盡管我們試圖避免或阻止它，但失敗確實發(fā)生了。重要的是要為失敗做好準備，這樣我們才能快速處理或解決它。但并非所有的失敗都是相似的。例如，您每天使用的筆記本電腦可能會不時出現(xiàn)故障。如果設計良好，您只需重置機器即可使其恢復到原始狀態(tài)。正如 Maxim Integrated 微控制器專家 Carlos Rodriguez 所說：“我們并不總是擁有手動復位和能夠復位我們正在設計的設備的這種奢侈。”

Rodriguez 最近在 Maxim 的虛擬傳感器體驗期間主持了一場網(wǎng)絡研討會，題為“系統(tǒng)可靠性何時以及為何重要”。在會議中，他強調(diào)了維護系統(tǒng)可靠性的一些主要挑戰(zhàn)，以及一些幫助您保持系統(tǒng)正常運行的解決方案。

為了構(gòu)建他的討論，Rodriguez 概述了四種系統(tǒng)可靠性確實不容談判的場景：

設備不易訪問：農(nóng)業(yè)或工業(yè)應用就是這種情況，在這些應用中，一片田地或制造設施內(nèi)可能有數(shù)百個傳感器。在這些情況下必須在物理上定位故障傳感器并不是一種可持續(xù)的經(jīng)營方式。在工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 環(huán)境中，如果傳感器位于難以到達的位置，則可能需要停止生產(chǎn)線來解決問題。

保持穩(wěn)健的溝通至關重要。一個例子是緊急響應設備，其中丟失的通信可能會造成毀滅性的后果。

連續(xù)處理至關重要。例如，心臟起搏器等醫(yī)療設備不能暫時停止工作；否則，后果可能是致命的。

存儲的數(shù)據(jù)很有價值。此場景中的示例包括加密硬件錢包應用程序。如果存儲私人加密密鑰的內(nèi)存位置被破壞，則可能會阻礙對資金的訪問。

可能出錯并導致系統(tǒng)失敗的三個主要問題是什么？Rodriguez 指出，代碼中可能存在損壞，導致無法生成所需的輸出。數(shù)據(jù)可能會丟失或損壞?；蛘?，當數(shù)據(jù)從 A 點傳輸?shù)?B 點時出現(xiàn)問題。

深入研究這些系統(tǒng)故障的根本原因，羅德里格斯指出了兩個關鍵問題和解決方法。其中一個問題是我們看不到的東西：阿爾法粒子。從太空傾瀉而下的宇宙射線包含這些阿爾法粒子，它們會在電子設備的內(nèi)存中引發(fā)不希望的位翻轉(zhuǎn)，并導致：

系統(tǒng)故障

內(nèi)存損壞，導致數(shù)據(jù)丟失

不可預測的設備輸出

以及其他突發(fā)事件

設備的內(nèi)存越大，出現(xiàn)位錯誤的可能性就越大，因為 alpha 粒子進入這些區(qū)域的可能性就越大。當筆記本電腦等設備以這種方式受到阻礙時，您可以將其重置。但如果它是一個無法重置的設備，則該系統(tǒng)的內(nèi)存中需要糾錯碼 (ECC)。ECC 檢測內(nèi)存中位錯誤的確切位置并糾正這些錯誤?！癊CC 將提高內(nèi)存的穩(wěn)健性，并降低系統(tǒng)在整個產(chǎn)品生命周期內(nèi)發(fā)生故障的可能性，”Rodriguez 說。

黑客提出了另一個關鍵問題。Rodriguez 說，眾所周知，黑客可以找到多種方法來改變設備的性能。例如，通過：

在通信中交叉數(shù)據(jù)并用虛假信息代替

將代碼注入微控制器以改變應用程序的行為

從存儲的數(shù)據(jù)中竊取信息

Rodriguez 說，解決方案是將具有強大安全功能的微控制器集成到您的設計中，例如：

加密引擎

循環(huán)冗余碼 (CRC)

安全引導加載程序

真隨機數(shù)生成器 (TRNG)

安全的非易失性密鑰存儲

他說，這些功能使黑客更難進行任何形式的篡改。

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)高可靠性的低功耗微控制器：MAX32670，它基于 100MHz Arm ? Cortex ? -M4 處理器和一個浮點單元。其嵌入式內(nèi)存包括帶 ECC 的 384KB 閃存、帶可選 ECC 的 160KB SRAM 和帶 ECC 的 16KB 統(tǒng)一緩存。為了安全起見，該設備具有安全引導 ROM、安全非易失性密鑰存儲、TRNG、CRC 16/32 和高級加密標準 (AES) 128/192/256。該器件具有高能效，在活動模式下運行低至 44μA/MHz，在最低功耗睡眠模式下運行大約 0.1μA，并采用 5mm x 5mm TQFN 封裝（即將推出更小的 WLP）。

“就可靠性而言，它真的會讓您將系統(tǒng)提升到一個新的水平，”Rodriguez 說。

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