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功能安全認(rèn)證簡(jiǎn)介及ARM認(rèn)證工具鏈介紹
發(fā)布時(shí)間：2022-03-18

SIL功能安全認(rèn)證

一、簡(jiǎn)介

SIL（Safety Integrity Level）安全完整性等級(jí)認(rèn)證就是基于IEC61508, IEC61511, IEC61513, IEC13849-1, IEC62061, IEC61800-5-2等標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)安全設(shè)備的安全完整性等級(jí)(SIL)或者性能等級(jí)(PL)進(jìn)行評(píng)估和確認(rèn)的一種第三方評(píng)估、驗(yàn)證和認(rèn)證。安全完整性等級(jí)的確定需要進(jìn)行安全系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)分析，它是進(jìn)行系統(tǒng)研發(fā)的目標(biāo)和基礎(chǔ)，是評(píng)估系統(tǒng)能否保證安全的依據(jù)。主要涉及針對(duì)安全設(shè)備開(kāi)發(fā)流程的文檔管理(FSM)評(píng)估，硬件可靠性計(jì)算和評(píng)估、軟件評(píng)估、環(huán)境試驗(yàn)、EMC電磁兼容性測(cè)試等內(nèi)容。


SIL認(rèn)證分為SIL1、SIL2、SIL3、SIL4，其中SIL1級(jí)是最低的產(chǎn)品功能安全等級(jí)，SIL4是最高的級(jí)別。

二、功能安全標(biāo)準(zhǔn)化起源

功能安全標(biāo)準(zhǔn)化的運(yùn)動(dòng)起源于20世紀(jì)90年代。上世紀(jì)70年代開(kāi)始，隨著各種現(xiàn)代化及其的使用，以及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，以電氣、電子、可編程電子產(chǎn)品的大量應(yīng)用為標(biāo)志的現(xiàn)代化控制系統(tǒng)越來(lái)越多的滲透到各個(gè)領(lǐng)域，參與著各種控制過(guò)程。但是，工業(yè)文明在給人類(lèi)帶來(lái)利益的同時(shí)，也帶來(lái)了災(zāi)難。由于系統(tǒng)設(shè)計(jì)不合理、設(shè)備元器件故障或失效、軟件系統(tǒng)的故障導(dǎo)致的事故、人身傷害、環(huán)境污染，越來(lái)越頻繁的危及著我們的生命安全和賴(lài)以生存的環(huán)境。人們開(kāi)始認(rèn)識(shí)到，必須采取措施，用標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)來(lái)規(guī)范領(lǐng)域內(nèi)安全相關(guān)系統(tǒng)的使用，使技術(shù)在安全的框架內(nèi)發(fā)展，使人類(lèi)既能盡可能享受新技術(shù)帶來(lái)的安全和舒適，同時(shí)又能掌控危險(xiǎn)。功能安全標(biāo)準(zhǔn)研究從此展開(kāi)。


2000年5月，國(guó)際電工委員會(huì)正式發(fā)布了IEC61508標(biāo)準(zhǔn)，名為《電氣/電子/可編程電子安全相關(guān)系統(tǒng)的功能安全》。這是功能安全領(lǐng)域的第一個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，后面其它的功能安全標(biāo)準(zhǔn)適用于不同的應(yīng)用領(lǐng)域，但它們都基于由IEC61508標(biāo)準(zhǔn)派生出的安全理念。



三、SIL認(rèn)證機(jī)構(gòu)

SIL的認(rèn)證機(jī)構(gòu)有很多，國(guó)外的認(rèn)證機(jī)構(gòu)有德國(guó)TüV、美國(guó)艾思達(dá)Exida、法國(guó)必維(BV)等；國(guó)內(nèi)的認(rèn)證機(jī)構(gòu)主要有北京儀綜所(ITEI)和上海自動(dòng)化所(SITIIAS)等等。軟件方面國(guó)內(nèi)接受度比較高的是德國(guó)萊茵TüV認(rèn)證。


四、SIL認(rèn)證流程

SIL認(rèn)證項(xiàng)目的大致流程：


第一階段：概念評(píng)估

1.檢查并評(píng)審產(chǎn)品需求規(guī)范和安全設(shè)計(jì)概念；

2.在產(chǎn)品各個(gè)生命周期階段，尤其在開(kāi)發(fā)過(guò)程中（質(zhì)量管理），檢查并評(píng)估故障避免措施的計(jì)劃；

3.評(píng)估檢測(cè)和控制故障需采取的措施（診斷）FMEDA(失效模式影響及診斷分析），評(píng)價(jià)是否安全完整等級(jí)能夠達(dá)到預(yù)期的目的；

4.文件系統(tǒng)的審核（設(shè)計(jì)和質(zhì)量管理);

