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嵌入式视觉中要考虑哪些安全性与保密性问题?

时间:01-23 来源:3721RD 点击:

嵌入式视觉 (EV) 系统的广泛应用已经是无所不在,高级驾驶员辅助系统 (ADAS)、机器视觉、医疗成像、增强现实以及众多其他应用等等, 都离不开一个搞笑的嵌入式系统平台。

然而, 采用 EV 系统虽然能给最终应用带来明显优势,但也要确保采用该系统后不会造成人身伤亡或财产损失,这对开发人员来说义不容辞。要做到这点,不仅要考虑设计的安全性,严格遵循工程寿命周期和公认标准,还需要考虑 EV 系统的保密性,防止被恶意或其它方式修改。

EV 系统的终端应用是安全性和保密性需求强弱的驱动因素。例如,消费类应用对于安全性和保密性的要求,就比 ADAS 或机器视觉系统的要求低得多。

为在这些设计考虑因素和安全性与保密性要求方面协助我们,行业制定了多个知名的国际标准(如 IEC61508),为众多要求功能安全性的电子系统保驾护航。另外,还有更多专用标准,例如用于汽车应用的 ISO26262、用于机器设备的 IEC62061 和用于飞行应用的 DO178/DO254。此外,根据最终市场的情况,商业应用也要求 CE、UL 或 CSA 标识。这些标准中的每一项都有相应的开发和验证要求,需要落实在机构的工程设计和交付生命周期中以确保合规性。
而 EV 系统的核心是处理内核,该系统一般会采用一个 FPGA 或可编程的 SoC,以用于解决目前提出的一系列问题。

这些标准的实际意义是什么?
许多此类安全标准使用不同的名称定义安全级别,比如 IEC61508 的"安全完整性级别"(SIL)、DO254 的"设计保障级别"(DAL)和 ISO26262 的"汽车 SIL"(ASIL)。在 SIL、DAL 和 ASIL 内包含一系列不同级别,可根据应用的危害程度采用不同的安全级别。一般来说,这些级别是按失效时间(小时数)定义的,正确的说法是"失效时间(小时数)"。虽然这些不同的标准总体上保持一致,但也存在如下差异。

安全标准和不同级别

在开展设计分析时,会演示如何达到认证要求的级别。工程师习惯使用时间失效(FIT)率,即失效时间(小时数)的倒数。在 SIL4 和 DAL A 安全级别下运行时,这要求采用正确架构的系统来实现这些要求。

系统考虑因素
安全系统的开发要求出色的系统工程设计,同时在每个开发层级上配合明确定义且可跟踪的要求。

如上所述,工程生命周期由最终应用和所需的结果认证共同决定。该生命周期将决定从 EV 系统的概念、生产到处置所采取的总体工程方法。

在这个生命周期内,您可以定义工程评审门,以控制项目的进展。在这些评审中,由独立技术专家审核需求、设计、技术报告和测试结果,以确保设计成熟度足以支撑进入到下一阶段,或是需要进行进一步工作来达到所需的依据标准要求。

图 1:交付与工程生命周期示例

工程计划也要勾勒出每个层级的验证和确认流程,通过履行这一流程获得达到适用标准合规要求的证据。这可能要求在各种环境工作范围、动态振动与冲击下测试 EV 系统。您甚至可能必须让 EV 系统接受加速寿命测试,以确保能够达到系统的使用寿命。

当涉及到保密性时,您必须考虑一系列方面的因素,即工程师在试图确保其设计安全性时面临的高层次问题。这些方面包括如下:

-竞争对手对设计进行逆向工程操作

-未经授权对设计的改动

-未经授权访问设计中的数据

-未经授权控制或操控最终应用

有多种方法可供您解决一部分此类难题。您可以使用加密比特流,从而控制对设计和制造文件的访问。或是您可以通过限制对最终产品 JTAG 端口的访问,同时根据选择的器件的架构采取软件保密性措施,可以保护物理设计。

高质量设计
显然您需要根据终端应用应用考虑选择什么样的组件和制造标准,以确保您符合应用的质量要求。在处理内核方面,您可以使用赛灵思 FPGA 和 SoC 器件,此类器件既符合标准商用质量标准的等级,也符合工业、汽车、航空航天与军用等更严苛标准的等级。这样通过选择正确的组件等级,工程师团队从一开始就提高质量。

另外,还有一系列设计技术可供您用于帮助满足这些标准的严格要求。为了力助确保您满足可靠性要求(也即常称的成功概率),在必要时,您可以使用可靠性工程技术为系统中的各项功能创建可靠性方框图,并确保避免任何危险的失效模式和单点失效。在设计自身内,您可以进行失效模式影响与危害性分析 (FMECA)。开展这一分析的层级可视应用而定,可以从功能模块级直至组件级。FMECA 将考虑潜在故障模式、后效和对系统的最终影响,它还将考虑故障是否能被内置的自检和监控系统检测到。如果您要开发组件级的 FMECA,您就需要考虑设计中每个组件的部件应力分析 (PSA),以确保组件

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