S32N55 車輛超級集成處理器框圖概覽

在汽車制造商降低布線成本、提高可擴展性和提供更好的軟件升級途徑的雄心的推動下，E/E 架構正在迅速從傳統(tǒng)的扁平架構發(fā)展到具有中央計算的區(qū)域架構。下一代軟件定義車輛 (SDV) 架構將圍繞運行車輛應用程序和/或實時功能的中央車輛計算機或控制器構建，而區(qū)域控制器和終端節(jié)點則管理傳感和驅動。

恩智浦的 S32N55 器件是恩智浦全新 5nm S32N 系列車輛超級集成處理器中的首款產品，適用于中央計算應用。 S32N 系列提供一系列具有不同組合或實時和應用程序處理功能的設備，充當 SDV 的大腦。 S32N 設備在安全集成許多傳統(tǒng)和新的跨車輛功能方面發(fā)揮著關鍵作用，并且能夠靈活地適應未來通過軟件定義、硬件強制分區(qū)的新車輛功能。

S32N55器件的目標是整合實時車輛功能以實現(xiàn)中央車輛控制器，但它也可以用作高性能域控制器。它提供市場領先的實時處理、隔離和管理多個確定性任務的高級功能、控制實時流量的網絡加速以及確保整體正常運行的安全模塊。

我們將詳細介紹 S32N55 框圖中顯示的主要模塊和功能，以更詳細地解釋它們。請注意，框圖是設備功能的高級表示。有關器件架構和實現(xiàn)的詳細信息，請參閱S32N55參考手冊。

S32N55框圖

實時性能和內存

(1) 為了實現(xiàn)實時性能，S32N55 提供 16 個 Arm? Cortex?-R52 處理器內核，運行頻率高達 1.2 GHz。這些內核排列在四個實時單元 (RTU) 中，并具有四個分鎖 Arm Cortex-R52 內核。分割鎖定意味著一對中的每個核心都可以獨立運行（分割），也可以同步運行，即它們一起運行。 Cortex-R52 內核可以以三種配置之一運行：1) 所有內核均處于鎖步模式，以提供近 20K DMIPS 的最大 ASIL D 性能，2) 所有內核均處于分離模式，以提供近 40K ASIL B DMIPS 或 3) a一些核心以鎖步和分離的方式組合。預計汽車制造商將在 ECU 整合中使用混合關鍵技術。某些車輛功能需要高水平的功能安全性并以鎖步模式配置核心，而其他任務可能不是功能安全關鍵型并以分離模式配置其他核心。

(2) 每個 Cortex-R52 內核還包括一個 Arm Neon? 單指令、多數據 (SIMD) 處理單元，以幫助執(zhí)行高級控制算法。

(3) S32N55 RTU 還具有緊耦合內存 (TCM)、L1 緩存、L2 緩存，并可直接訪問設備上的 48 MB 平臺 SRAM，以減少延遲并支持多個實時應用程序的快速執(zhí)行。作為功??能安全支持的一部分，所有內存均受糾錯碼 (ECC) 保護。

(4)對于內存擴展，S32N55 提供了一系列靈活的內存接口：LPDDR4x 閃存、LPDDR4X/5/5X DRAM 和 SDXC/eMMC NAND 閃存。這些存儲器接口允許通過 LPDDR4X 閃存和 LPDDR DRAM 的就地執(zhí)行 (XiP) 選項來支持 OTA 更新。支持 SPI NOR 閃存啟動。

實時應用程序隔離

S32N55 整合了以前作為單獨的 ECU 及其自己的微控制器實現(xiàn)的實時車輛功能。每個集成電子控制單元（iECU）都在自己的隔離執(zhí)行環(huán)境中運行，以確保不受其他功能的干擾。每個 iECU 都分配有一組硬件資源，包括處理、內存、外設和 I/O，或者我們所說的“核心到引腳”隔離，以提供類似于單獨物理 ECU 的隔離環(huán)境。每個iECU可以獨立運行、暫停或置于安全狀態(tài)。單個 iECU 可以重置，而不會影響其他 iECU。這允許處于故障狀態(tài)的 iECU 在運行時重置，而不會影響更廣泛的系統(tǒng)。它還允許每個 iECU 隨著時間的推移獨立更新。

