專(zhuān)家解讀NXP下一代S32家族可擴(kuò)展計(jì)算平臺(tái)

【導(dǎo)讀】 NXP推出的全球首個(gè)完全可擴(kuò)展計(jì)算架構(gòu)S32家族汽車(chē)處理器計(jì)算平臺(tái)，將為主機(jī)廠(chǎng)、Tier 1供應(yīng)商等合作伙伴應(yīng)對(duì)目前電動(dòng)化、智能化、互聯(lián)化三大汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn)提供解決方案。

NXP（恩智浦半導(dǎo)體）正在鞏固或奠定其在汽車(chē)控制器或處理器市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)地位，最近不僅推出了可擴(kuò)展互聯(lián)車(chē)輛SAF5400芯片，簽下了廣汽、長(zhǎng)安、Torc Robotics、EB、海拉等合作伙伴，而且未來(lái)還將支持上海汽車(chē)城開(kāi)展中國(guó)首次基于DSRC技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車(chē)道路實(shí)證測(cè)試，推動(dòng)中國(guó)車(chē)聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)。

不僅如此，NXP還推出了全球首個(gè)完全可擴(kuò)展計(jì)算架構(gòu)S32家族汽車(chē)處理器計(jì)算平臺(tái)，S32家族處理器將為主機(jī)廠(chǎng)、Tier 1供應(yīng)商等合作伙伴應(yīng)對(duì)目前電動(dòng)化、智能化、互聯(lián)化三大汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì)發(fā)展帶來(lái)的挑戰(zhàn)提供解決方案。

圖1：恩智浦S32家族完全可擴(kuò)展汽車(chē)處理器計(jì)算平臺(tái)

首先，聯(lián)網(wǎng)趨勢(shì)的發(fā)展意味著，汽車(chē)底層電子架構(gòu)要基于以太網(wǎng)有更大的帶寬支持各種互聯(lián)功能的實(shí)現(xiàn)；其次，無(wú)人駕駛汽車(chē)的出現(xiàn)要求汽車(chē)對(duì)它周遭運(yùn)行環(huán)境的認(rèn)知能力更強(qiáng)，而這樣認(rèn)知能力是基于車(chē)身所裝備的一整套傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，未來(lái)汽車(chē)的傳感器及融合系統(tǒng)對(duì)帶寬就會(huì)有很高的要求，需要有數(shù)百兆的帶寬能力；

最后，隨著汽車(chē)電氣化進(jìn)程的不斷推進(jìn)，管理各種動(dòng)力總成系統(tǒng)所要分配的計(jì)算資源越來(lái)越多，處理各種應(yīng)用需要的算法越來(lái)越復(fù)雜，因此對(duì)底層架構(gòu)的計(jì)算性能提出了很高的要求。

對(duì)汽車(chē)廠(chǎng)商而言，新的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)帶來(lái)的最大挑戰(zhàn)在于，來(lái)自不同軟件供應(yīng)商體系的不同軟件，如何在一輛汽車(chē)?yán)锩娴玫接行Ъ墒悄壳懊媾R的主要問(wèn)題之一。為此，汽車(chē)廠(chǎng)商不得不耗費(fèi)更多軟件開(kāi)發(fā)方面的資源，而新車(chē)上市的時(shí)間也被延長(zhǎng)了。

與此同時(shí)，有鑒于這些新挑戰(zhàn)和新應(yīng)用的要求，汽車(chē)內(nèi)部車(chē)載網(wǎng)絡(luò)也變得越來(lái)越復(fù)雜。傳統(tǒng)架構(gòu)中，半導(dǎo)體硬件和軟件系統(tǒng)之間存在著不匹配性，這就使得更新變得較為困難，而且不同應(yīng)用之間也很難實(shí)現(xiàn)有效擴(kuò)展。

