汽車功能安全診斷覆蓋率的評(píng)估
診斷覆蓋率的評(píng)估
D.1概述
本附件擬采用：
a.對(duì)診斷范圍的評(píng)估，以產(chǎn)生以下理由：
?硬件架構(gòu)度量的評(píng)估定義的單點(diǎn)失效和潛在失效度量；
?遵守評(píng)估安全目標(biāo)違反，因?yàn)殡S機(jī)硬件失效，評(píng)估隨機(jī)硬件失效導(dǎo)致的安全目標(biāo)違規(guī)所定義；
b.準(zhǔn)則，以選擇適當(dāng)?shù)陌踩珯C(jī)制，在E/E中實(shí)施用于檢測(cè)元素失效的架構(gòu)。
圖D.1顯示了嵌入式系統(tǒng)的通用硬件。本系統(tǒng)硬件元件的典型失效模式見表D.1。最左邊列中列出的每個(gè)元素都與元素右邊列中捕獲的一個(gè)或多個(gè)失效模式相關(guān)聯(lián)。清單不要求詳盡，可以根據(jù)其他已知的失效模式或根據(jù)應(yīng)用程序進(jìn)行調(diào)整。
每一行都引用與這些元件失效相關(guān)的安全機(jī)制的其他細(xì)節(jié)(表D.2至D.10)。根據(jù)這些典型的安全機(jī)制對(duì)給定元素的有效性進(jìn)行分類，它們能夠覆蓋列出的失效模式，以實(shí)現(xiàn)元素的低、中或高診斷覆蓋率。這些低、中、高診斷覆蓋率排名分別對(duì)應(yīng)于60%、90%或99%的典型覆蓋率水平。
失效模式的分配及其相應(yīng)的安全機(jī)制可能有所不同
列于表D.1，取決于：
1)診斷檢測(cè)到的失效模式源的變化；
2)安全機(jī)制的有效性；
3)安全機(jī)制的具體實(shí)施；
4)安全機(jī)制的執(zhí)行時(shí)機(jī)（周期性）；
5)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)的硬件技術(shù)；
6)基于系統(tǒng)硬件的失效模式的概率；和
7)更詳細(xì)地分析了失效模式及其分類為幾個(gè)子類
8)不同的失效模式覆蓋級(jí)別。
總之，表D.1提供了根據(jù)對(duì)系統(tǒng)要素的分析加以調(diào)整的準(zhǔn)則。
這些準(zhǔn)則沒有處理安全概念中可以指定的具體限制，以避免違反安全目標(biāo)。這些約束，例如時(shí)間方面（診斷的周期性），在通過安全機(jī)制評(píng)估通用的典型診斷覆蓋時(shí)不被考慮。在評(píng)估項(xiàng)目中使用的安全機(jī)制的具體診斷覆蓋率時(shí)，將考慮它們，以避免違反安全目標(biāo)。
例一種安全機(jī)制可以在本附件中具有較高的通用典型診斷覆蓋率，但如果所使用的診斷測(cè)試間隔大于符合相關(guān)容錯(cuò)時(shí)間間隔所需的診斷測(cè)試間隔，則避免違反安全目標(biāo)的具體診斷覆蓋率將低得多。
因此，表D.2至D.10可作為評(píng)估這些安全機(jī)制的診斷覆蓋率的起點(diǎn)，所稱的診斷覆蓋率有適當(dāng)?shù)睦碛?例如。使用故障注入方法或分析參數(shù))。此外，給定的信息旨在幫助定義元素的失效模式；然而，相關(guān)的失效模式最終取決于使用元素的應(yīng)用。
圖D.1——系統(tǒng)的通用硬件
表D.2至表D.10通過提供診斷測(cè)試技術(shù)指南來支持表D.1的信息。表D.1至表D.10不是詳盡無遺的，可以使用其他技術(shù)，只要有證據(jù)支持所稱的診斷范圍。如果合理，可以估計(jì)更高的診斷覆蓋率，對(duì)于簡單或復(fù)雜的元素，可高達(dá)100%。
| 元素 | 見表格 | 分析了失效模式 |
| 通用元素 | ||
| E.E系統(tǒng) | D2.E/E系統(tǒng) |
無通用的失效模式 詳細(xì)的分析是必要的 |
| 繼電器 | D3—電子元素 |
不通電或不斷電 觸點(diǎn)粘連 · |
| 線束包括連接器 |
開路 接觸電阻 短路到地(d.c.coupled) 短路到電源 相鄰引腳短路 引腳間阻抗漂移 |
|
| 傳感器包括信號(hào)開磁 | D9.傳感器 |
詳細(xì)的分析是必要的典型失效模式包括: —超范圍 —偏移 —卡滯 —震蕩 |
