如何满足汽车快速演进需求?恩智浦S32K3给出了答案

车东西(公众号:chedongxi)
作者 |  俞岳
编辑 |  晓寒

2021年,以智能座舱、智能驾驶、智能车控为代表的智能化体验已经成为智能汽车的核心,推动着百年汽车行业加速转型。

 智能化浪潮推动下,芯片成为了汽车的核心部件。除了高算力的计算芯片支持之外,还要有功能安全车控芯片控制整套系统安全、稳定运行,为汽车的全生命周期保驾护航。 

在前不久举行的NXP Connects亚洲地区专场上,恩智浦工程师对通用微控制器芯片S32K3进行了详细介绍,让外界对这颗微控制器芯片有了更深入的认识。相比上代微控制器芯片,S32K3在功能安全、网络安全、FOTA在线升级等方面性能有了显著提升,能让域控制器、车身控制模块、区域控制器等多种零部件更安全、稳定运行,同时赋能智能汽车实现更多智能化功能。

想要“认识”一下S32K3通用汽车MCU,了解它突出的优势特性、配套的设计资源,以及典型的应用案例,下面这个视频将会帮助你快速get到这些重要的信息。

一、十余种配置 满足整车域控

近年来,以特斯拉为代表的智能汽车得到越来越多消费者的认可,9月~11月,特斯拉单月销量都超过5万辆。大量智能化功能的实现,离不开软件硬件的紧密配合,芯片、操作系统、软件成为车内的核心部件。

与此同时,汽车行业多年来形成的功能安全共识、智能汽车固件不断更新同样考验着车企和软件提供商,如何能让智能汽车在实现智能化功能的同时更安全呢?

车企对智能化功能的渴求、以及对功能安全、网络安全和FOTA在线升级等方面需求的大幅提升,恩智浦面向汽车行业推出了最新的MCU芯片S32K3系列。

如何满足汽车快速演进需求?恩智浦S32K3给出了答案

▲恩智浦S32K3一览

S32K3是微控制器系列芯片,共拥有12种芯片配置。这一系列芯片基于Arm Cortex-M7核心打造,支持ASIL B/D功能安全等级。

这一系列芯片拥有单核、双核、三核和锁步内核配置。其中,单核配置拥有单核Arm Cortex-M7核心,其频率为120MHz或160MHz。双核配置则拥有两个Cortex-M7核心,其频率为160MHz。三核心配置拥有三个Cortex-M7核心,频率为240MHz。

如何满足汽车快速演进需求?恩智浦S32K3给出了答案

▲S32K3不同配置区分

带有锁步功能的芯片同样有单核、双核配置。其中单核锁步配置拥有1个Cortex-M7锁步核心,频率为160MHz;双核锁步配置拥有1个Cortex-M7锁步核心和1个Cortex-M7核心,频率为240MHz。

根据应用场景不同,恩智浦基于这些CPU配置为芯片配置了不同的Flash存储、SRAM内存、I/O接口、以太网接口等,实现了共计12种不同的芯片配置。

集成如此多的部件,让MCU芯片成为一颗芯片级的计算机,从而实现终端控制的功能,并且实现性能高、功耗低、可编程、灵活度高等优点。

由于S32K3系列芯片拥有多种不同的配置,因此可以应用于几乎车内所有控制单元,包括车身域控制器(BDC),车身控制模块(BCM+),汽车区域控制器(zonal controller),电池管理系统、电子换挡系统等多个应用场景。

对于智能汽车来说,S32K3的推出对整个汽车行业来说具有非常重要的意义。如今,汽车电子电气架构正在从分布式转向集中式,每个单元都有相当程度的功能安全需求,MCU恰好能够控制整个系统安全、稳定运行,加速智能汽车行业不断迭代。

二、安全性大幅提升 拥有先进封装技术

对于一颗汽车MCU来说,其最重要的几方面是安全性、封装技术还有外设接口,恩智浦S32K3系列在这三方面都有显著升级。

在功能安全方面,S32K3系列芯片最高可满足ASIL-D级别功能安全等级,拥有Safety库,包括内核自测 内存自测和基于域的访问保护(xRDC)。

并且S32K3内置了HSE硬件加密引擎,支持AES-128/192/256加密,SHA512哈希算法,以及RSA4096、ECC521等非对称加密算法。

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▲恩智浦S32K3安全解决方案

恩智浦大中华区高级市场经理邓尚超说:“安全性将是汽车行业发展中非常重要的一项技术,恩智浦S32K3内置的HSE硬件加密引擎符合ISO 21434安全标准,并且在业界率先获得了这项认证。”