5.電磁兼容，環(huán)境測(cè)試需求定義；

6.為主檢階段出具項(xiàng)目計(jì)劃；

7.根據(jù)概念評(píng)估的結(jié)果出具報(bào)告；


第二階段：主檢

1.測(cè)試所有的安全相關(guān)功能，最壞情況分析（軟硬件）；

2.檢測(cè)控制故障的驗(yàn)證（故障插入測(cè)試），F(xiàn)MEDA的驗(yàn)證與執(zhí)行；

3.軟件驗(yàn)證測(cè)試的評(píng)審（模塊，集成測(cè)試，系統(tǒng)測(cè)試）

4.對(duì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中創(chuàng)建的產(chǎn)品文檔評(píng)審(設(shè)計(jì)文檔，測(cè)試、驗(yàn)證、審核記錄）

5.安全相關(guān)的可靠性數(shù)據(jù)的定義及計(jì)算；

6.環(huán)境測(cè)試（包括EMC）；

7.用戶文檔的檢查（安裝，操作手冊(cè)，安全手冊(cè)）；

8.提供測(cè)試報(bào)告；


第三階段：發(fā)證

基于測(cè)試報(bào)告，如果各項(xiàng)均符合要求，則由認(rèn)證機(jī)構(gòu)頒發(fā)證書(shū)。

ARM功能安全相關(guān)

一、簡(jiǎn)介

1、總體介紹

安全終端產(chǎn)品的認(rèn)證要求開(kāi)發(fā)中使用的編譯器工具鏈符合相應(yīng)的功能安全標(biāo)準(zhǔn)。鑒定這些工具的過(guò)程稱(chēng)為“工具鑒定”或“工具驗(yàn)證”，可能是耗時(shí)且昂貴的過(guò)程。此外，它沒(méi)有為最終產(chǎn)品提供任何差異化。雖然最終用戶必須對(duì)整個(gè)工具認(rèn)證過(guò)程負(fù)責(zé)，但開(kāi)發(fā)工具供應(yīng)商可以通過(guò)提供符合適當(dāng)安全標(biāo)準(zhǔn)的工具來(lái)簡(jiǎn)化此過(guò)程。


Arm Compiler for Embedded FuSa是一個(gè)合格的C/C++工具鏈，已通過(guò)安全認(rèn)證機(jī)構(gòu)TüV SüD的評(píng)估。合格的工具鏈適用于為汽車(chē)、工業(yè)、醫(yī)療、鐵路和航空等安全市場(chǎng)開(kāi)發(fā)嵌入式軟件。憑借TüV證書(shū)和全面的認(rèn)證套件，用于嵌入式FuSa的Arm編譯器極大地簡(jiǎn)化了整個(gè)“工具認(rèn)證”過(guò)程，使最終用戶能夠?qū)Ｗ⒂谒麄兊淖罱K產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。



Arm Compiler for Embedded FuSa有資格開(kāi)發(fā)符合以下標(biāo)準(zhǔn)的最高安全完整性級(jí)別的軟件：

  • IEC 61508 (工業(yè)) – SIL 3
  • ISO 26262 (汽車(chē)) – ASIL D
  • EN 50128 (鐵路) – SIL 4
  • IEC 62304 (醫(yī)療) – Class C

對(duì)于其他安全標(biāo)準(zhǔn)，其中許多標(biāo)準(zhǔn)源自IEC 61508，認(rèn)證套件提供了最終用戶執(zhí)行“工具驗(yàn)證”所需的關(guān)鍵信息。


注：

  • ISO 26262是汽車(chē)行業(yè)的安全標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用汽車(chē)安全完整性等級(jí) (ASIL A–D) 來(lái)衡量風(fēng)險(xiǎn)。A等級(jí)最低，D等級(jí)最高。
  • IEC 62304是醫(yī)療器械行業(yè)使用的安全標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)使用軟件安全分類(lèi)（A-C 類(lèi)）來(lái)設(shè)置基于風(fēng)險(xiǎn)的要求，A等級(jí)最低，C等級(jí)最高。



2、Qualification Kit資格認(rèn)證套件

Qualification Kit提供有關(guān)工具鏈操作、推薦使用和診斷功能的重要安全信息。


這包括：

  • 安全手冊(cè)- 定義工具鏈的安全邊界。
  • 缺陷報(bào)告- 描述已知的安全關(guān)鍵缺陷。
  • 開(kāi)發(fā)流程- 記錄用于開(kāi)發(fā)安全工具鏈的流程。
  • 測(cè)試報(bào)告- 記錄資格認(rèn)證中使用的語(yǔ)言一致性測(cè)試的測(cè)試結(jié)果。



3、Arm編譯工具鏈方面能提供的安全工具如下圖所示



二、Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS介紹

Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS是Arm公司最新的功能安全嵌入式 C/C++編譯工具鏈，新購(gòu)功能安全工具鏈用戶都是購(gòu)買(mǎi)這個(gè)版本。它用于開(kāi)發(fā)具有功能安全或長(zhǎng)期支持要求的裸機(jī)軟件、固件和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng) (RTOS)應(yīng)用程序。通過(guò)強(qiáng)大的優(yōu)化技術(shù)和優(yōu)化的庫(kù)，Arm Compiler for Embedded FuSa使嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)人員能夠滿足具有挑戰(zhàn)性的性能目標(biāo)和內(nèi)存限制。