| 最終元素(打執(zhí)行器,燈,蜂鳴器,屏幕…) | D.10.執(zhí)行器 |
無通用的失效模式 詳細(xì)的分析是必要的 |
| 電源 | D.7電源 |
漂移和震蕩 欠壓和過壓 電火花 |
|
注1相關(guān)的失效模式和失效模型是逐案識(shí)別的，通常取決于所使用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)。有關(guān)半導(dǎo)體失效模型的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3.1。 如果一個(gè)元素的失效模式x、y和z的失效模式分布為X、Y、Z，則有效診斷覆蓋率計(jì)算如下： KDC=X×KFMC，x+Y×KFMC，y+Z×KFMC，z 式中 KDC是硬件元素的診斷覆蓋率； X：是失效模式x的失效模式分布；其中KFMC，x是失效模式x的失效模式覆蓋； Y：是失效模式y(tǒng)的失效模式分布；KFMC，y是失效模式y(tǒng)的失效模式覆蓋；. Z：是失效模式z的失效模式分布；KFMC，z是失效模式z的失效模式覆蓋；X+Y+Z=100% 注2半導(dǎo)體，有關(guān)失效模型、失效模式和相關(guān)分布之間的關(guān)系的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3。 |
注1相關(guān)的失效模式和失效模型是逐案識(shí)別的，通常取決于所使用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)。有關(guān)半導(dǎo)體失效模型的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3.1。
如果一個(gè)元素的失效模式x、y和z的失效模式分布為X、Y、Z，則有效診斷覆蓋率計(jì)算如下：
KDC=X×KFMC，x+Y×KFMC，y+Z，KFMC，z
式中
KDC是硬件元素的診斷覆蓋率；
X：是失效模式x的失效模式分布；KFMC，x是失效模式x的失效模式覆蓋；
Y：是失效模式y(tǒng)的失效模式分布；KFMC，y是失效模式y(tǒng)的失效模式覆蓋；
Z：是失效模式z的失效模式分布；KFMC，z是失效模式z的失效模式覆蓋；X+Y+Z=100%
注2：半導(dǎo)體，有關(guān)失效模型、失效模式和相關(guān)分布之間的關(guān)系的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3。
表D.1（續(xù)）
| 元素 | 見表格 | 分析了失效模式 |
| 時(shí)鐘 |
D.8-方案 序列監(jiān)測(cè)/鎖定 |
不正確的頻率抖動(dòng) 另見ISO26262-11：2018，5.2 |
| 非易失性存儲(chǔ)器 |
ISO26262-11：2018， 表32 |
見ISO26262-11：2018，5.1，表29 |
| 易失性存儲(chǔ)器 |
ISO26262-11：2018， 表33 |
見ISO26262-11：2018，5.1，表29 |
| 數(shù)字I/O | D.5-模擬和數(shù)字I/O |
不正確的I/O 另見ISO26262-11：2018，5.1，表30 |
| 模擬I/O |
不正確的I/O 另見ISO26262-11：2018，5.2，表36 |
|
| 處理單元 | D.4-處理單位/D.8-方案順序監(jiān)測(cè)/鎖定 |
輸出不正確 另見ISO26262-11：2018，5.1，表30 |
|
注1：相關(guān)的失效模式和失效模型是逐案識(shí)別的，通常取決于所使用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)。有關(guān)半導(dǎo)體失效模型的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3.1。 如果一個(gè)元素的失效模式x、y和z的失效模式分布為X、Y、Z，則有效診斷覆蓋率計(jì)算如下： KDC=X×KFMC，x+Y×KFMC，y+Z×KFMC，z 式中 KDC是硬件元素的診斷覆蓋率； X：是失效模式x的失效模式分布；其中KFMC，x是失效模式x的失效模式覆蓋； Y：是失效模式y(tǒng)的失效模式分布；KFMC，y是失效模式y(tǒng)的失效模式覆蓋；. Z：是失效模式z的失效模式分布；KFMC，z是失效模式z的失效模式覆蓋；X+Y+Z=100% 注2半導(dǎo)體，有關(guān)失效模型、失效模式和相關(guān)分布之間的關(guān)系的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3。 |
