代码收藏家 MCU锁步核技术在功能安全领域的应用解析：核心技术及真实案例探讨
随着智能汽车的发展，整车对功能安全的要求越来越高。特别是像电动助力转向（EPS）、制动控制系统、气囊控制器这类对“出错零容忍”的系统，已经广泛采用一种重要的安全架构——锁步核（Lockstep Core）。
今天我们就来深入了解：
什么是锁步核？
它解决了什么问题？
为什么它在汽车领域越来越受欢迎？
实际应用中有哪些典型方案？
什么是锁步核（Lockstep Core）
锁步核（Lockstep Core）是指两个（或多个）CPU核心以完全相同的时钟和输入同步运行，在每个时钟周期内执行相同的指令，并实时比较它们的输出结果。如果结果不一致，系统就能立刻检测到故障。将两个 CPU 内核配置为“锁步”模式是实现高水平诊断覆盖率（即检测错误情况发生的能力）的传统方法。其原理非常简单。每个内核将数据输入到比较器逻辑块中，并执行完全相同的代码。比较器逻辑逐个周期地比较输出，只要结果相等，就表示一切正常。如果结果存在差异，则可能表示存在故障，需要进行调查或采取措施。最终的操作由系统开发人员定义，并取决于具体系统。操作可能很简单，例如重新启动或重新检查错误情况是否在给定的一段时间后仍然存在。这种锁步模式在设计上是固定的，因此缺乏灵活性，因此应用程序实际上使用了两个内核，但只能达到单内核的性能。
类型通常有：
为什么汽车系统越来越多使用锁步核？
-
满足 ISO 26262 的功能安全等级
-
降低系统复杂度与成本
-
提升系统反应速度与可靠性
应用领域
🚗 汽车领域应用
1. 电动助力转向（EPS）系统
锁步核MCU：Infineon AURIX（如 TC3xx 系列）
为什么用锁步核？
作用：
2. 安全气囊控制器
锁步核MCU：NXP S32K3 系列
需求：
锁步方案优势：
3. 制动系统（Brake Control Module）
锁步核MCU：TI TMS570 系列（ARM Cortex-R5 Lockstep）
要求：
实现方式：
🏭 工业自动化应用
4. 工业机器人安全控制器
锁步核MCU：Infineon AURIX 或 TI Hercules 系列
应用内容：
理由：
5. 电梯控制系统
锁步核MCU：Renesas RH850/P1x 系列
需求点：
🏥 医疗设备应用
6. 呼吸机控制器
锁步核MCU：TI TMS570 或 NXP S32K3
需求：
这些方案大多选用支持锁步模式的MCU，比如：
作者：小昭debug嵌入式
