Инструменты Проверки Дизайна Электронных Устройств По Стандарту Iso 26262
Клименко Валерий Степанович, к.т.н.
После вступления в силу в ноябре 2011 года стандарта ISO 26262 [1] значительно возросли требования к автомобильным электронным устройствам, ответственным за функциональную безопасность. Впредь каждое из названных устройств должно оцениваться такой характеристикой, как уровень автомобильной безопасности (ASIL – automotive safety integrity level).
Повышение требований явилось следствием установления данным стандартом правил управления производственными процессами, их организации, разработки, изготовления, испытания, применения и обслуживания названных электронных устройств. Определены правила и для вспомогательных или поддерживающих процессов, к числу которых отнесены, в частности, процессы проверки (ISO 26262-8, часть 9). Они должны осуществляться на разных этапах создания устройств, в том числе и на стадии разработки аппаратурного исполнения: проектирование электронных схем, печатных плат. Здесь, среди прочего, указывается на необходимость задания методов проверки, используемых инструментов, наличия списка проверяемых параметров.
Особое внимание уделено теме доверия к компьютерным программам, используемым при разработке электронных устройств (ISO 26262-8, часть 11). При этом вводится даже такое понятие как уровень доверия к компьютерной программе как к инструменту разработки. Признаком различия уровней доверия устанавливается способность программы исключать или выявлять ошибки дизайна.
Стандартом предписывается, что применение компьютерных программ следует планировать, их положено анализировать и квалифицировать. В зависимости от требуемого ASIL-уровня программа должна характеризоваться, например, либо повышенным доверием на основании опыта ее предыдущего применения для аналогичных целей, либо иметь оценку в смысле ее соответствия национальному или интернациональному стандарту, либо быть проверенной на тему выполнения предъявляемых требований и на способность выявлять ошибки или исключать ее неправильное функционирование.
Примечательно также толкование данным стандартом понятия «компьютерная программа». Оно может распространяться как на коммерческие, так и на не коммерческие продукты, такие как программы с открытым кодом, или общего пользования. В одном ряду с ними называются и программы, созданные по месту разработки автомобильных электронных устройств.
Комплексность дизайнерских компьютерных программ, гарантия их безошибочного функционирования, возможность анализа и контроля технических решений внутри программ являются важными показателями качества процесса разработки автомобильных электронных устройств и его соответствия стандарту ISO 26262.
Все, изложенное выше, подтверждает как актуальность, так и правомерность разработки и использования специальных контрольно-информационных компьютерных программ, подробно описанных ранее в работах [2-4]. Такие программы (design check tools) могут выполняться как в форме независимых инструментов для контроля электронных схем и печатных плат, так и в виде скриптов, являющихся производными продуктами или элементами компьютерных программ (типа САПР), в которых электронные устройства проектируются.
При сравнении возможностей САПР-программ – например PADS и Altium Designer – в плане создания инструментов контроля дизайна электронных устройствм можно найти в них как похожие принципы решения поставленной задачи, так и существенно отличающиеся. Общим, например, является то, что в каждую из этих программ интегрированы редакторы для разных языков программирования, позволяющие создавать, отлаживать и запускать в работу скрипты поддержки процесса проектирования электронных устройств.
Но есть в Altium Designer одна отличительная «изюминка» - это легкодоступная и удобная в пользовании среда для редактирования и запуска опросов (queries) , написанных на языке query language. В результате таких опросов объекты дизайна, отвечающие критериям поиска, представляются на дисплее ярче других объектов (или с повышенной контрастностью), а также при необходимости активируются для упрощения их последующей идентификации или манипуляции ими. Каждый скрипт опроса может быть сохранен в списке фаворитов под индивидуальным именем и благодаря этому легко найден для проведения повторного опроса.
Именно с помощью таких опросов можно быстро контролировать дизайн аппаратурного исполнения электронных устройств, например, на завершающей стадии их разработки. Это предполагает также наличие предварительно составленного и согласованного списка подлежащих контролю параметров – check liste -, как это требуется по стандарту ISO 26262.
Тематика контрольных опросов, реализуемых посредством queries, практически неограниченна благодаря действительно большому количеству используемых функций. Это могут быть опросы, касающиеся проверки соблюдения конструктивных требований, технологий производства печатных плат и монтажа деталей на них, предписаний, касающихся электромагнитной совместимости, правил электротехники и так далее.
Но несмотря на разнообразие тематики опросов, следует отметить одну их общую особенность: требования, соблюдение которых контролируют queries, как правило не входят в число тех, что принято задавать в правилах дизайна перед началом разработки электронных устройств [5]. Или вообще, условия опросов в принципе не могут быть охвачены правилами дизайна печатных плат. Результаты опросов, то есть объекты, которые контрастно выделяются на дисплее, показывают, каким образом разработчик индивидуально выполнил каждое требование контрольного списка. Представленное в таком виде техническое решение может дискутироваться и документироваться.
Примечательной характеристикой queries является также их лаконичность. Как правило, достаточно одной-двух строк для формулирования условий контрольного опроса. Так, например, необходимо проверить соблюдение очень важного требования электромагнитной совместимости, которое конкретно оговаривает место расположения на плате фильтрующих конденсаторов цепей питания аналоговых и импульсных интегральных схем. Эти конденсаторы должны размещаться в непосредственной близости от контактных площадок для подвода питания к схемам, чтобы свести к минимуму как воздействие помех через цепи питания, так и излучение помех ими.
