作者：Aaron Behman 和 Adam Taylor

嵌入式視覺 (EV) 系統的廣泛應用已經是無所不在，高級駕駛員輔助系統 (ADAS)、機器視覺、醫療成像、增強現實以及眾多其他應用等等， 都離不開一個高效的嵌入式系統平臺。

　　然而， 采用 EV 系統雖然能給最終應用帶來明顯優勢，但也要確保采用該系統后不會造成人身傷亡或財產損失，這對開發人員來說義不容辭。要做到這點，不僅要考慮設計的安全性，嚴格遵循工程壽命周期和公認標準，還需要考慮 EV 系統的保密性，防止被惡意或其它方式修改。

　　EV 系統的終端應用是安全性和保密性需求強弱的驅動因素。例如，消費類應用對于安全性和保密性的要求，就比 ADAS 或機器視覺系統的要求低得多。

　　為在這些設計考慮因素和安全性與保密性要求方面協助我們，行業制定了多個知名的國際標準（如 IEC61508），為眾多要求功能安全性的電子系統保駕護航。另外，還有更多專用標準，例如用于汽車應用的 ISO26262、用于機器設備的 IEC62061 和用于飛行應用的 DO178/DO254。此外，根據最終市場的情況，商業應用也要求 CE、UL 或 CSA 標識。這些標準中的每一項都有相應的開發和驗證要求，需要落實在機構的工程設計和交付生命周期中以確保合規性。

　　而 EV 系統的核心是處理內核，該系統一般會采用一個 FPGA 或可編程的 SoC，以用于解決目前提出的一系列問題。

這些標準的實際意義是什么？
許多此類安全標準使用不同的名稱定義安全級別，比如 IEC61508 的“安全完整性級別”（SIL）、DO254 的“設計保障級別”（DAL）和 ISO26262 的“汽車 SIL”（ASIL）。在 SIL、DAL 和 ASIL 內包含一系列不同級別，可根據應用的危害程度采用不同的安全級別。一般來說，這些級別是按失效時間（小時數）定義的，正確的說法是“失效時間（小時數）”。雖然這些不同的標準總體上保持一致，但也存在如下差異。

表1：安全標準和不同級別

在開展設計分析時，會演示如何達到認證要求的級別。工程師習慣使用時間失效（FIT）率，即失效時間（小時數）的倒數。在 SIL4 和 DAL A 安全級別下運行時，這要求采用正確架構的系統來實現這些要求。

系統考慮因素
安全系統的開發要求出色的系統工程設計，同時在每個開發層級上配合明確定義且可跟蹤的要求。

　　如上所述，工程生命周期由最終應用和所需的結果認證共同決定。該生命周期將決定從 EV 系統的概念、生產到處置所采取的總體工程方法。

　　在這個生命周期內，您可以定義工程評審門，以控制項目的進展。在這些評審中，由獨立技術專家審核需求、設計、技術報告和測試結果，以確保設計成熟度足以支撐進入到下一階段，或是需要進行進一步工作來達到所需的依據標準要求。

圖 1：交付與工程生命周期示例

工程計劃也要勾勒出每個層級的驗證和確認流程，通過履行這一流程獲得達到適用標準合規要求的證據。這可能要求在各種環境工作范圍、動態振動與沖擊下測試 EV 系統。您甚至可能必須讓 EV 系統接受加速壽命測試，以確保能夠達到系統的使用壽命。

　　當涉及到保密性時，您必須考慮一系列方面的因素，即工程師在試圖確保其設計安全性時面臨的高層次問題。這些方面包括如下：
●　競爭對手對設計進行逆向工程操作
●　未經授權對設計的改動
●　未經授權訪問設計中的數據
●　未經授權控制或操控最終應用

有多種方法可供您解決一部分此類難題。您可以使用加密比特流，從而控制對設計和制造文件的訪問。或是您可以通過限制對最終產品 JTAG 端口的訪問，同時根據選擇的器件的架構采取軟件保密性措施，可以保護物理設計。

高質量設計
顯然您需要根據終端應用應用考慮選擇什么樣的組件和制造標準，以確保您符合應用的質量要求。在處理內核方面，您可以使用賽靈思 FPGA 和 SoC 器件，此類器件既符合標準商用質量標準的等級，也符合工業、汽車、航空航天與軍用等更嚴苛標準的等級。這樣通過選擇正確的組件等級，工程師團隊從一開始就提高質量。