恩智浦S32汽車平臺推新,新增了具備安全MCU確定行為特性的全新類別實時處理器,提供出色的千兆級主頻、多應(yīng)用隔離支持和存儲器擴展功能。全新的16nmS32Z和S32E實時處理器系列適用于為軟件定義汽車提供跨域功能的安全集成。
S32平臺的擴展意義重大,允許恩智浦客戶在其新的汽車架構(gòu)中利用該平臺的共性和優(yōu)勢,如Arm? Cortex?處理器內(nèi)核、集成硬件安全引擎(HSE)、ISO 26262 ASIL D功能安全支持和通用軟件開發(fā)環(huán)境以及面向應(yīng)用的處理器系列。S32G汽車網(wǎng)絡(luò)處理器適用于汽車計算和服務(wù)型網(wǎng)關(guān)S32K通用微控制器適用于車身域應(yīng)用和區(qū)域應(yīng)用S32Z實時處理器適用于安全處理和實時域控制及區(qū)域控制應(yīng)用。這些器件共同支持客戶多樣化的端到端域和區(qū)域汽車架構(gòu),賦能未來的軟件定義汽車。
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恩智浦為汽車基礎(chǔ)設(shè)施平臺打造端到端解決方案
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但什么是“實時處理”,它為什么如此重要?在計算領(lǐng)域,“實時”指在指定時間段內(nèi)對事件做出響應(yīng)。否則,應(yīng)用可能無法正常工作且運行不安全。實時應(yīng)用運行始終一致且可預(yù)測,因此它們是“確定性”的,并在規(guī)定的最長時間內(nèi)完成操作執(zhí)行。為了滿足時序限制,處理器內(nèi)核必須滿足性能要求,提供快速中斷響應(yīng)并提供確定執(zhí)行,S32Z和S32E系列處理器中使用的Arm Cortex-R52處理器內(nèi)核能夠滿足這些要求。Cortex-R52處理器內(nèi)核還支持這些安全、實時應(yīng)用所需的功能安全和虛擬機管理程序。
了解GreenBox 3開發(fā)平臺支持各種實時應(yīng)用的集成,為新汽車架構(gòu)和軟件定義汽車賦能。
S32Z2和S32E2系列的初版樣品擁有8個帶可分鎖步支持特性的Cortex-R52處理器內(nèi)核,工作頻率高達1 GHz。借助可分鎖步功能,可以在啟動時根據(jù)應(yīng)用需求選擇不同的處理器內(nèi)核配置。例如,支持4個鎖步對,其中兩個鎖步對有4個非鎖步處理器內(nèi)核,或者所有8個處理器內(nèi)核都在非鎖步模式下運行,可實現(xiàn)較高的靈活性。
未來,恩智浦將提供S32Z1系列的樣品,它具有4個Cortex-R52處理器內(nèi)核,適用于需要比傳統(tǒng)汽車微控制器性能更高的應(yīng)用,以實現(xiàn)實時應(yīng)用集成,但性能略低于S32Z2系列。這樣,兩個引腳兼容和軟件兼容的處理器系列具有較高的可擴展性。實時處理器未來也將不斷擴展,具有更高的性能,將來會與5nm產(chǎn)品進行集成,創(chuàng)建強大的軟件兼容性路線圖。恩智浦目前已經(jīng)擁有功能性5nm實時處理器測試芯片,是面向這些未來產(chǎn)品的第一款產(chǎn)品。
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S32Z和S32E處理器的兼容性與可擴展性
S32Z處理器適用于安全處理、域控制和區(qū)域控制。該系列能夠集成各種安全和車輛控制應(yīng)用,例如車輛動力和底盤控制。軟件兼容的S32E處理器提供額外的復(fù)雜定時器和3.3V/5V模數(shù)轉(zhuǎn)換器及5V I/O,是電動汽車(xEV)控制和智能驅(qū)動應(yīng)用的理想選擇。
S32Z和S32E處理器旨在滿足多租戶實時應(yīng)用的需求,這些應(yīng)用支持從以硬件為中心的方法(通過模塊或電子控制單元 (ECU) 添加新功能)向軟件定義方法(“虛擬 ECU”在單個多核實時處理器上作為軟件任務(wù)運行)轉(zhuǎn)變。車內(nèi)有廣泛的汽車實時應(yīng)用。它們可以集成在域架構(gòu)和區(qū)域架構(gòu)的各個部分,如下所示。
