全新实时处理器加快推动软件定义汽车进程

电子发烧友网报道（文/程文智）随着汽车电子的发展，车辆数据需要更高的信号传输效率，更方便的控制，也就是说传统的分布式电子架构需要向更加集中的域控制架构转变，以便缩短汽车硬件和软件的创新周期，提升设备和数据的可获得性，让用户获得更好的体验。
 
域控制架构的出现，带来了两大好处，一是可扩展的集中式软件开发，不仅简化了功能域中的软件集成，还能高效支持软件定义汽车，并且能够实现集中式OTA升级，轻松升级汽车；二是简化了接线和连接，大幅降低了布线和线缆成本，从而简化了新一代汽车功能的集成，创造了新的盈利机会。
 

 
恩智浦全新S32Z和S32E实时处理器助力软件定义汽车
在域处理器方面，恩智浦一直走在前列，两三年前，恩智浦就推出了S32系列汽车电子平台，两年前他们推出了汽车网络处理器S32G。据恩智浦半导体资深副总裁，汽车控制及网络解决方案产品线总经理Ray Cornyn透露，目前S32G在全球广受欢迎，尤其在中国，已经有多家汽车制造厂在电子控制系统中选择了该系列产品，包括泛亚、广汽、理想等。
 
近期，恩智浦又推出了S32汽车平台全新的产品组合------S32Z和S32E实时处理器系列。据Ray Cornyn介绍，S32Z 和 S32E 处理器系列帮助汽车行业加快集成多种实时应用，实现域控制、区域控制、安全处理和电气化。他认为，这些功能对于打造下一代安全高效的汽车至关重要。
 

 
其中，S32Z处理器适合用于安全处理、域控制和区域控制，而S32E处理器适合用于电动汽车(xEV)控制和智能驱动。S32Z和S32E处理器软件兼容，这将有助于实现软件定义汽车，降低软件集成复杂度，并增强安全性。
 
Ray Cornyn指出，实时应用指的是与车辆动力控制，以及驾乘人员舒适性有关的一些应用，包括制动系统、转向系统、电子稳定控制、牵引电机控制，以及电动汽车有关的一些电源转化、车载充电等等，这些应用都需要建立在实时、安全控制的基础上。而S32Z和S32E，就是为了支持这类需求而诞生的，即在高度集成的环境下实现实时控制。值得一提的是，这两款处理器都达到ASIL-D功能安全等级，多核间互不干扰的高性能多任务实时处理。
 
S32Z和S32E除具备ASIL-D的功能安全等级以及千兆级的内核主频，还集成了原本在网络处理芯片中特有的网络加速引擎。一个典型的应用示例是，如今在电动汽车里需要控制很多的电子电气部件，包括电机、传统的引擎等等，其中有多个MCU在运行，它们之间通过一些串行通信接口连接，且每一个MCU都是独立的。“我们推出的S32Z和S32E能够提供一个通用的软件平台架，对这些传统功能进行集成，这意味着多个独立的应用能够在同一个处理器芯片中同时运行。我们把部署这些应用的硬件资源叫做租户，这样的架构也被叫做‘多租户架构’。”Ray Cornyn介绍道。
 

 
也就是说，S32Z和S32E在设计中，引入了一个非常特殊的功能，叫做“内核到引脚”硬件虚拟化，即每一个应用在虚拟的处理器上运行的时候都能够指定一组硬件资源集合，这样其他的应用就没办法“盗取”它的资源了。通过这样的设计保障，使各个功能能够独立运行。
 

 
按照S32实时处理器的规划路线图，S32Z和S32E是恩智浦这个全新系列的首款产品，是中端的千兆级产品。2023年底，恩智浦还会推出一个低端的裁剪版本Z1，至于下一代高性能5nm的产品，恩智浦曾在不久前的Computex活动上展示了其测试芯片。
 
S32Z和S32E的具体参数
S32Z和S32E处理器采用TSMC 16nm FinFET技术实现。他们拥有很多相同的功能，包括8个带可分锁步支持特性的Arm Cortex-R52处理器内核，双核锁步Cortex-M33处理器内核和DSP/ML处理器，集成了Flash、LPDDR存储器、以及通信加速、TSN千兆级以太网交换机和硬件安全引擎。而且，它们都遵循ISO/SAE 21434网络安全认证，以及ISO 26262 ASIL D功能安全认证。在软件和引脚方面，他们也是兼容的。
 
作为车载处理器，S32Z和S32E可以与其他传统的控制器通过传统的CAN接口连接，恩智浦还与博世联合开发了CAN-XL接口。
 
不过，现在有很多客户希望能够把驱动功能也集成到器件当中，“之前有一些做法是在边缘侧，或区域控制器端的实现驱动功能，但同时也有客户希望能够把驱动功能融合到域控制器的主处理器当中。因此，S32E就是应对这个需求而设计的，它在功能方面非常地强大，可以帮助客户实现这样的集成。在功能性、内核、和软件兼容方面，S32Z和S32E是统一的。” Ray Cornyn指出。

也就是说，S32E系列处理器提供了额外的功能(5V模拟和具有复杂定时器的I/O)，可支持驱动应用。即S32Z处理器适合用于安全处理、域控制和区域控制，而S32E处理器适合用于电动汽车(xEV)控制和智能驱动。
 
另外，在软件和开放工具方面，S32Z和S32E处理器受到了S32 Design Studio、驱动程序、虚拟机管理程序、操作系统和处理器间通信等软件的支持。恩智浦GreenVIP汽车集成平台提供的软件框架可加速实时软件集成，而S32安全软件框架为客户提供了ASIL D安全功能。此外，GreenBox 3硬件平台也可托管GreenVIP和应用软件，用于芯片评估、软件开发和快速原型制作。
 
结语
随着汽车架构在不断向域和区域化方向演进，汽车需要更高性能的处理器来实现更多功能的集成，恩智浦的S32系列处理器就是为此而设计，在全新处理器的支持下，软件定义汽车的发展步伐更快了，或许在未来的几年就能够实现。