Arm Compiler for Embedded FuSa被各行各業(yè)的領(lǐng)先公司使用，包括汽車(chē) (ISO 26262)、消費(fèi)電子、工業(yè) (IEC 61508)、醫(yī)療 (IEC 62304)、網(wǎng)絡(luò)、鐵路 (EN 50128)、存儲(chǔ)和電信。


它還用于開(kāi)發(fā)以下Arm功能安全產(chǎn)品：

合格庫(kù)： https ://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/arm-compiler/safety

Arm FuSa RTS： https ://developer.arm.com/tools-and-software/embedded/fusa-run-time-system

軟件測(cè)試庫(kù)：https ://www.arm.com/products/development-tools/embedded-and-software/software-test-libraries


Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS 的主要功能包括：

  • 支持Cortex和Neoverse處理器
  • 支持A-profile和R-profile目標(biāo)的動(dòng)態(tài)鏈接
  • 支持線程本地存儲(chǔ) (TLS)
  • 支持C++14源語(yǔ)言模式
  • 與Arm FuSa C庫(kù)版本6.6.A的兼容性

用于嵌入式FuSa 6.16LTS的Arm編譯器包括：

  • 合格的工具鏈組件：
  1. armclang：基于LLVM和Clang 技術(shù)的編譯器和集成匯編器
  2. armar：歸檔器，可將 ELF 目標(biāo)文件集收集在一起
  3. armlink：將對(duì)象和庫(kù)結(jié)合起來(lái)生成可執(zhí)行文件的鏈接器
  4. fromelf：圖像轉(zhuǎn)換實(shí)用程序和反匯編程序
  • 非安全的工具鏈組件：
  1. Arm C 庫(kù)：嵌入式系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)支持庫(kù)
  2. Arm C++ 庫(kù)：基于 LLVM libc++ 項(xiàng)目的庫(kù)
  3. armasm：舊版匯編器，用于armasm-syntax 匯編代碼，僅適用于較舊的 Arm 架構(gòu)。armclang對(duì)所有新的匯編文件使用集成匯編器。
  • 資格套件：
  1. 安全手冊(cè)：描述認(rèn)證范圍，以及如何使用工具鏈進(jìn)行安全相關(guān)開(kāi)發(fā)
  2. 缺陷報(bào)告：提供有關(guān)已知安全相關(guān)缺陷的信息
  3. 測(cè)試報(bào)告：包含語(yǔ)言一致性測(cè)試的結(jié)果
  4. 開(kāi)發(fā)過(guò)程：包含用于開(kāi)發(fā)工具鏈的過(guò)程的概述
  5. 發(fā)布?xì)v史： Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS 系列迄今為止所有版本的標(biāo)識(shí)信息
  • 用戶文檔：
  1. 用戶指南：提供示例和指南來(lái)幫助您使用工具鏈
  2. 參考指南：提供幫助您配置工具鏈的信息
  3. Arm C和C++庫(kù)和浮點(diǎn)支持用戶指南：提供有關(guān)非限定Arm庫(kù)和浮點(diǎn)支持的信息
  4. 錯(cuò)誤和警告參考指南：提供Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS中的工具可以報(bào)告的錯(cuò)誤和警告列表
  5. 遷移和兼容性指南：提供信息以幫助您從Arm Compiler 5遷移到 Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS
  • 發(fā)行說(shuō)明
  • 工具鏈可用于：
  1. 使用Arm Development Studio黃金版或白金版工具包
  2. 使用Keil MDK-Professional工具包（需要 Windows 64 位主機(jī)平臺(tái)上的 Windows 32 位工具鏈）
  3. 作為獨(dú)立安裝


Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS支持什么？

根據(jù)許可條款，Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS可用于構(gòu)建以下 Arm架構(gòu)和處理器：



注意：

用于嵌入式FuSa 6.16LTS的Arm編譯器預(yù)計(jì)不能在比上面列出的版本更早的主機(jī)操作系統(tǒng)平臺(tái)上工作。

使用Keil MDK許可證，用于嵌入式FuSa 6.16LTS的Arm編譯器僅在Windows主機(jī)平臺(tái)上受支持。不支持Windows 32位x86主機(jī)平臺(tái)。

如果您使用的是浮動(dòng)許可證，則您的許可證服務(wù)器必須運(yùn)行11.14.1.0或更高版本armlmd以及l(fā)mgrd。

您必須根據(jù)您打算如何使用 Arm Compiler for Embedded FuSa 6.16LTS 選擇合適的安裝位置：

  • 集成到 Arm Development Studio Gold Edition 2021.2 或更高版本，或 Platinum Edition 2021.c 或更高版本
  • 集成到 Keil MDK-Professional 5.36 或更高版本
  • 作為獨(dú)立安裝