實時應(yīng)用示例
目標(biāo)是提供虛擬ECU之間的隔離,確保免受干擾,就如同它們是單獨的ECU,這需要S32Z和S32E處理器通過“內(nèi)核到引腳”硬件虛擬化提供新的硬件隔離級別 。這種端到端虛擬化支持可確保每個虛擬ECU只能訪問和控制特定的處理、外設(shè)、存儲器和 I/O,將這些虛擬ECU隔離開,并支持對不影響其他虛擬ECU的故障做出單獨的響應(yīng)。此外,硬件虛擬化支持與外部存儲器訪問有關(guān)的已定義服務(wù)質(zhì)量水平。S32Z和S32E處理器已準(zhǔn)備就緒,能夠支持新的軟件定義汽車要求。
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S32Z / S32E多應(yīng)用集成示例。
下面示例說明了S32Z和S32E處理器是如何支持虛擬ECU的,也展示了“片上EV”,即如何將多個ECU實時功能集成在S32E處理器上。
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多ECU集成示例——推進域控制器
與通常在300~400 MHz范圍內(nèi)運行的競爭產(chǎn)品28nm安全微控制器相比,16nm S32Z和S32E處理器的速度高達1 GHz,具有強大的競爭優(yōu)勢。這使S32Z和S32E處理器能夠支持更復(fù)雜的實時應(yīng)用和需要更高性能的更高級別軟件集成。S32Z和S32E處理器能夠為多達24個CAN 2.0和CAN FD接口進行加速,具有較大的優(yōu)勢,可確定地、高效地處理大量的CAN流量,而無需中斷處理器內(nèi)核。
使用LPDDR4 DRAM 和Flash存儲器擴展存儲器,還支持更大的應(yīng)用和未來重要的數(shù)據(jù),包括支持機器學(xué)習(xí)和用于汽車服務(wù)和數(shù)據(jù)共享的AUTOSAR ?自適應(yīng)平臺。這些優(yōu)勢既可以用于采用獨立S32Z和S32E處理器進行的新設(shè)計,也可用于增強使用傳統(tǒng)汽車MCU的現(xiàn)有ECU的性能。S32Z和S32E處理器既支持新產(chǎn)品進行可擴展,又能夠增強舊產(chǎn)品性能。
總而言之,恩智浦多功能S32Z和S32E處理器可滿足新車輛架構(gòu)中整合各種實時汽車應(yīng)用的關(guān)鍵需求。它們支持滿足“實時”需求的關(guān)鍵處理要求,能夠安全地隔離多個應(yīng)用,并提供加速和擴展能力,以簡化當(dāng)今的軟件開發(fā)需求,并制定了強大的軟件兼容設(shè)備路線圖,應(yīng)對未來可能的需求。它們是S32汽車平臺的理想擴展,為未來的軟件定義汽車打造各種解決方案。
榮膺2022年國際嵌入式大會創(chuàng)新硬件獎
S32Z和S32E實時處理器被業(yè)界視為創(chuàng)新的硬件解決方案,廣受贊譽,并榮獲了2022年國際嵌入式大會創(chuàng)新硬件獎。
作者:
Brian Carlson
恩智浦連接與安全產(chǎn)品經(jīng)理
Brian Carlson專注于汽車網(wǎng)關(guān)和域控制器的安全汽車網(wǎng)絡(luò)處理器。他在推動領(lǐng)先的計算和通信產(chǎn)品發(fā)展方面擁有超過30年的經(jīng)驗,曾擔(dān)任過產(chǎn)品開發(fā)、技術(shù)營銷、產(chǎn)品管理和業(yè)務(wù)開拓方面職務(wù)。他曾任MIPI聯(lián)盟董事會副主席,帶領(lǐng)移動充電設(shè)備進軍汽車和物聯(lián)網(wǎng)等相關(guān)市場。Brian擁有美國南衛(wèi)理公會大學(xué)(Southern Methodist University)電氣工程碩士學(xué)位。