Выявление и предотвращение отказов памяти микроконтроллера для повышения надёжности встраиваемого программного обеспечения в автомобилях
EDN: FQGALP
Аннотация
Введение (постановка задачи и актуальность). В условиях стремительного роста сложности автомобильных электронных систем надёжность встраиваемого программного обеспечения становится критически важной. Одной из ключевых угроз надёжности является отказ памяти микроконтроллеров, используемых в электронных блоках управления. Выборочное применение методов выявления и предотвращения отказов может быть недостаточной мерой обеспечения безопасности.
Цель работы – обоснование необходимости формирования стратегии обеспечения надёжности памяти как одного из ключевых компонентов функциональной безопасности автомобильных встраиваемых систем путём систематизации подхода к разработке с учётом экономической целесообразности принимаемых мер.
Методология и методы исследования. В статье рассматриваются типы памяти, применяемые в автомобильной электронике, и потенциальные риски, связанные с её сбоями.
Результаты и научная новизна. Приведена обобщённая классификация отказов, а также рассмотрены практические инциденты из автомобильной отрасли. Сформулированы технические задачи обеспечения надёжности памяти. Описаны актуальные методы выявления ошибок, уделено внимание решениям их предотвращения. Представленные подходы соответствуют требованиям стандарта ГОСТ Р ИСО 26262 и направлены на повышение безопасности эксплуатации встраиваемых систем управления в составе автомобилей.
Практическая значимость. С учётом практических данных на основе вероятностной модели предотвращённых затрат качественно показана экономическая эффективность применения методов повышения надёжности памяти.
Об авторе
А. Д. Ломовцев
ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ»
Россия
Россия
Ломовцев Александр Дмитриевич – начальник управления «Драйверное программное обеспечение»
г. Москва 125438
Список литературы
1. Кисуленко Б.В. Оценка безопасности высокоавтоматизированных и беспилотных автомобилей // Труды НАМИ. – 2020. – № 2 (281). – С. 6–13. DOI: 10.51187/0135-3152-2020-2-6-13. EDN: WNXCTS.
2. Schirmeier H., Borchert C., Spinczyk O. Avoiding pitfalls in fault-injection based comparison of program susceptibility to soft errors / Proceedings of the 45th International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN), 2015.
3. Baumann R. Soft errors in advanced semiconductor devices – a tutorial / Proceedings of the IEEE International Reliability Physics Symposium (IRPS). – 2005. – P. 121– 128. DOI: 10.1109/RELPHY.2005.1493095.
4. Barr M. Safety Research. Bookout v. Toyota 2005 Software Analysis. URL: https://barrgroup.com/ (дата обращения: 15.04.2025).
5. Flash memory failure leads to Tesla recall // eeNews Europe. URL: https://www.eenewseurope.com/en/flashmemoryfailure-leads-to-tesla-recall/ (дата обращения: 03.06.2025).
6. Сюрприз для водителя: несущийся по шоссе джип можно взломать удалённо. URL: https://www.kaspersky.ru/blog/remote-car-hack/8430/ (дата обращения: 03.06.2025).
7. ГОСТ Р ИСО 26262-6-2021. Дорожные транспортные средства – Функциональная безопасность. Часть 6. Разработка программного обеспечения изделия. – М.: Стандартинформ, 2021. – 62 с.
8. Infineon Technologies. Endurance and data retention characterization of infineon flash memory. AN217979, 2021-04-19. URL: https://www.infineon.com/ (дата обращения: 18.04.2025).
9. Чекмарёв С.А. Инъектор сбоев для тестирования микропроцессоров типа «система на кристалле» к одиночным сбоям // Программные продукты и системы. – 2015. – № 4 (112). – С. 125–128. EDN: VIDBXX.
10. Башкиров А.В., Хорошайлова М.В., Демихова А.С. Методика оптимизации хранения данных на базе флэшпамяти с учётом анализа порогового напряжения // Вестник ВГТУ. – 2024. – № 4. – С. 74–81. DOI: 10.36622/17296501.2024.20.4.010. EDN: FUBRVL.
11. STMicroelectronics. Emulated EEPROM Implementation on STM32F3xx and STM32F0xx Flash // AN4894, Application Note. – 2018.
12. Hakert C., Chen Kh., Genssler P., Bruggen G., Bauer L., Amrouch H., Chen J., Henkel J. SoftWear: Software-only in-memory wear-leveling for non-volatile main memory / Proceedings of the 2022 USENIX Annual Technical Conference. – 2022.
13. MISRA C: 2012 – Guidelines for the use of the C language in critical systems // Motor Industry Software Reliability Association. – 2012.
14. Иванников В.П., Белеванцев А.А., Бородин А.Е., Игнатьев В.Н., Журихин Д.М., Аветисян А.И., Леонов М.И. Статический анализатор Svace для поиска дефектов в исходном коде // Труды ИСП РАН. – 2014. – Т. 26, № 1. – С. 231–250. EDN: RUMWXZ.
15. AUTOSAR. Automotive Open System Architecture. URL: https://www.autosar.org/ (дата обращения: 15.06.2025).
16. Jung R. et al. RustBelt: Securing the foundations of the Rust programming language // Proceedings of the ACM on Programming Languages. – 2017. – V. 2. – No. POPL. – P. 1–34.
17. Bernardi P., Guerriero A.M., Insinga G., Paganini G., Carnevale G., Copptta M., Mischo W., Ullmann R. Built-In Self-Test Architecture enabling diagnosis for massive embedded memory banks in large SoCs // Electronics. – 2024. – V. 13, no. 2. – Article 303. DOI: https://doi.org/10.3390/electronics13020303. EDN: BJKDQB.
18. Schirmeier H., Borchert C., Spinczyk O. Avoiding pitfalls in fault-injection based comparison of program susceptibility to soft errors / Proceedings of the International Conference on Dependable Systems and Networks (DSN). – 2015. – P. 319–330. DOI: 10.1109/DSN.2015.35.
19. Wang H., Wong N., Chen T.-Y., Wesel R.D. Using dynamic allocation of write voltage to extend flash memory lifetime // IEEE Transactions on Communications. – 2016. – V. 64, no. 11. – P. 4474–4486. DOI: 10.48550/arXiv.1609.01816. EDN: WEVKYP.
20. Отзывы автомобилей: рейтинг крупнейших отзывных кампаний в истории. URL: https://www.drom.ru/info/misc/55889.html (дата обращения: 13.06.2025).
Рецензия
Для цитирования:
Ломовцев А.Д. Выявление и предотвращение отказов памяти микроконтроллера для повышения надёжности встраиваемого программного обеспечения в автомобилях. Труды НАМИ. 2025;(4):112-123. EDN: FQGALP
For citation:
Lomovtsev A.D. Detection and prevention of microcontroller memory failures to improve reliability of automotive embedded software. Trudy NAMI. 2025;(4):112-123. (In Russ.) EDN: FQGALP
Просмотров:
147
JATS XML
Послать статью по эл. почте 