(5) iECU 的管理由基礎子系統(tǒng) (FSS) 負責。 FSS 具有一個系統(tǒng)管理器，在一對雙核鎖步 Cortex-M7 處理器內核上運行，它使用擴展資源域控制器 (XRDC) 進行硬件隔離，安全地處理 iECU 之間的資源分區(qū)。系統(tǒng)管理器提供高級系統(tǒng)控制服務（時鐘、復位和電源）并處理共享資源事件。 FSS 還充當安全管理器，負責安全上下文、故障檢測、故障反應、故障恢復和內置自測試。還支持 12 通道、12 位 SAR A/D 轉換器。

通信和以太網加速

(6) 通信實時子系統(tǒng) (CRS) 將車輛網絡、PCI Express (PCIe) 和傳統(tǒng)汽車外設功能組合到一個子系統(tǒng)中。通信管理器在雙核鎖步 Cortex-M7 處理器內核對上運行，可安全地協(xié)助管理共享資源、診斷和校準。

(7) 具有 24 個 CAN/CAN FD 模塊的 CAN Hub 虛擬化 CAN I/O，并允許應用程序共享相同的 CAN I/O 引腳。 CAN 幀可以路由到多個 iECU。 CAN Hub 還提供 iECU 之間的高效過濾和路由，并且 Cortex-M7 減輕了主機內核的 CAN 處理負擔。

(8) CRS 提供豐富的附加通信外設，包括 4 個 CAN XL、8 個 LIN、2 通道 FlexRay、PCIe Gen 4 Root Complex（x1/x2 通道）和高速 SerDes（x2 通道）接口。

(9) S32N55 有一個以太網子系統(tǒng)模塊（NETC3）來管理以太網流量。這與 NXP 現(xiàn)有 S32Z2/E2 系列實時處理器上的 NETC3 模塊相同，以實現(xiàn)兼容性。該模塊包括一個集成的時間敏感網絡 (TSN) 千兆位以太網交換機，帶有兩個運行速度高達 2.5Gbps 的以太網 MAC。以太網交換機的加入消除了對外部交換機的需求，有助于降低總體系統(tǒng)成本。 MII、RMII、RGMII、SGMII 和 SGMII 2.5G/OC SGMII 以太網接口均受支持。兩個額外的 SerDes 通道也可用于運行 SGMII。

安全

(10) S32N55主要安全模塊是NXP第二代硬件安全引擎(HSE2)。該安全模塊建立在當今 NXP S32G2/G3 和 S32Z2/E2 設備上可用的強大且經過驗證的硬件安全引擎之上。 HSE2 提供了一個隔離的安全執(zhí)行環(huán)境，為芯片內的其他功能提供平臺信任根 (RoT)。安全模塊提供一般系統(tǒng)安全管理（安全啟動/執(zhí)行、資源分區(qū)、調試訪問和安全固件更新）、強化加密操作和密鑰配置/分發(fā)操作。 HSE2 具有安全狀態(tài)機、安全處理和內存以及其他加密硬件來管理這些任務。它集成了物理保護支持以抵御旁路攻擊并支持設備的安全生命周期。

HSE2 通過專用 TrustBus 連接到分布在設備上其他模塊中的加密引擎。這些額外的加密引擎管理高性能加密操作、安全通信和安全內容訪問（動態(tài)加密和解密）。這種分布式安全方法的優(yōu)點是提高安全服務的可用性、提高安全操作的并行性、任務之間的優(yōu)先級更清晰以及最小化延遲。

控制和狀態(tài)

(11) 控制和狀態(tài)模塊管理附加通信和 GPIO 外設。這包括廣泛的外設組合，包括 PSI5、I2C、I2S、SPI、UART、SENT 和許多 GPIO。

定時器

(12) S32N55 上的通用定時器包括 FlexTimers、周期中斷定時器以及系統(tǒng)和看門狗定時器。

概括

S32N55車輛超級集成處理器非常適合集成許多實時車輛功能或集成ECU。每個 iECU 都可以分配一個隔離執(zhí)行環(huán)境，其資源可以在車輛的生命周期內根據需要進行更改。這使汽車制造商能夠更快速地開發(fā) iECU，促進車輛功能在車輛上的遷移，并簡化車輛增強的整個生命周期。 S32N55 在簡化 SDV 實時車輛功能的安全集成方面發(fā)揮著關鍵作用。