【導讀】移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)日(ri)益(yi)增(zeng)多(duo)，覆(fu)蓋(gai)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)到(dao)服(fu)務(wu)型(xing)機(ji)器(qi)人(ren)等(deng)領(ling)域(yu)。保(bao)障(zhang)移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)操(cao)作(zuo)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)承(cheng)載(zai)的(de)任(ren)務(wu)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)
，且(qie)運(yun)行(xing)環(huan)境(jing)不(bu)可(ke)控(kong)。

移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)應(ying)用(yong)場(chang)景(jing)日(ri)益(yi)增(zeng)多(duo)，覆(fu)蓋(gai)工(gong)業(ye)自(zi)動(dong)化(hua)到(dao)服(fu)務(wu)型(xing)機(ji)器(qi)人(ren)等(deng)領(ling)域(yu)。保(bao)障(zhang)移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)操(cao)作(zuo)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)至(zhi)關(guan)重(zhong)要(yao)
，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)承(cheng)載(zai)的(de)任(ren)務(wu)更(geng)加(jia)複(fu)雜(za)，且(qie)運(yun)行(xing)環(huan)境(jing)不(bu)可(ke)控(kong)。

恩智浦新一代MCX係列微控製器助力應對機器人安全挑戰。MCX MCU基於高性能Arm®Cortex®-M33內核

，具有先進的錯誤檢測和糾正功能，非常適合開發對可靠性和安全性要求極高的移動機器人。

移動機器人常見的可靠性和安全問題

移動機器人搭載的電子係統允許機器人感知周圍環境
、進行智能決策，並精確控製自身的動作。然而，移動機器人在執行任務時可能會麵臨極端溫度
、zhendonghedianciganraodengduozhongtiaozhan，suizheshijiandetuiyi，zhexieyaliyuanhuidaozhijiqirendeneicunchuxiancuowuhesunhuai。kaolvdaoyidongjiqirenyuqishiyongshoumingjiaochang，quebaodianzizujianchangqidekekaoxingzhiguanzhongyao。

工業機械臂

移yi動dong機ji器qi人ren的de內nei存cun錯cuo誤wu可ke能neng導dao致zhi各ge種zhong可ke靠kao性xing和he安an全quan性xing問wen題ti。機ji器qi人ren控kong製zhi固gu件jian中zhong的de位wei翻fan轉zhuan也ye可ke能neng導dao致zhi執zhi行xing錯cuo誤wu的de指zhi令ling，進jin而er引yin發fa意yi外wai行xing為wei。傳chuan感gan器qi數shu據ju損sun壞huai
，可ke能neng導dao致zhi解jie讀du錯cuo誤wu，讓rang機ji器qi人ren做zuo出chu錯cuo誤wu的de決jue策ce。電dian機ji控kong製zhi出chu錯cuo可ke能neng會hui導dao致zhi機ji器qi人ren進jin行xing計ji劃hua之zhi外wai的de運yun動dong，或huo者zhe對dui機ji器qi人ren本ben身shen或huo其qi周zhou圍wei環huan境jing造zao成cheng損sun害hai。

在(zai)安(an)全(quan)關(guan)鍵(jian)應(ying)用(yong)中(zhong)，例(li)如(ru)在(zai)人(ren)類(lei)周(zhou)圍(wei)工(gong)作(zuo)的(de)移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)，此(ci)類(lei)故(gu)障(zhang)可(ke)能(neng)帶(dai)來(lai)嚴(yan)重(zhong)的(de)後(hou)果(guo)。為(wei)了(le)確(que)保(bao)移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)的(de)操(cao)作(zuo)安(an)全(quan)可(ke)靠(kao)
，必(bi)須(xu)采(cai)取(qu)嚴(yan)密(mi)措(cuo)施(shi)規(gui)避(bi)內(nei)存(cun)錯(cuo)誤(wu)。

利用邊緣處理實現實時決策並增強自主性。了解恩智浦移動機器人解決方案。

MCX麵向閃存和RAM的糾錯功能

恩智浦MCX A係列微控製器包含幾個關鍵功能，可用於檢測和糾正內存錯誤。MCX A內置了高達128KB的閃存，具有糾錯碼(ECC)功能(MCX A參考手冊，第4.5節)。MCX N係列閃存最高達2MB，帶有ECC功能。閃存的每個128位字包含額外的9位ECC數據。

