IEC61508功能安全解决方案

功能安全系统示例

下图显示了电机控制，网络控制和功能安全的系统配置示例。

图 1：在功能安全部分中使用 RX 或 RA MCU

图像

图 2：在功能安全部分中使用 RZ MPU

图像

• 自检软件套件
• SIL3 系统软件套件
• 安全网络解决方案（FSoE，PROFIsafe，CIP Safety）
• 参考文档
• 参考硬件板
• IEC61508 认证编译器

解决方案简介

自检软件套件 [RA/RX/RZ]

自检软件套件提供了适用于微控制器的自诊断软件库和一份完整的安全手册。 此套件已通过德国 TÜV Rheinland Industrie Service GmbH 的 IEC61508 SIL3 认证。 为了进行安全的系统开发，开发人员可以从安全手册中选择他们所需的信息，并使用自诊断软件库来减轻微控制器级开发的负担，从而符合功能安全要求。

自检软件套件中包括诊断CPU，内部ROM和内部RAM的永久性故障。 有关其他模块的永久故障诊断，请参考参考文档。 另外，请参考参考文档以进行瞬时故障诊断。

图像

图像

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测试时间

启动时间，启动后的间隔执行

测试条件运行

全部执行或分部执行

开发工具（C 编译器）

瑞萨 CC-RX 功能安全编译器

RX FS 的 IAR Embedded Workbench^®

Arm FS 的 IAR Embedded Workbench^®

系列		编译器	目录	证书
RX100系列*1		CC-RX 编译器 V2.03.00*14	图像 IEC61508 认证软件 自诊断软件库 安全手册 用户指南 IEC61508 认证文档	RX100*14
		CC-RX 编译器 V3.01.00*15		RX 系列*15
		IAR-EWRX 编译器 V3.10.5*14		RX100*14
RX200系列*2		CC-RX 编译器 V3.01.000*16		RX 系列*16
		IAR-EWRX 编译器 V4.14.20*17		RX200*17
RX600系列*3		CC-RX 编译器 V3.01.000*18		RX 系列*18
		IAR-EWRX 编译器 V4.14.20*19		RX600*19
RX700系列*4		CC-RX 编译器 V3.01.00		RX 系列
		IAR-EWRX 编译器 V4.14.2		RX700
Cortex-M85	RA8系列*5	IAR-EWARM FS V9.50.3		RA (CM85)
Cortex-M4	RA6系列*6 RA4系列*7	IAR-EWARM V8.22.3		RA (CM4)
Cortex-M33	RA6系列*8 RA4系列*9	IAR-EWARM FS V8.50.10*20 IAR-EWARM FS V9.20.3*21 IAR-EWARM FS V9.50.3*22		RA (CM23, 33)
Cortex-M23	RA2系列*10 RA0系列*11
Cortex-R52	RZ/T系列*12 RZ/N系列*13	IAR-EWARM FS V9.20.3		RZ (CR52)

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SIL3 系统软件套件 [RX/RZ]

SIL3 系统软件套件提供功能安全平台软件、安全手册和用户指南，以及通过德国 TÜV Rheinland Industrie Service GmbH 认证的 IEC61508 SIL3 证书和检测报告。

此外，还包含用于评估功能安全平台软件在 PC 上运行的配置工具，以及助力开发的软件开发手册。

此软件包所含功能安全平台软件的主要功能：

• 在构建冗余的双安全 MCU/MPU 系统时，执行 MCU/MPU 自诊断和交叉监控，显著减少了开发时间和开发负担。
• 执行用户应用程序软件控制。
• 安全与非安全应用软件之间的软件分区功能简化了重新认证流程，让安全软件和非安全软件能够共存。
• 可在两个具有不同时钟源的 MCU/MPU 上实现同步处理。

*不包含在评估版的 SIL3 系统软件套件中。

图像

产品群组	编译器	商业版本*2	目录		证书
RX72M RX72T RX72N RX71M RX671*1 RX660*1 RX66T RX66N RX651/RX65N RX64M RX26T*1 RX24U RX24T RX230/RX231 RX23T RX23W RX23E-A RX23E-B*1	CC-RX 编译器 V3.01.00	RTK0EF0061F22002SJ *3	图像 商业版本 IEC61508 认证软件 功能安全平台软件 安全手册 用户指南 IEC61508 认证文档 软件开发手册 配置工具和手册	评估版本 功能安全平台软件 安全手册 用户指南 软件开发者手册 配置工具和手册 用于信息输出应用的 PC 工具	RXv2 内核, RXv3 内核
	IAR-EWRX 编译器 V4.14.2	RTK0EF0062F22002SJ *3
RZ/T2M	IAR-EWARM FS V9.20.3	RTK0EF0103F21001SJ			RZ/T2M
RZ/T2M (并行使用版本)		RTK0EF0153F21001SJ			RZ/T2M (并行使用版本)
RZ/T2L RZ/N2L		RTK0EF0154F21001SJ			RZ/T2L, N2L

