更先進(jìn)的 FDIR 策略通常需要更高層次的抽象：監(jiān)測(cè)多個(gè)輸入、評(píng)估合理性、分析趨勢(shì)以及記錄隨時(shí)間推移的系統(tǒng)行為。在此情況下，航天級(jí)微控制器 (MCU) 為軟件驅(qū)動(dòng)的智能決策提供了理想平臺(tái)。

MSP430FR5969-SP 專為低功耗、空間受限的應(yīng)用而設(shè)計(jì)。器件在單個(gè)芯片上集成了 ADC、比較器、PWM 輸出和電壓基準(zhǔn)生成以及許多其他功能，大大降低了對(duì)分立式元件的需求。器件的非易失性 FRAM 存儲(chǔ)器尤為適于記錄數(shù)據(jù)，具有快速寫入周期和高耐久性。例如，使用片上 64KB FRAM 的 20KB 容量可存儲(chǔ)多達(dá) 20,000 個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，數(shù)據(jù)點(diǎn)可用于在軌軟件更新和行為調(diào)整、故障分析和根本原因識(shí)別或任務(wù)后審查和優(yōu)化。

TMS570LC4357-SEP 雙核鎖步 MCU 進(jìn)一步加強(qiáng)了 FDIR 功能。該器件最初是為防抱死制動(dòng)系統(tǒng) (ABS) 和動(dòng)力轉(zhuǎn)向等汽車安全系統(tǒng)而開發(fā)的，在構(gòu)建之初就考慮了 ISO 26262 ASIL-D 合規(guī)性 [3]、[7]。

器件的關(guān)鍵特性包括：

• 經(jīng)認(rèn)證的開發(fā)流程，可顯著降低系統(tǒng)故障概率 [5] [6]
• 雙鎖步 CPU 架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)故障檢測(cè)和響應(yīng)
• 全方位診斷

這些特性為高完整性故障響應(yīng)奠定了基礎(chǔ)，即使在執(zhí)行關(guān)鍵任務(wù)的實(shí)時(shí)操作期間也是如此。 [8]

TMS570LC4357-SEP 具有 41 個(gè) ADC 通道、64 個(gè)具有計(jì)時(shí)器和 PWM 功能的 GPIO 以及多個(gè)通信接口，支持復(fù)雜的 FDIR 實(shí)施方案。通過高通道數(shù)器件（如具有 16 個(gè) 12 位 ADC 通道、12 個(gè)數(shù)模轉(zhuǎn)換器 (DAC) 通道、3 個(gè)溫度傳感器和 8 個(gè) GPIO 的 AFE11612-SEP），產(chǎn)品的可擴(kuò)展性得到了進(jìn)一步增強(qiáng)。例如，如 圖 4-1 中所示，向 TMS570LC4357-SEP 添加兩個(gè) AFE11612-SEP 實(shí)例可啟用具有以下特性的系統(tǒng)：

• 72 個(gè) ADC 通道
• 32 個(gè) DAC 通道
• 7 個(gè)互補(bǔ) PWM 輸出
• 6 個(gè)增強(qiáng)型捕獲 (eCAP) 模塊
• 2 個(gè)增強(qiáng)型正交編碼器脈沖 (eQEP) 模塊
• 用于額外 PWM 輸出且具有高級(jí)計(jì)時(shí)器模塊的 64 個(gè) GPIO
• 16 個(gè)外部中斷/通用輸入/輸出 (GPIO)
• 4 個(gè)溫度傳感器輸入
• 2 個(gè) 2.5V 基準(zhǔn)輸出
• 10/100Mbps 以太網(wǎng) MAC
• 4 個(gè)控制器局域網(wǎng) (CAN) 控制器
• 2 個(gè)內(nèi)部集成電路 (I2C) 模塊
• 5 個(gè)多緩沖串行外設(shè)接口 (MibSPI)
• 4 個(gè)通用異步接收器/發(fā)送器 (UART) 串行通信接口 (SCI)

圖 4-1 基于 TMS570LC4357-SEP 和 AFE11612-SEP 的高通道密度監(jiān)測(cè)和控制系統(tǒng)

無(wú)論是部署為整個(gè)衛(wèi)星總線的中央控制器，還是作為各個(gè) PCB 上的本地 FDIR 單元，TMS570LC4357-SEP 均可實(shí)現(xiàn)高可靠性和靈活性，并具有近乎即時(shí)的故障檢測(cè)性能。