HSE硬件加密引擎能有效防止边带攻击,并且还支持FOTA固件空中升级功能,可实现硬件A/B面切换和回滚。

并且,恩智浦提供的S32K3的HSE硬件加密引擎不会向开发者额外收费,因此能更好地进行成本控制。

在封装技术上,恩智浦S32K3拥有maxQFP BGA封装技术。据了解,恩智浦在业界率先采用了这种封装技术,最大的优点就是封装面积更小。相比传统LQFP封装技术,maxQFP BGA封装技术的芯片占用空间最多可以减少55%。

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▲S32K3采用全新封装工艺

根据芯片放大图,S32K3的芯片引脚没有像传统MCU一样向外延展,而是向内收缩。这样一来,MCU芯片占用主板空间更小,能够在车内有限空间内,装下更多智能化元器件。

MCU另一项关键指标就是其外设接口,S32K3系列根据不同应用场景,拓展出多个种类的高速接口。其中,S32K3最高支持8路CAN FD接口和16路LIN接口,最高可以支持1路千兆以太网。

邓尚超介绍,在S32K3中除了有CAN-FD、千兆以太网之外,也加强了FlexIO接口,此外还新增了I3C接口。其中,I3C接口拥有更高的通信速度。

S32K3应用了大量先进技术,并且实现了高性能与高安全性的统一。根据介绍,从明年开始,欧洲、日本等多国市场都将采用ISO 21434这一全新的功能安全标准,恩智浦MCU率先支持这一标准,正在为智能汽车发展提供强大支持。

三、提供参考板设计 可用于整车控制

为帮助更多开发者快速开发验证,恩智浦已经基于S32K3系列芯片打造了参考设计板、评估板,还有软件开发工具帮助开发者快速部署软件。

其中,基于S32K3打造的参考设计板集成了SBC芯片FS26、以太网交换机芯片SJA1105,在接口方面支持4路以太网、4路CAN-FD接口、8路LIN接口以及多路高低边驱动。这一参考设计板可以应用于车身域控制器、网关、T-Box、以太网AVB等应用的原型验证和性能评估。

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▲基于S32K3打造的参考设计板

在开发工具上,恩智浦基于eclipse的集成开发环境打造了S32 Design Studio(S32DS),可以用于开发整个S32系列的MCU。恩智浦免费提供了符合ISO26262标准,并支持AUTOSAR和非AUTOSAR的软件驱动RTD,可通过S32DS内置的图形化配置工具S32 Configuration Tools(S32CT),方便地进行时钟 、引脚 、外设的初始化配置并自动生成代码。同时,S32DS和S32CT还支持丰富的第三方软件生态和开发工具链。

拥有了参考设计和开发工具后,恩智浦打造了基于S32K3的三个演示应用场景,分别为音视频桥接、FOTA更新以及车内灯光应用等。

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▲恩智浦基于S32K3打造的参考设计

其中,第一个应用场景是AVB(Audio Video Bridging,音频视频桥接技术),共有3块基于S32K148的节点,这3块板通过以太网和S32K3白板相连接,各节点通过gPTP协议实现时间同步。

当中间节点输入音频,通过AVB协议,S32K3能够将音频数据分发至两侧节点同步播放。

第二个应用场景是模拟汽车的FOTA更新,位于最上方的S32K3白板作为域控制器,通过CAN总线连接升级位于下方的三个S32K148芯片组成的节点。

第三个应用场景则是模拟了车内灯光调整设置,例如氛围灯或车外的智能灯语。恩智浦演示了基于S32K3的ISELED控制方案,仅需两根控制线,就能控制4096颗LED光源,并且亮度、颜色都能独立控制。

这些演示功能应用仅仅是S32K3系列MCU应用场景的一小部分,在量产车中,S32K3还能应用于域控制器、车身控制模块、车身电子等各种应用场景。也就是说,这颗同时具备高性能和高安全性的芯片能够帮助车企打造更安全、更智能的汽车。

四、下代EE架构正在普及 S32K3有更大优势

今年9月,恩智浦大中华区高级市场经理邓尚超曾在智东西开办了一场公开课,其主题为“下一代EE架构与车载通用MCU”。在这场40多分钟的公开课中,邓尚超详细介绍了S32K3系列MCU的核心信息,并且解读了智能汽车时代汽车电子电气架构的演进。

邓尚超的演讲内容共分为四个部分,分别是汽车电子电气架构的演进、下一代电子电气架构对MCU提出的新需求和挑战、恩智浦S32K3的特色及优势、基于S32K3的参考设计和演示应用。

点击此处,您就能免费回看此次公开课内容,从此次公开课中,您能收获更多关于恩智浦S32K3系列MCU的干货信息。

听完这场公开课后,如果您对恩智浦S32K3系列MCU开发感兴趣,可以扫描下方二维码,参加NXP Connects亚洲地区专场参加系列开发培训课程。您也可以点击此处,直达S32K3产品详情页。

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