*1：仅兼容 CC-RX 编译器版本。
*2：商业版本需要许可协议。 请联系销售人员进行购买。
*3：SIL3 系统软件套件为每个 MCU/MPU 产品群组提供不同程序。 请指定 MCU/MPU 产品群组并获取该组对应的 SIL3 系统软件套件。

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安全网络解决方案

瑞萨电子提供可与 SIL3 系统软件套件配套使用的安全网络解决方案。

1. FSoE 应用软件套件^*1  [RX/RZ]
   可在 EtherCAT 从设备^*2上启用 FSoE 功能。
   • 应用控制部分
     • FSoE 从站状态管理和数据流控制
     • 与其他用户的应用程序进行数据传输/接收控制
     • 与双 MCU/MPU 交换 FSoE 数据
     • FSoE 应用软件本身的运行诊断
   • 协议栈部分
     • 输入安全 PDU 的诊断和安全数据的提取（PDU：协议数据单元）
     • 输入安全数据的 CRC 计算以及生成用于返回的安全PDU
2. PROFIsafe 应用软件套件^*3  [RX/RZ]
   用于在 PROFINET 从设备^*2上实现 PROFIsafe 功能的软件。
   • 应用控制部分
     • PROFIsafe 从站状态管理和数据流控制
     • 与其他用户的应用程序进行数据传输/接收控制
     • 在双 MCU/MPU 之间交换 PROFIsafe 数据
     • PROFIsafe 应用程序的自操作诊断
3. CIP Safety 应用软件套件^*4  [RX/RZ]
   可在 EtherNet/IP 从设备^*2上启用 CIP Safety 功能。
   • 应用控制部分
     • CIP Safety 目标器件状态管理和数据流控制
     • 与其他用户的应用程序进行数据传输/接收控制
     • 与双 MCU/MPU 交换 CIP Safety 数据
     • CIP Safety 应用软件本身的运行诊断
   • 协议栈部分
     • 输入安全 PDU 的诊断和安全数据的提取（PDU：协议数据单元）
     • 输入安全数据的 CRC 计算以及生成用于返回的安全PDU

*1：要使用该解决方案，您必须是 ETG 的成员。

*2：对于 EtherCAT，PROFINET，EtherNet/IP 从设备，请访问工业以太网和现场总线页面。

*3：要使用该解决方案，您必须已从西门子（Siemens）购买 PROFIsafe 驱动程序。

*4: 要使用该解决方案，您必须是 ODVA 的成员。

图像

FSoE 应用软件套件

产品群组	编译器	商业版本*2	目录		证书
RX72M RX72T RX72N RX71M RX671*1 RX660*1 RX66T RX66N RX651/RX65N RX64M RX26T*1 RX24U RX24T RX230/RX231 RX23T RX23W RX23E-A RX23E-B*1	CC-RX 编译器 V3.01.00	RTK0EF0080F21001SJ	图像 商业版本 FSoE 应用软件 安全手册 用户指南 IEC61508 认证文档 软件开发者手册*3: 网络通信 IC 接口 数据 I/O 接口 软件开发者手册	评估版本 FSoE 应用软件 安全手册 用户指南 软件开发者手册*3: 网络通信 IC 接口 数据 I/O 接口 软件开发者手册	RXv2 内核, RXv3 内核
	IAR-EWRX 编译器 V4.14.2	RTK0EF0081F21001SJ
RZ/T2M RZ/T2L RZ/N2L	IAR-EWARM FS V9.20.3	RTK0EF0129F21001SJ			CR52

请确保您为 ETG 的成员。
*1：仅兼容 CC-RX 编译器版本。
*2：商业版本需要许可协议。 请联系销售人员进行购买。
*3：绑定了两个用于检查 FSoE 应用程序软件运行情况的样例应用程序。

• 网络通信 IC 接口：适用于网络通信 IC 与 RX MCU/RZ MPU 数据交换
• 数据 I/O 接口：适用于输入/输出安全数据

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PROFIsafe 应用软件套件

产品群组	编译器	商业版本*2	目录		证书
RX72M RX72T RX72N RX71M RX671*1 RX660*1 RX66T RX66N RX651/RX65N RX64M RX26T*1 RX24U RX24T RX230/RX231 RX23T RX23W RX23E-A RX23E-B*1	CC-RX 编译器 V3.01.00	RTK0EF0100F21001SJ	图像 商业版本 PROFIsafe 应用软件 安全手册 用户指南 IEC61508 认证文档 软件开发者手册*3: 网络通信 IC 接口 数据 I/O 接口 软件开发者手册 未绑定*4：PROFIsafe 通信控制驱动器	评估版本 PROFIsafe 应用软件 安全手册 用户指南 软件开发者手册*3: 网络通信 IC 接口 数据 I/O 接口 软件开发者手册 未绑定*4：PROFIsafe 通信控制驱动器	RXv2 内核, RXv3 内核
	IAR-EWRX 编译器 V4.14.2	RTK0EF0101F21001SJ
RZ/T2M*5 RZ/T2L RZ/N2L	IAR-EWARM FS V9.20.3	RTK0EF0172F21001SJ			CR52

