结合功能安全，打造先进汽车HMI设计

实现零事故愿景从设计更安全的汽车开始。遵循功能安全的目标和标准可提升汽车人机接口（HMI）的安全性和可靠性。

功能安全是汽车系统的一个关键设计考虑，对于控制、转向以及先进驾驶辅助系统（ADAS）等安全关键功能尤为重要。为降低汽车的整个生命周期中的风险和系统潜在故障，全球监管机构针对自动驾驶汽车（Autonomous Vehicles；AV）和ADAS技术逐步实施更严格的安全标准。这一趋势推动了功能安全原则在整个开发过程中的贯彻，包括半导体的设计和制造。

 
图一 : 汽车内部的多显示器HMI环境支持数字语音助手、仪表板、娱乐中控系统、云端连接、先进安全功能和车载信息服务等功能。

遵循功能安全的目标和标准还可提升汽车人机接口（HMI）的安全性和可靠性，涵盖高阶数字驾驶舱、仪表板和车载信息服务等方面。当今的整合式数字座舱正在不断演进，它们由单一的域控制器驱动，控制着仪表板、娱乐中控系统、连接、抬头显示器（HUD）和驾驶员监测功能等多个显示器。
域控制器整合了多个电子控制单元（ECU），提供更强大的CPU和GPU运算能力，提升驾驶体验，同时增强安全性。这种整合化的方法不仅可降低系统成本，简化OTA软件更新流程，而且在减轻重量和降低功耗方面也取得了显着效果。对电动汽车来说，这一点尤其重要。
汽车内部的多显示器HMI环境支持数字语音助手、仪表板、娱乐中控系统、云端连接、先进安全功能和车载信息服务等功能。无论是寻找附近的咖啡店，还是沿着最佳路线前往目的地，基于域控制器的最新数字驾驶舱设计都能确保汽车控制和导航安全及最佳效能。域控制器还为商用车提供了卓越的数字体验，例如为牵引拖车/卡车、公交车和其他长途运输车辆增强了智能电子后视镜的功能。


合适的应用处理器平台确保功能安全合乎规范
恩智浦i.MX 95应用处理器面向域控制器应用，易于部署，可协助汽车制造商和一级供货商（Tier1）在其汽车HMI设计中满足功能安全合乎规范。恩智浦发布i.MX 95应用处理器系列，其设计基于ISO26262和IEC61508功能安全标准等汽车安全指南。
具体而言，i.MX 95处理器旨在满足ISO26262:2018和系统能力（SC）-3规定的汽车安全等级（ASIL）-D系统和ASIL-B随机架构指针，以及IEC61508:2010规定的功能安全等级（SIL）-2随机架构指标。为了在要求功能安全的应用场景中构建信任并促进采用，i.MX 95计划获得TUV SUD的ISO26262合规认证，这是一个国际公认的独立认证机构，专门为汽车架构和电气产品的安全性设定最低标准。
为了?明开发人员实现功能安全目标，i.MX 95系列具有实时安全局，旨在独立于处理器的其他部分运行。这种安全局功能可以确保安全关键操作能够在与质量管理（QM）应用隔离的环境中，可靠且可预测地执行，即使在安全至关重要的恶劣的汽车环境中也能保持这一性能。i.MX 95处理器整合安全局架构，为构建增强安全功能的高阶汽车HMI平台提供了坚实的基础。
i.MX 95处理器作为域控制器的数字座舱和仪表板，能够通过警告显示播报，向驾驶员传达异常情况，确保汽车的安全关键功能得到保护。这类警告和车内音讯警报符合汽车制造商要求的高可靠性和安全标准。


以客户为中心的on-board系统设计
恩智浦on-board系统技术为客户使用i.MX处理器开发创新的功能安全解决方案提供了强大的潜力。这种以客户为中心的方法注重在半导体设计的每个阶段融入系统级的考虑，始于深刻了解客户的需求和最终应用的要求。通过采用on-board系统设计方法，恩智浦提供的半导体解决方案不仅能迅速响应客户当前的需求，还具有可扩展性、灵活性及前瞻性，能够适应市场需求的持续演进和新技术的涌现。
此外，on-board系统设计通过简化硬件和软件的成本与复杂性，极大地提升了i.MX处理器的价值，并强化了在i.MX开发过程中所采用的SEooC的关键功能安全特性。这种设计方法还可赋予恩智浦开发配备适当安全相关知识产权的内置安全岛架构，满足新兴的系统级功能安全场景的需求。


i.MX支持的汽车功能安全应用案例
恩智浦i.MX 95处理器和电源管理IC （PMIC）相结合，构建了一个通用平台，专为采用SEooC开发理念的各类汽车安全系统而设计：
* 数位座舱, 仪表板和HUD
* 驾驶员监测系统（DMS）
* 车内音讯警报
* 后视摄影机
* 电动后视镜
* 车载信息服务与连接
* 其他客制化安全解决方案

 
图二 : 搭载恩智浦i.MX处理器的客制化安全解决方案

恩智浦提供全面的安全软件，?明客户为汽车应用创建功能安全基础。恩智浦可提供安全软件框架（SAF）、系统管理器（SysMan）、结构内核自检（SCST）等安全软件库，确保基础软件满足ASIL-B认证的安全要求。作为SafeAssure计划的一部分，恩智浦还提供一系列基于服务的安全应用支持，包括安全微控制器抽象层（MCAL）和实时驱动程序（RTD）。
恩智浦的安全软件库致力于通过TUV SUD认证，遵循ISO26262:2018 ASIL-D、IEC61508:2010 SIL-3，以及支持ASIL-B/SIL-2的硬件指针等功能安全标准。

恩智浦是安全关键汽车应用半导体解决方案领先供货商。我们的专业知识、广泛的产品组合、对功能安全的深刻承诺，以及对产业标准的严格遵守，赢得了全球客户的信赖。我们的半导体产品和工艺符合ISO26262和IEC61508功能安全标准。此外，我们通过持续的研发投入，不断提升产品和软件的安全功能，以适应不断演进的安全标准和法规。
恩智浦提供全面的支持计划和服务，助力客户成功部署汽车功能安全解决方案。例如SafeAssure计划，它不仅简化了系统级功能安全要求，还?明客户在设计中实现ISO26262的标准化、可持续性和合乎规范性。
此外，恩智浦与顶尖汽车制造商、一级供货商和产业联盟携手合作，共同开发和部署先进的功能安全解决方案。这种协作模式确保了恩智浦的汽车产品和解决方案能够满足汽车行业不断变化的需求。


共筑功能安全的未来
恩智浦坚守最新的功能安全标准，为汽车HMI、ADAS、电气化、底盘控制、动力、车身电子等关键应用领域的发展做出贡献，塑造着汽车安全的未来。我们认为功能安全应贯穿汽车系统设计的始终，确保为驾驶员、乘客、行人以及环境提供卓越的保护。
（本文作者Rohitaswa Bhattacharya为恩智浦半导体汽车系统架构功能安全技术总监）