Семенюк Валерий Александрович – магистр по направлению "Инфокоммуникационные технологии и системы связи" (2022), аспирант кафедры телевидения и управления
пр. Ленина, д. 40, Томск, 634050
Valerii A. Semeniuk, Master's degree in "Infocommunication Technologies and Communication Systems" (2022), Postgraduate student of the Department of Television and Control Systems
40, Lenin Ave., Tomsk 634050
Комнатнов Максим Евгеньевич – кандидат технических наук (2016), доцент (2017) кафедры телевидения и управления
пр. Ленина, д. 40, Томск, 634050
Maxim E. Komnatnov, Cand. Sci. (Eng.) (2016), Associate Professor (2017) of the Department of Television and Management
40, Lenin Ave., Tomsk 634050
Введение. Традиционные подходы к оценке помехоустойчивости интегральных схем (ИС) сфокусированы на анализе сигналов, создаваемых на их выводах. Подобный подход не позволяет учесть возможное нарушение работы внутренних функциональных блоков ИС типа микроконтроллер (МК). В условиях эксплуатации МК подвергается воздействию внешних электромагнитных помех (ЭМП), способных нарушить его работу за счет изменения данных в памяти МК, что повышает риск отказа устройства в целом. Поэтому актуальна разработка новых методик для оценки помехоустойчивости МК, позволяющих локализовать места, уязвимые к воздействию ЭМП.
Цель работы. Разработка методики для комплексной оценки помехоустойчивости МК, включающей анализ генерируемых сигналов МК и оценку корректности работы его электрически стираемого программируемого постоянного запоминающего устройства (ПЗУ) при воздействии ЭМП в ТЕМ-камере.
Материалы и методы. Описаны методика оценки помехоустойчивости МК к воздействию ЭМП в ТЕМ-камере, включающая анализ генерируемых сигналов на выводах МК, и алгоритм проверки целостности данных в ПЗУ. Методика позволяет локализовать изменения в памяти МК с использованием алгоритма проверки контрольных сумм.
Результаты. Экспериментальная оценка помехоустойчивости сигналов на выводах ИС показала отклонения амплитуды, фазы и частоты сигнала с широтно-импульсной модуляцией в 33, 35 и 93 % относительно исходных значений. Зафиксированы изменения в памяти МК при тактовой частоте 72 МГц и внешнем воздействии с уровнем 25 дБм на частотах 72 и 144 МГц. На частоте 72 МГц зарегистрировано изменение 40 % адресного пространства основной программы, при этом данные, записанные в ПЗУ, остались неизменными. Воздействие на частоте 144 МГц привело к изменению 42.68 % адресного пространства основной программы и практически полному стиранию записанных данных в ПЗУ. Установлено, что большинство изменений в ПЗУ наблюдается на основной и кратной ей частотах тактирования МК.
Заключение. Предложенная методика может быть эффективно использована при оценке помехоустойчивости различных МК в ТЕМ-камере.
Introduction. Conventional approaches to evaluating the electromagnetic interference (EMI) immunity of integrated circuits (ICs) focus on analyzing signals generated at their outputs. However, such methods fail to account for potential malfunctions in internal functional blocks, such as microcontrollers (MCUs). During operation, MCUs are exposed to external EMI, which can disrupt their functionality by altering data stored in their flashmemory, thereby increasing the risk of overall device failure. Consequently, there is a critical need to develop new methodologies for assessing MCU susceptibility and identifying EMI-vulnerable flash-memory locations.
Aim. To develop a comprehensive methodology for evaluating MCU susceptibility, encompassing analysis of generated signals and verification of flash-memory data integrity under EMI exposure in a TEM cell.
Materials and methods. A methodology for assessing MCU susceptibility in a TEM cell is described, including analysis of output signals and a data integrity verification algorithm for flash-memory. The approach localizes memory alterations using a checksum verification procedure.
Results. Experimental evaluation of IC signal susceptibility revealed deviations in the amplitude of the pulse-width modulated (PWM) signals, phase, and frequency of 33, 35, and 93 %, respectively, relative to baseline values. Flash-memory data corruption was observed at a clock frequency of 72 MHz under external EMI at 25 dBm (72 and 144 MHz). At 72 MHz, 40 % of the address space of the main program was modified, although the flash-memory retained its stored data. Exposure at 144 MHz altered 42.68 % of the address space and caused near-complete erasure of flash-memory data. Most flash-memory modifications occurred at the MCU’s fun-damental clock frequency and its harmonics.
Conclusion. The proposed TEM cell-based methodology for MCU susceptibility assessment, including flashmemory integrity testing, can be effectively applied to evaluate diverse MCUs.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.