表D.1（續(xù)）
| 元素 | 見表格 | 分析了失效模式 |
| 通訊 | ||
| 數(shù)據(jù)傳輸(用ISO26262-6：2018，D.2.4進(jìn)行分析) | D.6-通信總線（串行、并行） |
通信丟失同步消息 損壞消息 不可接受延遲消息 消息丟失 不正確的消息重復(fù) 不正確的消息排序 信息插入 偽裝信息 信息地址不正確 |
|
注1相關(guān)的失效模式和失效模型是逐案識(shí)別的，通常取決于所使用的技術(shù)和實(shí)現(xiàn)。有關(guān)半導(dǎo)體失效模型的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3.1。 如果一個(gè)元素的失效模式x、y和z的失效模式分布為X、Y、Z，則有效診斷覆蓋率計(jì)算如下： KDC=X×KFMC，x+Y×KFMC，y+Z，KFMC，z 式中 KDC是硬件元素的診斷覆蓋率； X：是失效模式x的失效模式分布；其中KFMC，x是失效模式x的失效模式覆蓋； Y：是失效模式y(tǒng)的失效模式分布；KFMC，y是失效模式y(tǒng)的失效模式覆蓋；. Z：是失效模式z的失效模式分布；KFMC，z是失效模式z的失效模式覆蓋；X+Y+Z=100% 注2半導(dǎo)體，有關(guān)失效模型、失效模式和相關(guān)分布之間的關(guān)系的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱ISO26262-11：2018，4.3。 |
表D.2-E/E系統(tǒng)
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概覽 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 失效檢測(cè)通過在線監(jiān)測(cè) | d.2.1.1 | 低 | 取決于失效檢測(cè)的診斷覆蓋率 |
| 比較器 | d.2.1.2 | 高 | 取決于比較的質(zhì)量 |
| 多數(shù)投票器 | d.2.1.3 | 高 | 取決于投票的質(zhì)量 |
| 動(dòng)態(tài)原理 | d.2.2.1 | 中等 | 取決于失效檢測(cè)的診斷覆蓋率 |
| 模擬監(jiān)測(cè)數(shù)字信號(hào). | d.2.2.2 | 低 | — |
| 兩個(gè)獨(dú)立單元之間通過軟件交叉交換進(jìn)行自檢 | d.2.3.3 | 中等 | 取決于自檢質(zhì)量. |
表D.3-電氣元件
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概述 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 通過在線監(jiān)測(cè)進(jìn)行失效檢測(cè). | d.2.1.1 | 高 | 取決于失效檢測(cè)的診斷覆蓋率 |
| 注：本表僅涉及專用于電氣元件的安全機(jī)制。一般技術(shù)，如基于數(shù)據(jù)比較的技術(shù)(見D.2.41.2)也能夠檢測(cè)電氣元件的失效，但沒有集成在本表中(已包括在表D.2-E/E系統(tǒng)中)。 |
注：下表涉及主要應(yīng)用于系統(tǒng)級(jí)別組件的安全機(jī)制。關(guān)于可以集成在組件中的安全機(jī)制的更多細(xì)節(jié)在ISO26262-11：2018中描述：
?5.1數(shù)字組件；
?5.2模擬和混合信號(hào)元件；
?5.3可編程邏輯器件；
?5.4多核組件；和