ECC是指在每個數據字旁邊存儲額外冗餘位的技術。每次數據讀取時，額外冗餘位將重新生成ECC位，並與原先存儲的ECC進行比較，從而驗證數據的完整性。如果重新生成的ECC位與存儲的ECC位不匹配，則意味著存在錯誤，ECC能夠糾正該錯誤。單個比特出錯時
，ECC能確定具體的出錯比特。但出現雙比特錯誤時
，ECC隻能檢測，不能糾正。

移動機器人示例

如果微控製器檢測到ECC錯誤
，則係統控製器(SYSCON)模塊會生成總線故障或使用中斷來處理該錯誤。靈活的故障處理能力允許開發人員根據自己的具體應用自定義處理方式。

MCX A還提供32KB的片上SRAM
，其中有一個8KB的塊(RAMA0)具有ECC功能
，能夠進行單錯誤糾正和雙錯誤檢測(SEC-DED——MCX A參考手冊

，第9.1.2節)。當配置為ECC時
，MCX N係列提供高達416KB的RAM，在VBAT模式下，其中的32KB RAM可以保持數據不丟失。該功能可保護關鍵的運行時數據，如傳感器輸入和算法狀態變量。微控製器中部署了一個錯誤報告模塊(ERM)，可提供全麵的錯誤報告和控製功能。ERM從ECC邏輯捕獲並記錄錯誤事件，為監測內存子係統的健康狀況提供清晰的視圖。開發人員可以利用錯誤信息進行診斷和預測性維護。

錯誤注入模塊(EIM)在讀取具有ECC功能的RAM時具有注入錯誤的能力
，可實現自我診斷。這種自檢功能允許開發人員進行定期自檢
，確保微控製器的可靠運行。

除了ECC之外，MCX A係列還包括一個內存塊檢查器(MBC)
，為不同內存區域的讀、寫和執行權限提供運行時安全控製(MCX A參考手冊，第45.1節)。通過定義內存訪問策略
，MBC可以防止非法的內存訪問。

MCX糾錯技術如何提升機器人的可靠性

MCX的多種糾錯功能相互配合，共同提升移動機器人的可靠性與安全性。通過自動糾正閃存中的單比特錯誤，MCX能夠保持機器人控製固件的完整性。這種完整性可防範機器人執行可能引發非預期行為的錯誤控製邏輯。

此外，MCX還hai具ju備bei檢jian測ce雙shuang比bi特te錯cuo誤wu的de能neng力li
，這zhe一yi功gong能neng對dui於yu機ji器qi人ren的de安an全quan運yun行xing和he可ke靠kao性xing至zhi關guan重zhong要yao。盡jin管guan雙shuang比bi特te錯cuo誤wu無wu法fa被bei糾jiu正zheng，但dan其qi檢jian測ce機ji製zhi有you助zhu於yu防fang止zhi使shi用yong可ke能neng損sun壞huai的de指zhi令ling或huo數shu據ju。一yi旦dan發fa現xian雙shuang比bi特te錯cuo誤wu
，機ji器qi人ren便bian能neng夠gou平ping穩wen過guo渡du到dao安an全quan狀zhuang態tai，有you效xiao避bi免mian可ke能neng的de危wei險xian或huo故gu障zhang。

MCX的ECC將其內存保護功能擴展到閃存以外的SRAM。MCX A的8KB RAMA0 SRAM塊集成了ECC功能，而MCX N可以將RAMG和RAMH存儲塊重新用於ECC校正
，提供高達416KB的ECC RAM存儲空間。ECC RAM支持對運行時數據進行單比特糾錯和雙比特錯誤檢測。該功能可保護關鍵數據，如傳感器讀數、控製輸出和中間算法變量


，免受可能導致機器人感知
、規劃和控製邏輯不一致的單比特錯誤。通過保持這些運行時數據的完整性，MCX的SRAM ECC有助於確保機器人在態勢感知和決策製定過程中的精準性和可靠性。MCX N還提供了高達32KB的ECC RAM
，在VBAT模式下可保留數據，即便在低功耗狀態亦能確保關鍵信息的安全。

MBC通tong過guo采cai取qu內nei存cun保bao護hu策ce略lve提ti供gong額e外wai的de安an全quan層ceng。它ta可ke以yi阻zu止zhi非fei法fa的de內nei存cun訪fang問wen

，有you助zhu於yu抑yi製zhi可ke能neng的de故gu障zhang發fa生sheng
，並bing防fang止zhi因yin故gu障zhang導dao致zhi機ji器qi人ren的de行xing為wei不bu受shou控kong製zhi。

