故障模式影响代表故障在系统顶层的后果，与故障模式是多对多关系，且可分配权重，需合理定义以确保一致性。

附录 A - 数据模型：详细描述了数据模型中的对象（如 FMEDA、Element 等）、属性及其类型、描述和是否必需等信息，并通过实体关系图展示了对象间的连接关系。
附录 B - 语言语言示例：为展示功能安全标准的使用而定义的示例语言，基于概念数据模型推导而来，通过 “create” 等命令创建和更新对象。约定：采用类似 IEEE 1801（UPF）标准的语法突出显示模式，对不同符号的含义进行了规定。安全分析命令 v0.1：列举了一系列命令，如 create_fmeda 用于创建 FMEDA 项目，详细说明了每个命令的用途、语法、参数和返回值，并给出了使用示例。
附录 C - v0.1 的补充：介绍了工作组考虑但未确定是否纳入的命令，如 load_slf 用于加载项目，save_slf 用于保存项目等，并说明了这些命令的用途、语法和使用示例。
附录 D - 资源库：通过多个示例展示如何使用数据模型和语言，包括创建 FS 层次结构、故障模式、安全机制等，以及如何进行数据追踪和生成等效表格，以验证数据模型和语言的有效性。