?5.5傳感器和傳感器。
表D.4-處理單元
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概述 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 軟件自測(cè)：模式數(shù)量有限（一個(gè)通道）. | d.2.3.1 | 中等 | 取決于自檢質(zhì)量. |
| 兩個(gè)獨(dú)立單元之間通過軟件交叉交換進(jìn)行自檢 | d.2.3.3 | 中等 | 取決于自檢質(zhì)量. |
| 硬件（一通道）支持的自檢. | d.2.3.2 | 中等 | 取決于自檢質(zhì)量. |
| 軟件多元化冗余（一個(gè)硬件通道）. | d.2.3.4 | 高 | 取決于多樣化的質(zhì)量。共模式失效可以減少診斷覆蓋率. |
| 用軟件進(jìn)行相互比較 | d.2.3.5 | 高 | 取決于比較的質(zhì)量 |
| HW冗余(例如雙核鎖步，非對(duì)稱冗余，編碼處理) | d.2.3.6 | 高 | 這取決于冗余的質(zhì)量。共模式失效可以減少診斷覆蓋率. |
| 配置寄存器測(cè)試 | d.2.3.7 | 高 | 只有配置寄存器 |
| 上溢/下溢檢測(cè) | d.2.3.8 | 低 | 僅堆棧邊界測(cè)試 |
| 集成硬件一致性監(jiān)控. | d.2.3.9 | 高 | 僅涵蓋非法硬件例外 |
| 注：本表僅涉及專用于處理單元的安全機(jī)制。一般技術(shù)，如基于數(shù)據(jù)比較的技術(shù)(見D.2.41.2)也能夠檢測(cè)電氣元件的失效，但沒有集成在本表中(已包括在表D.2-E/E系統(tǒng)中)。 |
表D.5-模擬和數(shù)字I/O
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概述 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 通過在線監(jiān)測(cè)(數(shù)字I/O)a進(jìn)行失效檢測(cè). | d.2.1.1 | 低 | 取決于失效檢測(cè)的診斷覆蓋率 |
| 測(cè)試樣式 | d.2.4.1 | 高 | 取決于模式的類型 |
| 數(shù)字I/O的代碼保護(hù) | d.2.4.2 | 中等 | 取決于編碼的類型 |
| 多通道并行輸出. | d.2.4.3 | 高 | — |
| 監(jiān)測(cè)的輸出 | d.2.4.4 | 高 | 只有當(dāng)數(shù)據(jù)流在診斷測(cè)試間隔內(nèi)發(fā)生變化時(shí) |
| 輸入比較/投票(1oo2，2oo3或更好的冗余) | d.2.4.5 | 高 | 只有當(dāng)數(shù)據(jù)流在診斷測(cè)試間隔內(nèi)發(fā)生變化時(shí) |
| a | 數(shù)字I/O可以是周期性的。 |
表D.6-通信總線（串行、并行）
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概覽 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 一位硬件冗余 | D2.5.1 | 低 | — |
| 多位硬件冗余 | D.2.5.2 | 中 | — |
| 發(fā)送信息回讀 | D25.9 | 中 | — |
| 全硬件冗余 | D.2.5.3 | 高 | Commonmodefailurescanreducediagnosticcoverage |
| 測(cè)試樣式檢查 | D.2.5.4 | 高 | — |
| 傳輸冗余 | D.2.5.5 | 中 | 取決于冗余的類型。僅對(duì)瞬態(tài)故障有效 |
| 信息冗余 | D.2.5.6 | 中 | 取決于冗余的類型 |
| 幀計(jì)數(shù) | D.2.5.7 | 中 | — |
| 超時(shí)監(jiān)控 | D.2.5.8 | 中 | — |
| 信息冗余,幀計(jì)數(shù)和超時(shí)監(jiān)控相組合 | D25.6,D.257andD.2.5.8 | 高 | 對(duì)于沒有硬件冗余或測(cè)試模式的系統(tǒng)，高覆蓋率可以歸因于這些機(jī)制的組合 |