圖2：NXP保持在汽車(chē)處理器市場(chǎng)領(lǐng)先地位

因此，為了解決以上挑戰(zhàn)，未來(lái)汽車(chē)的底層電子架構(gòu)將會(huì)朝著高性能域架構(gòu)的方向發(fā)展，它的聯(lián)網(wǎng)能力更強(qiáng)，能夠提供安全的OTA無(wú)線(xiàn)更新，同時(shí)開(kāi)發(fā)效率高，是可升級(jí)、可擴(kuò)展、能夠適應(yīng)未來(lái)發(fā)展的平臺(tái)。

NXP下一代S32家族計(jì)算平臺(tái)正是在此市場(chǎng)背景下開(kāi)發(fā)出來(lái)的，它是一個(gè)完全可擴(kuò)展的計(jì)算平臺(tái)，基于公用架構(gòu)，可以根據(jù)不同的應(yīng)用，像雷達(dá)應(yīng)用、網(wǎng)關(guān)應(yīng)用、視覺(jué)的應(yīng)用，添加特有的功能IP，派生出針對(duì)功能安全和動(dòng)力總成應(yīng)用的S32S/P、雷達(dá)應(yīng)用的S32R、下一代網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的S32G、視覺(jué)應(yīng)用的S32V、自動(dòng)駕駛應(yīng)用的S32A、以及通用的S32K。

根據(jù)性能不同以及使用ARM內(nèi)核版本不同，S32計(jì)算平臺(tái)有3個(gè)系列級(jí)別：1）低端的應(yīng)用ARM Cortex M內(nèi)核的，專(zhuān)門(mén)針對(duì)控制應(yīng)用的，對(duì)于計(jì)算沒(méi)什么要求，像S32K1以及S32K2以及S32M。2）中端的應(yīng)用ARM Cortex R內(nèi)核，也是針對(duì)控制應(yīng)用，但又需要比較強(qiáng)的計(jì)算能力，像S32S、S32P、S32D。3）高端是應(yīng)用ARM Cortex A53/57內(nèi)核，主要針對(duì)高性能計(jì)算，像針對(duì)視覺(jué)應(yīng)用的S32V，自動(dòng)駕駛的S32A和面向下一代網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的S32G。

恩智浦資深FAE劉可鑫表示：“S32計(jì)算平臺(tái)最大的優(yōu)勢(shì)是可以在不同的產(chǎn)品線(xiàn)之間最大化的復(fù)用代碼。這樣可以提高代碼的復(fù)用性，提高開(kāi)發(fā)效率，比如說(shuō)應(yīng)用于網(wǎng)關(guān)的代碼，也可以用于域控制器?！?/p>

S32P主要應(yīng)用于新能源汽車(chē)BMS、控制器以及動(dòng)力方面的一些控制；S32D主要用于車(chē)身控制器；S32S主要應(yīng)用于安全管理，針對(duì)于OEM對(duì)安全比如FOTA的需求。所有這些產(chǎn)品都是ASIL-D的，符合最高的安全等級(jí)。

具體來(lái)說(shuō)，S32P247是專(zhuān)門(mén)針對(duì)新能源汽車(chē)BMS以及電機(jī)控制應(yīng)用，集成8個(gè)Crotex-R52，兩兩鎖步，16M Flash用于存放代碼，512KB的 Data Flash，4M SRAM，都帶有ECC，帶有FD的8個(gè)FlexCAN，帶有HSE的安全模塊。

針對(duì)安全應(yīng)用的S32S247，前不久剛剛推出來(lái)，也是8個(gè)ARM Crotex的R52，工作于鎖步模式，最大工作主頻達(dá)到800M。

針對(duì)BMS和動(dòng)力總成應(yīng)用，NXP推出稍低端的版本S32P257L，從8個(gè)Crotex-R52內(nèi)核減少到4個(gè)，兩兩鎖步。

