全新實(shí)時(shí)處理器加快推動(dòng)軟件定義汽車進(jìn)程

電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/程文智）隨著汽車電子的發(fā)展，車輛數(shù)據(jù)需要更高的信號(hào)傳輸效率，更方便的控制，也就是說傳統(tǒng)的分布式電子架構(gòu)需要向更加集中的域控制架構(gòu)轉(zhuǎn)變，以便縮短汽車硬件和軟件的創(chuàng)新周期，提升設(shè)備和數(shù)據(jù)的可獲得性，讓用戶獲得更好的體驗(yàn)。

域控制架構(gòu)的出現(xiàn)，帶來了兩大好處，一是可擴(kuò)展的集中式軟件開發(fā)，不僅簡(jiǎn)化了功能域中的軟件集成，還能高效支持軟件定義汽車，并且能夠?qū)崿F(xiàn)集中式OTA升級(jí)，輕松升級(jí)汽車；二是簡(jiǎn)化了接線和連接，大幅降低了布線和線纜成本，從而簡(jiǎn)化了新一代汽車功能的集成，創(chuàng)造了新的盈利機(jī)會(huì)。

恩智浦全新S32Z和S32E實(shí)時(shí)處理器助力軟件定義汽車
在域處理器方面，恩智浦一直走在前列，兩三年前，恩智浦就推出了S32系列汽車電子平臺(tái)，兩年前他們推出了汽車網(wǎng)絡(luò)處理器S32G。據(jù)恩智浦半導(dǎo)體資深副總裁，汽車控制及網(wǎng)絡(luò)解決方案產(chǎn)品線總經(jīng)理Ray Cornyn透露，目前S32G在全球廣受歡迎，尤其在中國，已經(jīng)有多家汽車制造廠在電子控制系統(tǒng)中選擇了該系列產(chǎn)品，包括泛亞、廣汽、理想等。

近期，恩智浦又推出了S32汽車平臺(tái)全新的產(chǎn)品組合------S32Z和S32E實(shí)時(shí)處理器系列。據(jù)RayCornyn介紹，S32Z 和 S32E 處理器系列幫助汽車行業(yè)加快集成多種實(shí)時(shí)應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)域控制、區(qū)域控制、安全處理和電氣化。他認(rèn)為，這些功能對(duì)于打造下一代安全高效的汽車至關(guān)重要。

其中，S32Z處理器適合用于安全處理、域控制和區(qū)域控制，而S32E處理器適合用于電動(dòng)汽車(xEV)控制和智能驅(qū)動(dòng)。S32Z和S32E處理器軟件兼容，這將有助于實(shí)現(xiàn)軟件定義汽車，降低軟件集成復(fù)雜度，并增強(qiáng)安全性。

RayCornyn指出，實(shí)時(shí)應(yīng)用指的是與車輛動(dòng)力控制，以及駕乘人員舒適性有關(guān)的一些應(yīng)用，包括制動(dòng)系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、電子穩(wěn)定控制、牽引電機(jī)控制，以及電動(dòng)汽車有關(guān)的一些電源轉(zhuǎn)化、車載充電等等，這些應(yīng)用都需要建立在實(shí)時(shí)、安全控制的基礎(chǔ)上。而S32Z和S32E，就是為了支持這類需求而誕生的，即在高度集成的環(huán)境下實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。值得一提的是，這兩款處理器都達(dá)到ASIL-D功能安全等級(jí)，多核間互不干擾的高性能多任務(wù)實(shí)時(shí)處理。

S32Z和S32E除具備ASIL-D的功能安全等級(jí)以及千兆級(jí)的內(nèi)核主頻，還集成了原本在網(wǎng)絡(luò)處理芯片中特有的網(wǎng)絡(luò)加速引擎。一個(gè)典型的應(yīng)用示例是，如今在電動(dòng)汽車?yán)镄枰刂坪芏嗟碾娮与姎獠考?，包?a target="_blank">電機(jī)、傳統(tǒng)的引擎等等，其中有多個(gè)MCU在運(yùn)行，它們之間通過一些串行通信接口連接，且每一個(gè)MCU都是獨(dú)立的?！拔覀兺瞥龅腟32Z和S32E能夠提供一個(gè)通用的軟件平臺(tái)架，對(duì)這些傳統(tǒng)功能進(jìn)行集成，這意味著多個(gè)獨(dú)立的應(yīng)用能夠在同一個(gè)處理器芯片中同時(shí)運(yùn)行。我們把部署這些應(yīng)用的硬件資源叫做租戶，這樣的架構(gòu)也被叫做‘多租戶架構(gòu)’?！盧ayCornyn介紹道。