表D.7-電源
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概述 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 電壓或電流控制（輸入）. | d.2.6.1 | 低 | — |
| 電壓或電流控制（輸出）. | d.2.6.2 | 高 | — |
表D.8-程序順序監(jiān)測(cè)/鎖定
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概述 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 帶獨(dú)立時(shí)間基準(zhǔn)的看門狗，沒有時(shí)間窗口 | d.2.7.1 | 低 | — |
| 帶獨(dú)立時(shí)間基準(zhǔn)和時(shí)間窗口的看門狗 | d.2.7.2 | 中等 | 取決于時(shí)間窗口的時(shí)間限制 |
| 程序順序的邏輯監(jiān)測(cè). | d.2.7.3 | 中等 | 只有在外部時(shí)間事件影響邏輯程序流時(shí)鐘失效時(shí)才有效。為內(nèi)部硬件失效（如中斷頻率錯(cuò)誤）提供覆蓋，這些失效可能導(dǎo)致軟件運(yùn)行不符合順序. |
| 程序順序的時(shí)間和邏輯監(jiān)測(cè)相結(jié)合 | d.2.7.4 | 高 | — |
| 為內(nèi)部硬件失效提供覆蓋 | |||
| 程序序列的時(shí)間和邏輯監(jiān)測(cè)與時(shí)間依賴的結(jié)合 | d.2.7.5 | 高 |
導(dǎo)致軟件沒有順序。 當(dāng)采用非對(duì)稱設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)時(shí)，提供關(guān)于主設(shè)備和監(jiān)視設(shè)備之間通信順序的覆蓋 |
| 注方法的設(shè)計(jì)，以考慮執(zhí)行抖動(dòng)從中斷，CPU加載等。 |
表D.9-傳感器
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概述 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
|
失效檢測(cè) 在線監(jiān)測(cè) |
d.2.1.1 | 低 | 取決于失效檢測(cè)的診斷覆蓋率 |
| 測(cè)試模式 | d.2.4.1 | 高 | — |
|
輸入比較/投票 (1oo2，2oo3或更好的冗余) |
d.2.4.5 | 高 | 只有當(dāng)數(shù)據(jù)流在診斷測(cè)試間隔內(nèi)發(fā)生變化時(shí) |
| 傳感器有效范圍 | d.2.8.1 | 低 | 檢測(cè)短路接地或電源和一些開路 |
| 傳感器相關(guān)性 | d.2.8.2 | 高 | 探測(cè)范圍失效 |
| 傳感器合理性檢查 | d.2.8.3 | 中等 | — |
表D.10-執(zhí)行器
| 安全機(jī)制/措施 | 見技術(shù)概述 | 典型的診斷覆蓋被認(rèn)為是可以實(shí)現(xiàn)的 | 注釋 |
| 失效檢測(cè)在線監(jiān)測(cè) | d.2.1.1 | 低 | 取決于失效檢測(cè)的診斷覆蓋率 |
| 測(cè)試模式 | d.2.4.1 | 高 | — |
| 監(jiān)測(cè)(即：一致性控制) | d.2.9.1 | 高 | 取決于失效檢測(cè)的診斷覆蓋率 |
-
安全機(jī)制
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功能安全
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原文標(biāo)題：功能安全之診斷覆蓋率的評(píng)估（1）
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