Текст опроса может выглядеть следующим образом:
IsPad and (InNet(AVDD) or InNet(DVDD))
В результате на дисплее будут ярко выделены контактные площадки деталей в поименованных цепях питания схем и соответствующие контакты собственно интегральных схем.
Скрипт опроса в виде
(IsPad or IsTrack or IsVia) and (InNet(AVDD) or InNet(DVDD))
представит ярче дополнительно еще и проводники цепей питания вместе с переходными отверстиями.
Совершенно аналогичный результат может быть достигнут и, например, с помощью скрипта на DelphiScript. Но тогда его объем уже будет занимать не менее половины страницы. С другой стороны, такие скрипты дают доступ ко всем функциям САПР-программы и благодаря этому реализуют практически все ее возможности, а не только контрастней представляют детали на дисплее и активируют их.
В Altium Designer для написания вспомогательных программ лучше всего пользоваться DelphiScript, хотя предлагаются также EnableBasic, VBScript, Java Sript. Но на DelphiScript имеется больше примеров и он является в Altium Designer базовым языком поддержки. Однако в очень многих случаях queries позволяют с не меньшей эффективностью, но существенно быстрее и проще решить проблему. Они выступают как альтернатива все-таки относительно громоздким скриптам на языках программирования. Поэтому вспомогательные программы в форме скриптов разрабатываются скорее для решения глобальных задач.
Таким образом, как показывает практика, и queries, и скрипты, написанные на языках программирования, являются важными инструментами проверки схем и печатных плат. Они реально позволяют контролировать в соответствии со стандартом ISO 26262 дизайн аппаратурного исполнения автомобильных электронных устройств, влияющих на функциональную безопасность. Так, как это и требуется стандартом, проверка дизайна с помощью описанных инструментов осуществляется на этапе разработки электронных устройств на основании предварительно согласованного списка контрольных параметров. В связи с тем, что упомянутые контрольные параметры не вносятся в конструкторскую программу как правила дизайна, уровень доверия к инструментам в виде queries и скриптов характеризуется только способностью выявлять ошибки дизайна, но не предотвращать их. Однако наличие этих инструментов повышает, тем не менее, уровень доверия к конструкторской программе в целом.
Список литературы:
- ISO/FDIS 26262 Road vehicles – Functional safety, 2011
- V. Klimenko, Integration von PADS-Modulen, http://www.web-artikel.de/computer/integration-von-pads-modulen.html
- Клименко В. С., Разработка контрольно-информационных инструментов для PADS, http://www.rusarticles.com/programmy-statya/razrabotka-kontrolno-informacionnyx-instrumentov-dlya-pads-89557.html
- Клименко В. С., Интегрирование модулей PADS в программную среду предприятия, http://www.rusarticles.com/programmy-statya/integrirovanie-modulej-pads-v-programmnuyu-sredu-predpriyatiya-117956.html
- Сабунин А., Altium Designer Summer 08 – Разработка правил
проектирования для печатной платы. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА, № 6 2008
Недавно в топ бесплатных приложений appstore поднялась программа для просмотра прогноза погоды от Hollar inc. Обзор погоды Solar для iPhone.
Зачем нужен приватный режим. Как запустить и использовать в Internet Explorer функцию приватного режима.
Долгожданная новость — меню приложений «Пуск» возвращается на рабочие столы! Буквально на днях представители Microsoft заявили от том, что они наконец то решились пойти на уступки пользователям и вернуть традиционное меню «Пуск» в Windows 8.
Несмотря на то, что сегодня большинство простых пользователей и компаний выбирают безлимитные пакеты интернета, учет трафика все равно стоит достаточно остро.
Рассматривается пакет утилит TuneUp Utilities 2013 для оптимизации компьютера, включающий в себя инструменты очистки жесткого диска, очистки браузера, отключения автоматического запуска программ, в которых нет необходимости при каждом запуске компьютера и многих других.
Как можно установить Skype? А как можно установить Skype в Linux? Это простые вопросы, но не для всех и вот почему.
Обзор самых популярных форматов файлов видео. Рассматривается программное обеспечение для конвертирования видео из одного формата в другой.
Рассматриваются бесплатные редакторы документов в формате pdf, плюсы и минусы их использования, функциональные возможности этих программ на фоне их полнофункциональных платных собратьев.
Наличие автоматизации как элемента Object Linking and Embedding (OLE) в программе PADS создает предпосылки для гармоничного интегрирования ее модулей (Logic, Layout, Router) в программную среду предприятия. Благодаря OLE можно улучшать и ускорять проектирование печатных плат, связывая дизайн с другими программами, и создавать новые конструкторские и контрольные инструменты в виде Basic Scripts и Windows-программ. Указанные инструменты позволяют в частности лучше реализовать соблюдение в дизайне специфических требований к плате, которые не могут быть зафиксированы в Design Rules.
PADS-программы (Logic, Layout, Router), разработанные фирмой Mentor Graphics для проектирования печатных плат (ПП), содержат Basic Scripts Editor, позволяющий писать, редактировать и тут же выполнять Visual Basic-подобные программы (скрипты), которые обеспечивают быстрое получение информации об объектах проекта, а порой и позволяющие целенаправленно манипулировать характеристиками этих объектов. Например, с помощью скрипта размером в несколько строк можно получить на экране или записать в ф...
Обсудить статью
