安全操作系統(tǒng)Flexible Safety RTOS提供了空間隔離保護，簡化安全產(chǎn)品的設計，其安全插件可幫助用戶安全團隊提高微控制器診斷覆蓋率。

集成了Flexible Safety RTOS及其安全插件（PFM程序流監(jiān)控、E2E安全通信、CRC校驗）的關鍵應用中，為滿足產(chǎn)品認證需求，還需執(zhí)行一系列的自測試工作。針對STM32平臺，廠商提供了X-CUBE-STL（STM32預認證功能安全包，實現(xiàn)了IEC 61508安全完整性等級(SIL2/3)認證）

ST提供的安全手冊列出了單片機安全分析中應考慮的硬件、軟件和應用層安全要求。部分Flexible Safety RTOS和Safety Addon安全插件已涵蓋的安全要求如下:

CPU_SM_1 -應用軟件中的控制流監(jiān)控由PFM實現(xiàn)

CPU_SM_4 -應用軟件的堆棧強化由安全插件E2E實現(xiàn)

MPU_SM_0 -MPU配置寄存器的周期性讀回由Flexible Safety RTOS提供

FLASH_SM_0 -Flash的定期軟件測試由STL或CRC模塊實現(xiàn)

FLASH_SM_1 -應用軟件中的控制流監(jiān)控由PFM實現(xiàn)

RAM_SM_0 - SRAM內(nèi)存的定期軟件測試由STL完成

RAM_SM_2 -應用軟件的堆棧強化由E2E實現(xiàn)

RAM_SM_3 -應用軟件中與安全相關變量的信息冗余由E2E實現(xiàn)

RAM_SM_4 -應用軟件中的控制流監(jiān)控由PFM覆蓋

RAM_SM_5 - RAM中應用軟件的定期完整性測試由CRC覆蓋

BUS_SM_1 -芯片內(nèi)數(shù)據(jù)交換中的信息冗余由E2E覆蓋

DMA_SM_1 -通過DMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包的信息冗余由E2E實現(xiàn)

注意:應用中使用的外設接口(CAN, I2C, SPI, USB, ETH等)可能需要信息冗余技術。

如何在Flexible Safety RTOS的應用中集成X-CUBE-STL?

集成步驟

在使用Flexible Safety RTOS的系統(tǒng)中集成在X-CUBE-STL，需先將Flexible Safety RTOS示例包及安全插件模塊解壓到一個文件夾中，然后添加X-CUBE-STL，生成的文件結(jié)構(gòu)如下:

現(xiàn)在，可以開始集成工作了。步驟如下:

將X-CUBE-STL添加到make過程

將所需的X-CUBE-STL段添加到鏈接過程中

為flash測試編寫校驗程序

在代碼中集成和執(zhí)行X-CUBE-STL

基于IAR編譯器的具體操作如下：

Makefile

Embedded Office為項目提供了一個示例makefile文件，位于項目根目錄中。Makefile描述了BSP、RTOS和安全插件的構(gòu)建規(guī)則?，F(xiàn)在我們需要將X-CUBE_STL集成到構(gòu)建過程中。

添加STM32_Safety_STL源代碼和頭文件搜索路徑:

添加鏈接的STL_Lib.a:

添加stl_user_param_template .c需要的編譯器定義STM32F407xx，用于選擇正確的硬件。

鏈接命令文件

與makefile類似，Embedded Office在示例根目錄中提供了一個鏈接命令文件，該文件依賴于開發(fā)環(huán)境。IAR中鏈接文件擴展名為“.icf”。

在該文件中，我們?yōu)閄-CUBE_STL內(nèi)存測試添加了一個"backup_buffer_section":

注意:此段在RAM測試期間使用，因此RAM內(nèi)容不會被破壞。

FLASH測試校驗和

確保在下載應用程序時，同時下載flash測試的CRC校驗和。校驗和須存儲在flash中。用戶可以使STM32CubeProgrammer編程CRC。

使用Lauterbach Trace32調(diào)試器時，在腳本文件*.cmm中執(zhí)行以下代碼，計算CRC校驗并將其放置到所需的位置:

示例應用

現(xiàn)在我們可以在應用中調(diào)用X-CUBE-STL測試函數(shù)。選擇調(diào)用位置時，需考慮以下因素:

所有測試功能需要特權訪問權限

測試函數(shù)在有限的時間內(nèi)關閉中斷

我們選擇在hook函數(shù)調(diào)用測試功能：

注1：空閑任務堆棧必須足夠大。參見STM32F4系列自測庫用戶指南了解所需的STL堆棧。

注2：上面的示例調(diào)用了所有STL演示。在實際項目中，僅需選擇涵蓋安全要求的測試。

注3：Flexible Safety RTOS的安全手冊強制執(zhí)行MPU配置的在線測試。

作為替代方案，可以在啟動安全應用程序之前將一個或多個STL測試作為POST測試執(zhí)行：

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結(jié)論

STM32自測庫與Flexible Safety RTOS和安全插件的集成為從事安全關鍵項目的軟件開發(fā)人員提供了強大的解決方案。通過利用自測庫的全面安全檢查、實時故障檢測和診斷報告功能，開發(fā)人員可以確保出色的功能安全性、可靠性，并符合行業(yè)法規(guī)。

審核編輯：劉清