Jste zde

Procesor S32N55 - náhrada všech ECU jednotek ve vozidle

Libor Michalec, 9. Květen 2024 - 8:04

Ve vozidle je několik ECU jednotek, z nichž každá má svůj vlastní mikrokontroler a kabeláž. Funkce vozidla lze nyní bezpečně sloučit do jednoho procesoru S32N55, kde jsou jednotlivé funkce bezpečně izolovány od ostatních, aby se navzájem neovlivňovaly.

Procesor S32N55 je prvním produktem z nové rodiny superintegračních procesorů S32N, určenou pro vozidla. Jako hlavní jednotka centrálního výpočetního řešení S32 CoreRide nabízí škálovatelné bezpečné zpracování dat v reálném čase, které uspokojí potřeby výrobců automobilů v oblasti centrálního výpočtu. S32N55 vyniká bezpečným, centralizovaným řízením vozidla v reálném čase, které vyžaduje vysoce výkonné, deterministické výpočty na nejvyšší úrovní funkční bezpečnosti. Tato schopnost „superintegrace“ umožňuje výrobcům automobilů výrazně snížit náklady na hardware ECU. Menší množství ECU jednotek a výrazně méně kabeláže má za následek nižší složitost výroby.

Díky hardwarové izolaci a virtualizačním technologiím „core-to-pin“ lze výpočetní zdroje S32N55 dynamicky rozdělovat, aby se přizpůsobily dané aplikaci a byly využity optimálním způsobem. Jednotlivé funkce lze nezávisle spravovat a lze provádět bezpečné aktualizace software (OTA) pro jednotlivé části, a to je pro SDV (Software Defined Vehicle) klíčovou schopností.

Procesor S32N55 obsahuje 16 jader Arm Cortex-R52 běžících na frekvenci 1,2 GHz, která mohou pracovat v tzv. split nebo lockstep režimu s podporou různých úrovní funkční bezpečnosti až do ISO 26262 ASIL D. Dva pomocné páry jader lockstep Cortex-M7 jsou vyhrazeny pro systém a správu komunikace. 48 MB systémová paměť SRAM umožňuje rychlé spuštění s nízkou latencí. Paměť lze rozšířit pomocí rozhraní LPDDR4X/5/5X DRAM, LPDDR4X flash a NAND/NOR flash. Požadavky na funkční bezpečnost a zabezpečení jsou zaručeny pomocí funkce opravy chyb paměti a in-line kryptografií. Hardwarový bezpečnostní modul s firewallem umožňuje bezpečné spouštění, bezpečnostní služby a správu klíčů.

Integrovaný ethernetový přepínač TSN (Time-Sensitive Networking) 2,5 Gbit/s, rozbočovač CAN pro efektivní vnitřní směrování 24 sběrnic CAN FD, čtyři rozhraní CAN XL a rozhraní PCI Express Gen 4 pomáhají snížit náklady na kabeláž a systém. S32N55 je doplněn o systém řízení spotřeby NXP, který byl navržen tak, aby podporoval funkční bezpečnost ASIL D, v kombinaci se škálovatelným jádrem PF53. PF53 poskytuje vysoce účinnou konverzi napájení, podporuje režimy nízké spotřeby a zvládá sekvenování napájení.

Dostupnost S32N55

S32N55 je nyní k dispozici ve formě vzorků pro vybrané zákazníky. Silný partnerský ekosystém, včetně softwarového partnerského ekosystému S32 CoreRide zahrnují komplexní desku, softwarové nástroje a systémovou podporu pro zákaznické návrhy.

Vlastnosti:

Procesory:

16x split-lock jádra Arm Cortex-R52 pracující na frekvenci 1,2 GHz
Technologie Arm Neon Single Instruction Multiple Data (SIMD).
Správce systému Lockstep Arm Cortex-M7
Lockstep Arm Cortex-M7 Communication Manager

Paměti:

48 MB Platform SRAM, 3 MB systémové paměti SRAM a 4 MB L2 Cache SRAM
2x kanálové NVM rozhraní s podporou sériové, quad a octal paměti NOR
eMMC 5.1 NAND flash a podpora SD karty/SDIO flash
Rozhraní LPDDR4X flash a LPDDR4X/5/5X DRAM pro rozšíření paměti

Integrace aplikací v reálném čase:

Plná hardwarová izolace a virtualizace na čipu pro izolované aplikace s různými prioritami
Technologie izolace virtuálního hardware Core-to-pin podporuje ochranu před rušením

Funkční bezpečnost:

Systémový manažer, sestávající z blokovaného procesorového jádra Cortex-M7, spravuje funkční bezpečnost
Hardware poskytuje virtualizované mechanismy Quality of Service (QoS) pro sdílené zdroje
Udržuje dopad poruchy na úrovni ECU s místními reakcemi
Provozní režim, bezpečné zastavení a reset, vše řízeno individuálně pro každou integrovanou ECU. To snižuje počet chyb, které vedou k resetu SoC
Procesor vyvinutý podle procesů, které jsou certifikovány podle ISO 26262 pro funkční bezpečnost ASIL D

Bezpečnost:

