- 关于汽车ADAS SoC的数据转换器IP的介绍和应用

数据转换器的功能安全方面
数据转换器实现了低层级的功能，例如，与某个模拟传感器之间建立接口，其唯一的用途就是把模拟信号转换为其数字表示，以便在其他SoC块中进行处理。汽车雷达、激光雷达（LiDAR）和摄像头都是需要ADC接口的模拟传感器的例子。由于传感器上产生的模拟信号是未知的，而且不携带任何协议或纠错信息，因此，传统的协议级故障检测和纠正机制不适用。模-数转换器（ADC）没有信号动态的处理能力或知识，因此无法确定信号是否已经被破坏。ADC的自检功能可能不适用，因为它经常会中断ADC运行前台测试的正常操作。对于此类低级别功能块，必须以其他方式来解决汽车安全方面的问题。表征和生产测试能够发现潜在的 故障，它们可能会影响产品的功能和性能。由于制造缺陷而引入的功能故障通过故障模型（如单点故障、潜在故障等）来描述，这可以利用具有高覆盖率的“自动测试模式生成”（ATPG）测试方法来识别。在表征期间进行全范围检查的数据转换器测试（例如扫描瞬变输入信号），以及在生产测试中使用纯正弦输入信号进行快速操作检查，都有助于发现模拟模块中具有高覆盖率的故障。

那些能够影响ADC，但只在正常操作时才被触发的操作故障，可以借助于ADC中实现的测试功能进行有效检测并在系统级做出响应：

检测输出堵塞（stuck）故障条件（如果输出字固定在一个恒定的水平上）

检测长时间延迟故障条件（用于触发的转换）

检测不完整的校准故障条件（对于校准的转换器）

检测已知输入电压的错误转换（使用输入多路复用器（MUX）中的专用输入通道为测试提供固定输入电平），如图1所示。

图1：使用MUX测量已知电压以检测故障

要想满足汽车功能安全性要求，上述的方法可能不足以实现高覆盖率，它们应该通过应用额外的外部功能安全性措施来补充。这些外部功能安全性措施能够识别并解决系统级上的ADC安全风险，而不会影响整个系统的安全性。一种用于ADC的此类外部功能安全性措施能够在识别操作故障的同时，还可以发挥功能冗余作用。功能冗余不断地检查并行运行的两条信号路径的输出一致性。如果检测到不一致，那么，系统就会知道出现了故障，并且应该根据该故障来采取措施，以消除功能安全性问题。在图2中，两个数据转换器用于功能冗余。通过两个独立的转换器处理相同的传感器输出信号；系统对它们的结果进行一致性检查。

任何这些实现都可以提高系统范围的功能安全覆盖率，即使是在ADC等单个模块内部实施这些措施可能并不太令人满意或者不太高效。在所示的三个例子中，冗余从ADC延伸到传感器。扩展的冗余把外部安全性措施的范围扩展至所有的冗余模块，从而降低了对单个模块内部功能安全性措施的要求，但代价是需要重复这些模块。

图2：用于识别ADC中操作故障的功能冗余

结论
为了满足汽车ADAS应用的可靠性和功能安全性要求，IP和SoC设计人员必须满足AEC-Q100和ISO 26262等标准中所规定的所有强制性汽车要求。充分了解这些要求以及在SoC中有效地实施这些要求的方法，可以使集成商把所面临的挑战分解为多个可管理的部分，同时又能够利用集成IP的特性（和认证）来实现汽车资格认证并加快SoC级认证。在实现内部安全性功能可能不太容易或者不太令人满意的情况下，可以在采用功能块（例如数据转换器）的同时，采用实现功能安全性目标的其他替代方法，这有助于实现SoC级的功能安全性目标。有关更多详细信息，请阅读“面向汽车SoC的数据转换器IP”白皮书。