微控制器時代不可忽視的安全層面
技術論壇
今日的產品研發製造商為達到創新、省電、設計、智慧等要求，在重新改造舊有技術的電子產品並進行去蕪存菁的工藝流程後，即常可見「微控制器 (MCU)」 的身影。在此趨勢下，「韌體 (firmware)」在電子產品的運用日益重要，然仍無法規避「安全」。
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台灣製造業長期以來在電子產品的開發有著深厚的經驗，故能夠機動因應時代潮流，駕輕就熟地研製出許多高規格產品，以符合中高端市場的需求。
不論是將很多的電路設計合併到一顆積體電路 (IC) 中，或是透過韌體 (firmware) 控制取代龐大的邏輯電路，皆能使得現在的電子產品，變得更為精緻小巧、省電極佳，或具有創新性等優點。許多製造商在將舊有技術的電子產品重新去蕪存菁的設計後，可見微控制器 (MCU) 正大量現身在各式電子產品上。我們也由此可知今日韌體在電子科技產業上的運用日益重要。
具有前置把關意味的安全功能
當越來越多的電子產品在功能上皆需要仰賴韌體設計實現時，與安全相關的保護功能自然不容忽視。
在此就以越來越多廠商使用在電子產品上的無刷直流馬達 (後簡稱：BLDC) 為例，說明「軟體評估 (software evaluation)」與「安全功能 (safety function)」之間的關係：
《圖一》
由於必須透過控制器才能驅動的 BLDC，是屬於電子保護式馬達 (electronically protected motors) 的其中一類，而其對應的國際安全規範，則是需要經過 UL 1004-1 及 1004-7 的審核。
該標準針對產品的安全功能，列出以下幾項主要的安全要求：
- Locked Rotor Protection
- Running Heating
- Loss of Phase
為滿足標準的要求，一般在馬達控制器的設計時，即會將上述的安全功能一併考量進去。根據《圖一》的控制器示意圖，不難發現微控制器除了執行驅動馬達的工作外，也扮演安全功能的重要元件。
而在馬達的安規標準中，對於控制器的要求，往往會直接引用其它的標準，如 UL 60730-1 標準，以確保是否有掌握住茲事體大的安全功能。
當中所引用的方式，可以僅針對安全功能性評估，當然也可以直接就對整個控制器進行審核。不過無論引用何種方式，只要保護的過程中，是需要透過微控制器的韌體達成安全性功能，即必須額外進行「軟體評估」。
不得忽略的軟體安全
由上所述，我們簡單了解軟體評估的引用關係，亦大致清楚軟體評估如何與安全功能息息相關，這也是為何我們必須抓住以下的軟體安全評估兩大重點：
- 終端產品 (end-products) 的安全功能設計
確認控制器在接受到輸入訊號，能夠與終端產品的訊號之間具正確性與可靠度。此部份確認的重點為，當單一元件失效 (Single Fault) 後，而產品仍在持續運轉的情況下，安全功能必須能被正確地執行。 - 微控制器的自我檢測功能 (MCU self-check function)
在確保終端產品的安全功能是否被正確執行前，猶如大腦的微控制器進行週期性自我檢測，亦是一項不得省去的功能。此部份確認的重點為，在產品發生危險前，若微控制器有故障時，必須能被及時檢查出來並執行相應的保護措施。
在 UL 60730-1 Annex H.11.12 中，雖然清楚提及與軟體評估相關的要求，然而畢竟軟體評估是近幾年來才日漸受重視，因此對製造廠商而言仍十分陌生，也一旦進行這方面的評估，往往需時耗力，相對付出不少的成本，卻反而可能錯失產品進入市場的先機。
UL Solutions 正視此問題下，在綜合分析後，提出與軟體評估相關的解套方案，以希望幫助廠商迎刃而解這類的難題。
直接從微控制器下手的功能植入
我們可以先試想一個情境，假若現有兩間製造商，皆採用了相同廠商的微控制器控制帶有 BLDC 的產品，雖該兩間廠商一定會開發不同特性且各具規格優勢的產品，然基本上，BLDC 的安全要求仍是如出一轍，而此部份的軟體設計，即有很大的可能是會有諸多雷同的概念。
所以最好的作法是，若微控制器廠能將「安全功能」與「自我檢查」兩大功能直接整合進微控制器產品中，例如一個函式庫，放在非揮發性的記憶體中 (如下圖示意)，以便終端成品廠在進行產品研製時，能在該產品的運轉中直接呼叫引用。
如此一來，終端成品製造商不但能省去產品申請軟體評估的流程，亦能省去開發安全功能的人力與時間，以更加專注在產品的特性與創新開發。
而透由微控制器廠商主動直接植入「安全功能」與「自我檢查」兩大軟體評估的重點，將能更有效率且精準地發揮微控制器產品本身的優點，且將能提升終端產品的使用安全。最重要的是，此舉將可大幅提高終端成品製造商採用微控制器的意願，最後樂觀其成的是啟動供需兩造雙方在市場上雙贏的機制。
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