也就是說，S32Z和S32E在設(shè)計(jì)中，引入了一個(gè)非常特殊的功能，叫做“內(nèi)核到引腳”硬件虛擬化，即每一個(gè)應(yīng)用在虛擬的處理器上運(yùn)行的時(shí)候都能夠指定一組硬件資源集合，這樣其他的應(yīng)用就沒辦法“盜取”它的資源了。通過這樣的設(shè)計(jì)保障，使各個(gè)功能能夠獨(dú)立運(yùn)行。

按照S32實(shí)時(shí)處理器的規(guī)劃路線圖，S32Z和S32E是恩智浦這個(gè)全新系列的首款產(chǎn)品，是中端的千兆級(jí)產(chǎn)品。2023年底，恩智浦還會(huì)推出一個(gè)低端的裁剪版本Z1，至于下一代高性能5nm的產(chǎn)品，恩智浦曾在不久前的Computex活動(dòng)上展示了其測(cè)試芯片。

S32Z和S32E的具體參數(shù)
S32Z和S32E處理器采用TSMC 16nm FinFET技術(shù)實(shí)現(xiàn)。他們擁有很多相同的功能，包括8個(gè)帶可分鎖步支持特性的Arm Cortex-R52處理器內(nèi)核，雙核鎖步Cortex-M33處理器內(nèi)核和DSP/ML處理器，集成了Flash、LPDDR存儲(chǔ)器、以及通信加速、TSN千兆級(jí)以太網(wǎng)交換機(jī)和硬件安全引擎。而且，它們都遵循ISO/SAE 21434網(wǎng)絡(luò)安全認(rèn)證，以及ISO 26262 ASIL D功能安全認(rèn)證。在軟件和引腳方面，他們也是兼容的。

作為車載處理器，S32Z和S32E可以與其他傳統(tǒng)的控制器通過傳統(tǒng)的CAN接口連接，恩智浦還與博世聯(lián)合開發(fā)了CAN-XL接口。

不過，現(xiàn)在有很多客戶希望能夠把驅(qū)動(dòng)功能也集成到器件當(dāng)中，“之前有一些做法是在邊緣側(cè)，或區(qū)域控制器端的實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)功能，但同時(shí)也有客戶希望能夠把驅(qū)動(dòng)功能融合到域控制器的主處理器當(dāng)中。因此，S32E就是應(yīng)對(duì)這個(gè)需求而設(shè)計(jì)的，它在功能方面非常地強(qiáng)大，可以幫助客戶實(shí)現(xiàn)這樣的集成。在功能性、內(nèi)核、和軟件兼容方面，S32Z和S32E是統(tǒng)一的?！盧ay Cornyn指出。 也就是說，S32E系列處理器提供了額外的功能(5V模擬和具有復(fù)雜定時(shí)器的I/O)，可支持驅(qū)動(dòng)應(yīng)用。即S32Z處理器適合用于安全處理、域控制和區(qū)域控制，而S32E處理器適合用于電動(dòng)汽車(xEV)控制和智能驅(qū)動(dòng)。

另外，在軟件和開放工具方面，S32Z和S32E處理器受到了S32 Design Studio、驅(qū)動(dòng)程序、虛擬機(jī)管理程序、操作系統(tǒng)和處理器間通信等軟件的支持。恩智浦GreenVIP汽車集成平臺(tái)提供的軟件框架可加速實(shí)時(shí)軟件集成，而S32安全軟件框架為客戶提供了ASIL D安全功能。此外，GreenBox 3硬件平臺(tái)也可托管GreenVIP和應(yīng)用軟件，用于芯片評(píng)估、軟件開發(fā)和快速原型制作。

結(jié)語
隨著汽車架構(gòu)在不斷向域和區(qū)域化方向演進(jìn)，汽車需要更高性能的處理器來實(shí)現(xiàn)更多功能的集成，恩智浦的S32系列處理器就是為此而設(shè)計(jì)，在全新處理器的支持下，軟件定義汽車的發(fā)展步伐更快了，或許在未來的幾年就能夠?qū)崿F(xiàn)。