Integrovaný hardwarový bezpečnostní engine (HSE2) pro Root of Trust (RoT)
Bezpečné spouštění, bezpečnostní služby a správa klíčů
Infrastruktura veřejného klíče a odolnost proti útokům postranním kanálem
Distribuovaný přístup k zabezpečení poskytuje zvýšenou dostupnost bezpečnostních služeb, zvýšenou paralelnost bezpečnostních operací, jasnější stanovení priorit mezi úkoly a minimalizuje latenci
Vyvinuto v souladu s procesy kybernetické bezpečnosti, které jsou certifikovány podle ISO/SAE 21434, UN R155 a také zaměřeny na certifikaci SESIP Level 2

Komunikace a vytváření sítí:

Lockstep Arm Cortex-M7 pro řízení komunikačního provozu
CAN Hub virtualizuje CAN I/O a umožňuje aplikacím sdílet stejné CAN I/O piny, umožňuje směrování CAN rámců do více řadičů FlexCAN a odlehčuje směrování CAN-to-CAN z hostitelského jádra
24x CAN FD, 4x CAN XL, 10x LIN a 1x 2kanálové rozhraní FlexRay
Integrovaný dvouportový gigabitový ethernetový přepínač Time-Sensitive Networking (TSN).
2x Ethernet MAC, každý s rychlostí od 10 Mbit/s do 2,5 Gbit/s a podporou MII / RMII / RGMII / SGMII / OC-SGMII
PCI Express Gen 4 (kořenový komplex) x1/x2

Chcete-li se dozvědět více, navštivte S32N Vehicle Super-Integration Processors

Electronics Digital Twins s procesorem S32 VDK

Pro urychlení vývojových cyklů je zásadní zahájit vývoj dříve, snížit náklady na ověřování a validaci a dodávat vysoce kvalitní software. Synopsys umožňuje automobilovým společnostem nasadit elektronická digitální dvojčata a urychlit vývoj automobilových SDV. Prostřednictvím centra pro spolupráci s NXP jsou dodány rychlé, vysoce kvalitní a osvědčené sady Virtualizer Development Kit (VDK) pro procesory NXP S32, které jsou jádrem elektronických digitálních dvojčat představující koncové uzly, zónové řadiče a centrální výpočetní jednotky.

Synopsys VDK podporuje rodiny automobilových procesorů S32G, S32E, S32K a nově také S32N. VDK umožňuje ekosystémovou integraci - od dynamiky vozidla, sběr dat od senzorů a simulace prostředí až po vývoj software, automatizaci testování a inženýrské nástroje. Dnes jsou Synopsys S32 VDK nasazeny v digitálních dvojčatech automobilové elektroniky u mnoha výrobců OEM a Tier 1 po celém světě.

Virtuální prototyp S32N55

Virtuální prototyp S32N55 od Synopsys poskytuje komplexní vývojovou platformu pro S32N55 umožňující vývojářům efektivně ladit a analyzovat jejich software. Zahrnuje subsystém zpracování, subsystém zabezpečení, modely funkční bezpečnosti, komunikační rozhraní PCI Express, víceportový ethernetový přepínač TSN a rozbočovač CAN. Podporuje nástroje pro vývoj software, jako jsou Lauterbach Trace32, gdb, Green Hills Multi, iSystems winIDEA, stejně jako pokročilé funkce ladění a analýzy Synopsys VDK.

Cloudové řešení

Nasazení cloudu je nezbytné pro dosažení nejvyšší úrovně účinnosti a využití elektronických digitálních dvojčat. Synopsys a NXP spolupracovaly na vytvoření virtuálního vývojového prostředí pomocí globální cloudové infrastruktury Amazon Web Services (AWS). Toto prostředí zahrnuje NXP S32 Design Studio IDE a virtuální prototyp Synopsys S32E. Amazon Machine Images (AMI) se používají k vytváření instancí virtuálních strojů pomocí Amazon Elastic Compute Cloud (EC2). Poskytuje úplnou systémovou paritu, která umožňuje vývojářům efektivně vyvíjet svůj software v cloudovém prostředí před jeho spuštěním ve fyzickém prostředí.

Od vývoji software po automatizaci testování

Vývoj a testování software automobilových systémů vyžaduje širokou sadu technologií pro efektivní vytváření a používání digitálních dvojčat. VDK procesoru NXP S32 umožňuje vytvářet virtuální ECU na úrovni 4 a/b. Kromě toho Synopsys poskytuje virtuální ECU od L1 do L3 abstrakce s podporou nástroje Silver.

Zrychlení a škálování testování je klíčovým účelem digitálních dvojčat. Vyžaduje technologie pro automatizaci testování jako je například TPT, který je přímo určen pro automobilové systémy. Podporuje všechny testovací aktivity od návrhu/generování testovacích případů, provádění testů, hodnocení testů a podávání zpráv, stejně jako správu testů a sledovatelnost požadavků. Ať už vytvoříte jednoduchý test modulu nebo komplexní test systému, TPT poskytuje jedinečné funkce pro flexibilní a intuitivní vytváření těchto testů. Směrnice bezpečnostních norem jsou splněny při testování s TPT až do nejvyšší úrovně bezpečnosti dle ISO 26262.