技術論壇 | 以小制大，微控制器時代不可忽視的安全層面
在電子產品益加訴求「輕薄精巧、智慧多功能」的今日，產品研發製造商為達到創新、省電、設計等要求，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，然而我們還是無法規避「安全」這件事。 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 當很多電子產品的功能都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。我們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，是屬於電子保護式的馬達 (Electronically Protected Motors) 其中一種，在國際安全規範是需要經過 UL 1004-1 及 1004-7 的審核，該標準即針對產品的安全功能有以下幾項安全要求： Locked Rotor Protection Running Heating Loss of Phase 而為滿足標準的要求，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。 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，以確保是否有掌握住茲事體大的安全功能。而其中引用的方式，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... read more