随着消费者对更安全、更智能且高度网联的汽车需求日益增长，汽车行业正经历快速变化。同时，由于自动驾驶、电动汽车以及先进驾驶辅助系统 (ADAS) 的兴起，汽车系统的整体复杂性显著增加。行业必须应对这些新的安全挑战，在提供优质驾驶体验的同时确保最终用户的安全。
什么是功能安全?
功能安全对于确保系统在响应输入时能够正确运行至关重要，尤其在汽车和工业物联网领域。它通过采用严格的流程和标准，在降低残余风险方面发挥了重要作用。这一机制确保了系统在各种条件下能够安全运行，包括防止因车辆中电子电气 (E/E) 系统故障而导致不可接受的风险。
功能安全的目标是确保车辆能够正确处理输入信息，从而防止故障并保障乘客安全。为达成此目标，必须遵循以下关键原则，以便在汽车行业中构建功能安全的产品。
汽车功能安全的首要考虑因素
- 构建正确的安全设计
在为产品构建安全设计时，必须满足严格的安全要求和目标，以减少潜在危险。关键设计考虑因素包括实施冗余、多样性、软件测试库 (STL) 执行以及安全状态设计，以确保系统的可靠性。Arm 最新的汽车增强 (AE) 产品组合提供可扩展的定制化解决方案，以满足特定的安全要求。
- 符合标准
基于目标解决方案的产品必须符合相关法规和安全标准。例如，ADAS 解决方案应遵守 UNECE GSR 以及 ISO 26262、ISO 21448 (SOTIF) 和 ISO 21434 等标准，以确保功能安全与信息安全之间的关联性。
从 Arm AE 产品角度来看，符合 ISO 26262 标准对于汽车生命周期安全至关重要，是支撑合作伙伴解决方案的基石。Arm 的安全就绪解决方案采用“安全优先”的方法进行设计，结合先进的安全机制和全面的安全包来帮助合作伙伴满足 ISO 26262 标准。
- 风险管理
为了构建功能安全系统，必须从整车层面进行风险分析，以执行危害分析与风险评估 (HARA) 以及失效模式与影响分析 (FMEA)。这些系统分析工具有助于开发稳健的系统和组件，其中一些对于 Arm AE 处理器尤为关键，包括 Arm Cortex-A 和 Cortex-R 系列处理器。
- 验证和确认
严格的测试至关重要，包括硬件在环 (HIL) 和软件在环 (SIL) 仿真。为实现这一目标，Arm 及其合作伙伴积极构建虚拟平台，以提早开展软件开发，从而缩短开发周期，并确保能够在各种车型上实现可扩展的再部署。
- 供应商管理
整车厂与一级供应商之间的高效沟通至关重要。Arm 生态系统涵盖了与汽车行业领导者的合作，确保各方能够顺畅地获取必要的工具、资源和专业知识，从而实现高效的供应商管理。
- 生命周期管理
推行安全文化和实施持续改进流程对于维持高安全标准不可或缺。Arm Flexible Access 方案使整车厂和一级供应商能够以经济高效的方式评估不同的 IP 计算平台，从而更明智地选择供应商提供的系统级芯片 (SoC)。
- 文档记录和可追溯性
保存详尽的文档并确保安全要求的可追溯性是关键所在。借助 Arm 的合作伙伴计划，Arm 提供全面支持，并通过行业领先的安全解决方案，助力实现功能安全合规，以支持 Arm AE 产品组合。
- 为合适的用例选择对的技术
功能安全要求因用例而异。自动驾驶系统要求达到 ASIL D 完整性等级，而重要性低一些的系统可能只需达到 ASIL B 等级。Arm 参考设计 RD-1 AE (Arm Reference Design-1 AE) 面向汽车领域，提供高性能 Arm Neoverse V3AE CPU 和基于 Cortex-R82AE 的安全岛，可实现额外的安全监测。Cortex-R82AE 处理器满足 ASIL D 要求，具有高可靠性。
选择合适的技术是极其必要的。Arm 提供针对不同安全需求量身定制的计算解决方案。Cortex-R 处理器专为安全岛和实时汽车应用设计，而 Cortex-A 处理器可处理复杂的计算任务，例如利用分核、锁步和混合模式的自动驾驶功能。
- 软件的重要作用
软件对于优化汽车行业的功能安全和确保出色的驾驶体验至关重要。Arm STL 提供全面的测试和验证工具来增强汽车应用的安全性。这些库可帮助开发者确保他们的软件符合汽车行业的严格安全标准。
Arm 的功能安全运行时系统 (FuSa RTS) 是一套经过认证的软件组件，可减少在各种嵌入式应用中实现最终安全认证所花费的时间和精力。该系统包括一个稳健的实时操作系统 (RTOS)、一个独立的处理器抽象层和一个由 Arm 架构专家针对 Cortex-M 处理器高度优化且验证过的 C 语言代码库。它针对功能安全编译器和 Arm 的嵌入式工具链 Arm Keil MDK 的原生使用进行了优化。
此外，Arm 依托庞大的合作伙伴生态系统（包括 SOAFEE 成员）来构建功能安全和汽车安全软件应用。SOAFEE （面向嵌入式边缘的可扩展开放架构）是由 Arm 牵头成立的一项将汽车行业与软件行业相结合的计划，旨在让人工智能 (AI) 软件定义汽车成为现实。SOAFEE 打造了一个全新的软件解决方案生态系统，通过实现软件一致性来为芯片开发和部署进程提供支持，这对于将在 2025 年推出的 Arm 汽车计算子系统 (CSS) 至关重要。
Arm 平台是未来汽车安全的基石
随着汽车行业的持续创新，功能安全的重要性只会不断提升。新的 Arm AE 处理器基于 Armv9 架构，为汽车应用带来了服务器级别的性能和先进的安全功能，确保未来的汽车能够满足日益增长的自动化和网联化需求。Arm AE 处理器灵活高效，可将安全关键型计算任务的效率提高多达 30%，为未来的汽车创新奠定了坚实的基础。
30 多年来，Arm 一直是汽车行业安全计算领域值得信赖的领导者。Arm AE 产品组合为 Arm 的合作伙伴提供了一组丰富的选项，无论解决方案中不同处理单元的定位是达到 ASIL B 等级还是具备完整的 ASIL D 功能，都能满足需求。此外，凭借完善的生态系统，Arm 正在打造全栈软件解决方案，运行在最新的 Arm AE 产品上，涵盖众多汽车应用，包括区域控制、车载信息娱乐 (IVI)、ADAS 和自动驾驶系统 (ADS)。再结合 Arm 的配套软件（包括 STL 和 SystemReady），可实现广泛的功能安全特性，并针对汽车计算系统所需的安全功能优化性能、功耗和面积 (PPA)。凭借软件和硬件创新的强大组合，Arm 平台将为现在和未来的汽车安全保驾护航。