針對(duì)于車(chē)身控制推出的域控制器S32D248，8個(gè)Crotex-R52內(nèi)核，兩兩鎖步，32M Flash。NXP還有一款針對(duì)安全應(yīng)用的域控制器S32D220，這是沒(méi)有Flash的，也就是說(shuō)，是需要外掛Flash的。

NXP提供鎖步核。如S32S有8個(gè)Crotex-R52內(nèi)核，因?yàn)閮蓛涉i步，實(shí)際上是只有4個(gè)內(nèi)核，未來(lái)滿(mǎn)足于功能安全應(yīng)用。NXP還有鎖步核的DMA。所有這些存儲(chǔ)都是帶ECC的。所有的L外設(shè)都是冗余備份的。

這些是NXP S32P、S32S、S32D在功能安全方面的應(yīng)用?，F(xiàn)在新能源汽車(chē)對(duì)功能安全的要求越來(lái)越高了，NXP從功能安全提出時(shí)就開(kāi)始參與標(biāo)準(zhǔn)審查和安全理念設(shè)計(jì)。NXP是第一個(gè)基于ARM架構(gòu)CPU內(nèi)核實(shí)現(xiàn)鎖步功能的公司，還實(shí)現(xiàn)了本地的故障檢測(cè)及解決，而且還做到多內(nèi)核系統(tǒng)中，整個(gè)系統(tǒng)在某個(gè)CPU內(nèi)核運(yùn)行的某個(gè)功能失效時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)該功能失效、系統(tǒng)崩潰的情況。

在信息安全方面，S32計(jì)算平臺(tái)的安全硬件單元相比于MPC57系列的HSM，在性能方面有很大的增強(qiáng)，現(xiàn)在是滿(mǎn)足于Evita高等級(jí)要求，實(shí)現(xiàn)RSA和ECC的非對(duì)稱(chēng)加密算法，還有基于Hash的簽名認(rèn)證。

最后，S32S可以滿(mǎn)足車(chē)聯(lián)網(wǎng)OTA方面的需求。隨著車(chē)聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，后續(xù)會(huì)越來(lái)越多的電子控制單元需要無(wú)線(xiàn)的升級(jí)代碼，即通過(guò)OTA的方式升級(jí)部件，這對(duì)于安全的要求是非常高的。

NXP推出的S32S主要面向車(chē)聯(lián)網(wǎng)前端，基本上是和車(chē)廠(chǎng)經(jīng)銷(xiāo)商交互的控制單元，主要是滿(mǎn)足車(chē)廠(chǎng)對(duì)于OTA的需求。S32S在OTA方面的優(yōu)勢(shì)，一是支持多個(gè)部件，每個(gè)部件最大62M；二是多核系統(tǒng)，在某幾個(gè)核執(zhí)行代碼的過(guò)程中，可以用另外的核同時(shí)升級(jí)這個(gè)代碼；三是支持防篡改的認(rèn)證。

S32V除了集成ARM Crotex-A53內(nèi)核，還有視頻進(jìn)來(lái)后的預(yù)處理ISP以及性能彪悍的圖像處理后期GPU。也就是說(shuō)，S32V是由多個(gè)不同的功能單元合成的，因?yàn)閷?duì)于車(chē)上系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，娛樂(lè)系統(tǒng)的安全等級(jí)是比較低的，但ADAS、視覺(jué)等對(duì)于功能安全等級(jí)的要求是非常高的。比如雷達(dá)，對(duì)于運(yùn)算性能有比較強(qiáng)的要求，但同時(shí)對(duì)于功能安全要求也很高，如果運(yùn)算能力很高、安全能力差，就會(huì)出現(xiàn)失效造成人員傷亡的事故。

劉可鑫說(shuō)：“前不久，在中國(guó)大陸，基于S32V234實(shí)現(xiàn)環(huán)視、前視以及車(chē)道偏離輔助等L3級(jí)別自動(dòng)駕駛的系統(tǒng)剛剛量產(chǎn)?！?/p>