最後，ERM支(zhi)持(chi)基(ji)於(yu)數(shu)據(ju)驅(qu)動(dong)的(de)機(ji)器(qi)人(ren)維(wei)護(hu)。它(ta)能(neng)夠(gou)記(ji)錄(lu)內(nei)存(cun)錯(cuo)誤(wu)事(shi)件(jian)，實(shi)現(xian)機(ji)器(qi)人(ren)電(dian)子(zi)組(zu)件(jian)的(de)健(jian)康(kang)狀(zhuang)態(tai)監(jian)測(ce)。糾(jiu)正(zheng)錯(cuo)誤(wu)的(de)頻(pin)率(lv)增(zeng)加(jia)可(ke)能(neng)表(biao)明(ming)即(ji)將(jiang)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，機(ji)器(qi)人(ren)可(ke)得(de)到(dao)主(zhu)動(dong)維(wei)護(hu)。

應用場景示例

以在工業環境中工作的移動服務機器人為例。機器人必須自主導航，在執行任務時避開障礙物和人。

擴展板移動服務機器人

然而，工業環境可能具有挑戰性，設備會產生電磁幹擾(EMI)。這些幹擾隨時間累積，可能會在機器人的內存中引發比特錯誤。

MCX的ECC將檢測並糾正由EMI引起的任何單比特錯誤，確保機器人正確執行其控製邏輯。麵對更為嚴重的雙比特錯誤，MCX也能夠及時發現並阻止使用受損的數據，從而使機器人能夠安全地進入關斷狀態。

在這些事件中，MCX的ERM將記錄發生的錯誤。維護人員可以監測ERM日誌，觀察任何潛在故障的跡象。通過主動維護機器人，可以最大限度地減少停機時間
，同時提高安全性。

MCUXpresso Developer Experience (MCUXpresso開發人員體驗)

恩智浦提供了低成本的FRDM開發平台

，可使用MCX快速進行原型設計。FRDM開發板具有標準規格和接頭，便於連接MCU的輸入/輸出端口

，並內置了MCU-Link調試器，帶有USB-C線纜。

恩智浦的GitHub 還允許訪問應用示例
，可以使用應用代碼中心門戶 (ACH)訪問這些示例。MCUXpresso IDE和MCUXpresso for VS Code內置了ACH瀏覽功能
，開發人員可以輕鬆搜索可用的演示和示例
，並在直接加載項目使用之前按設備、應用技術或外設/功能進行篩選。

擴展板中心 (EBH)是NXP SDK Builder網站的擴展，開發人員可以在其中找到恩智浦及其合作夥伴提供的一係列附加板

，以擴展所選評估板的功能。 gaizhongxintigongzhiguandeshaixuangongneng，kekuaisuzhazhaobankahekeyongdezhichiruanjian。kaifarenyuankeyijiangtamendebanyubutongleixingdekuozhanbanpeidui

，yipinggutedingyonglihuoyingyongchengxubingjinxingkuaisuyuanxingsheji。

恩智浦賦能安全可靠的移動機器人

移(yi)動(dong)機(ji)器(qi)人(ren)自(zi)動(dong)化(hua)程(cheng)度(du)日(ri)益(yi)提(ti)高(gao)
，確(que)保(bao)其(qi)操(cao)作(zuo)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)變(bian)得(de)尤(you)為(wei)關(guan)鍵(jian)。如(ru)果(guo)忽(hu)視(shi)這(zhe)一(yi)點(dian)

，複(fu)雜(za)的(de)操(cao)作(zuo)環(huan)境(jing)所(suo)引(yin)發(fa)的(de)內(nei)存(cun)錯(cuo)誤(wu)可(ke)能(neng)會(hui)導(dao)致(zhi)機(ji)器(qi)人(ren)出(chu)現(xian)預(yu)期(qi)外(wai)的(de)行(xing)為(wei)。

恩智浦的MCX係列微控製器具有糾錯功能

，可滿足對可靠性有著嚴格要求的機器人。MCX係列不僅提供了ECC保護的閃存和SRAM，還包括了運行時內存訪問控製和錯誤事件的日誌記錄
，為內存錯誤構建了多重防護屏障。

對於致力於提升移動機器人可靠性和安全性的設計人員來說，恩智浦MCX值得考慮。恩智浦MCX具有先進的架構和全麵的功能集，為開發可靠的自動機器人提供強大平台。

（來源：恩智浦半導體，作者：Altaf Hussain，運輸與移動細分市場市場總監）

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