请注意，您需要先从西门子购买 PROFIsafe 驱动器。 请参阅*4.
*1：仅兼容 CC-RX 编译器版本。
*2：商业版本需要许可协议。 请联系销售人员进行购买。
*3：绑定了两个用于检查 PROFIsafe 应用程序软件运行情况的样例应用程序。

• 网络通信 IC 接口：适用于网络通信 IC 与 RX MCU/RZ MPU 数据交换
• 数据 I/O 接口：适用于输入/输出安全数据

*4：请从西门子购买并使用以下软件。

• 用于 RX：PROFIsafe Driver V2.2.2 for F-Slaves，包含在带 PROFIsafeprofile V2.6 MU1 的 PROFIsafe 入门套件 V3.5 中。
• 用于 RZ：PROFIsafe Driver V2.2.3 for F-Slaves，包含在带 PROFIsafeprofile V2.6 MU1 的 PROFIsafe 入门套件 V3.5.2 中。

*5：请与并行使用 SIL3 系统软件套件组合使用。

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CIP Safety 应用软件套件

产品群组	编译器	商业版本*1	目录		证书
RX72M RX72T RX72N RX71M RX671 RX660 RX66T RX66N RX651/RX65N RX64M RX26T RX24U RX24T RX230/RX231 RX23T RX23W RX23E-A RX23E-B	CC-RX 编译器 V3.01.00	RTK0EF0147F21001SJ	图像 商业版本 CIP Safety 应用软件 安全手册 用户指南 IEC61508 认证文档 软件开发者手册*2: 网络通信 IC 接口 数据 I/O 接口 软件开发者手册	评估版本 CIP Safety 应用软件 安全手册 用户指南 软件开发者手册*2: 网络通信 IC 接口 数据 I/O 接口 软件开发者手册	RXv2 内核, RXv3 内核
RZ/T2M RZ/T2L RZ/N2L	IAR-EWARM FS V9.20.3	RTK0EF0173F21001SJ			CR52

请确保您为 ODVA 的成员。

*1：商业版本需要许可协议。 请联系销售人员进行购买。
*2：绑定了两个用于检查 CIP Safety 应用程序软件运行情况的样例应用程序。

• 网络通信 IC 接口：适用于网络通信 IC 与 RX MCU/RZ MPU 数据交换
• 数据 I/O 接口：适用于输入/输出安全数据

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参考文档

参考文档为一组文档，其中提供了认证文档的制作指南和功能安全系统的设计技巧。

1. 如何编写获得功能安全标准 IEC61508 认证所需的文件。
2. 开发功能安全设备所需的专有技术。

内容分为五类，其中包含各种文档

1. 电机控制系统文档
2. 概念阶段文档
3. 安全验证文档
4. MCU 内部诊断文档
5. MCU 外部诊断文档

图像

*1：本文档解释了处理功能安全的技术方法，因此本文档不依赖于 MCU 或编译器。
*2：商业版本需要许可协议。 请联系销售人员进行购买。

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参考硬件板 [RX]

工业自动化功能安全参考板以瑞萨在安全系统规范及其实施方面的经验为基础进行构建，源自双微控制器系统的详细设计、安全分析和诊断。 客户可以此参考板为模板，缩短系统开发时间。

由于每个 MCU 的终端均连接在参考板两端，因此客户可以扩展该板规格以匹配产品规格。

• 通过与网络通信板的连接，客户可以构建具有安全网络连接性的软件开发环境。
• 添加电机驱动控制器板时，客户可以为电机驱动系统构建具有安全网络连通性的软件开发环境。

图像

适用于 RX72N-RX72N

图像

适用于 RX71M-RX651

图像

适用于 RX111-RX111

IEC61508 认证编译器

在功能安全系统中构建软件时，必须证明编译器生成的代码是有效的。 Renesas 提供 IEC 61508 认证的 C 编译器，用于实现功能安全。

也可以使用由TU V-SUD认证的IAR Embedded Workbench。

产品名称	目录
RX 系列的 C/C++ 编译器程序包	图像 编译器组件：CC-RX 编译器 V2.03.00 和 V3.01.00 经过 IEC 61508 SIL3 认证
RX 编译器的 IEC 61508 认证套件 V3.01.00: RTCRX0000TC03ZNR V2.03.00: RTCRX0000TC02ZNR	TÜV Rheinland 已为 RX 系列 V2.03.00 和 V3.01.00 的 C/C++ 编译器颁发的 IEC 61508 证书 安全手册等