🔐 冗余·容错设计

功能安全硬件架构 · 30章 完整目录
🧑‍🎓 风格 · 明亮友好
1
功能安全概述 IEC 61508
什么是功能安全？发展历史与行业标准（IEC 61508、ISO 26262）。
2
硬件冗余基础 MooN
冗余基本概念（N版冗余、MooN架构）、收益与代价。
3
容错设计原理 故障·错误·失效
故障、错误与失效的区别；容错四大属性（可用性、可靠性、安全性、可维护性）。
4
1oo1架构 单通道
单通道架构详解、失效模式分析、适用场景与局限性。
5
1oo2架构 双通道互锁
双通道互锁架构、诊断覆盖率提升、共因失效（CCF）应对。
6
2oo2架构 双通道表决
双通道表决架构、安全性与可用性权衡、典型应用（航空飞控）。
7
2oo3架构 三取二
三取二表决架构、高可用性与高安全性平衡、核电与铁路信号。
8
1oo2D架构 带诊断
带诊断的双通道架构、诊断测试间隔、SIL等级提升。
9
MooN通用模型 数学建模
MooN系统数学建模、可靠度计算、表决逻辑实现。
10
共因失效(CCF)分析 β因子
CCF来源（设计、环境、人为）、β因子模型、缓解策略（多样性、物理隔离）。
11
诊断覆盖率(DC) SIL关联
诊断覆盖率定义、如何计算DC、DC与SIL等级的关系。
12
安全失效分数(SFF) IEC 61508
SFF计算方法、IEC 61508要求、硬件故障裕度（HFT）。
13
随机失效与系统失效 FIT/MTBF
随机硬件失效量化（FIT、MTBF）、系统失效避免（流程与评审）。
14
故障注入测试 硬件/软件
故障注入目的与方法（硬件注入、软件注入）、在冗余架构验证中的应用。
15
看门狗与监控电路 窗口看门狗
外部看门狗、窗口看门狗、功能安全看门狗（TMS570 DWD）。
16
双核锁步(Lockstep) TC3xx
锁步技术原理、延迟锁步与紧锁步、汽车MCU应用（Infineon TC3xx）。
17
多核异构冗余 ARM+DSP+FPGA
异构冗余优势（避免共因失效）、典型架构、同步与通信机制。
18
总线冗余设计 CAN / 以太网
CAN/CAN-FD冗余、以太网冗余（MRP、PRP）、FlexRay冗余。
19
电源冗余设计 双电源OR-ing
双电源输入、电源轨道OR-ing、电源监控与故障切换。
20
时钟冗余设计 双时钟源
双时钟源、时钟监控、无缝切换技术。
21
存储冗余设计 ECC / RAID
ECC内存、CRC校验、RAID技术（非易失存储）。
22
通信协议容错 CRC·海明码
CRC、海明码、重传机制、序列号与超时。
23
安全机制与故障响应 降级模式
故障检测、隔离、恢复、降级模式。
24
SIL与ASIL SIL1-4 / ASIL A-D
SIL1-4与ASIL A-D划分、硬件架构约束、量化目标。
25
FMEDA 失效模式诊断
FMEDA流程、失效率分配、诊断措施评估。
26
FTA故障树分析 定性/定量
FTA构建、定性分析与定量分析、在冗余设计中的应用。
27
冗余系统可靠性建模 k/n模型
串联模型、并联模型、k/n模型、马尔可夫模型。
28
安全性与可用性权衡 架构选择
安全性与可用性矛盾、如何根据应用场景选择架构。
29
案例：汽车制动ESC 传感器/ECU冗余
传感器冗余、ECU冗余、执行器冗余。
30
案例：工业安全PLC CPU/I/O冗余
CPU冗余、I/O冗余、通信冗余、电源冗余。
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