S32N55 车辆超级集成处理器框图概览

在汽车制造商降低布线成本、提高可扩展性和提供更好的软件升级途径的雄心的推动下，E/E 架构正在迅速从传统的扁平架构发展到具有中央计算的区域架构。下一代软件定义车辆 (SDV) 架构将围绕运行车辆应用程序和/或实时功能的中央车辆计算机或控制器构建，而区域控制器和终端节点则管理传感和驱动。   

恩智浦的 S32N55 器件是恩智浦全新 5nm S32N 系列车辆超级集成处理器中的首款产品，适用于中央计算应用。 S32N 系列提供一系列具有不同组合或实时和应用程序处理功能的设备，充当 SDV 的大脑。 S32N 设备在安全集成许多传统和新的跨车辆功能方面发挥着关键作用，并且能够灵活地适应未来通过软件定义、硬件强制分区的新车辆功能。      

S32N55器件的目标是整合实时车辆功能以实现中央车辆控制器，但它也可以用作高性能域控制器。它提供市场领先的实时处理、隔离和管理多个确定性任务的高级功能、控制实时流量的网络加速以及确保整体正常运行的安全模块。   

我们将详细介绍 S32N55 框图中显示的主要模块和功能，以更详细地解释它们。请注意，框图是设备功能的高级表示。有关器件架构和实现的详细信息，请参阅S32N55参考手册。   

S32N55框图

 

实时性能和内存 

(1) 为了实现实时性能，S32N55 提供 16 个 Arm® Cortex®-R52 处理器内核，运行频率高达 1.2 GHz。这些内核排列在四个实时单元 (RTU) 中，并具有四个分锁 Arm Cortex-R52 内核。分割锁定意味着一对中的每个核心都可以独立运行（分割），也可以同步运行，即它们一起运行。 Cortex-R52 内核可以以三种配置之一运行：1) 所有内核均处于锁步模式，以提供近 20K DMIPS 的最大 ASIL D 性能，2) 所有内核均处于分离模式，以提供近 40K ASIL B DMIPS 或 3) a一些核心以锁步和分离的方式组合。预计汽车制造商将在 ECU 整合中使用混合关键技术。某些车辆功能需要高水平的功能安全性并以锁步模式配置核心，而其他任务可能不是功能安全关键型并以分离模式配置其他核心。   

(2)  每个 Cortex-R52 内核还包括一个 Arm Neon™ 单指令、多数据 (SIMD) 处理单元，以帮助执行高级控制算法。 

(3)  S32N55 RTU 还具有紧耦合内存 (TCM)、L1 缓存、L2 缓存，并可直接访问设备上的 48 MB 平台 SRAM，以减少延迟并支持多个实时应用程序的快速执行。作为功​​能安全支持的一部分，所有内存均受纠错码 (ECC) 保护。 

(4)对于内存扩展，S32N55 提供了一系列灵活的内存接口：LPDDR4x 闪存、LPDDR4X/5/5X DRAM 和 SDXC/eMMC NAND 闪存。这些存储器接口允许通过 LPDDR4X 闪存和 LPDDR DRAM 的就地执行 (XiP) 选项来支持 OTA 更新。支持 SPI NOR 闪存启动。
 

实时应用程序隔离 

S32N55 整合了以前作为单独的 ECU 及其自己的微控制器实现的实时车辆功能。每个集成电子控制单元（iECU）都在自己的隔离执行环境中运行，以确保不受其他功能的干扰。每个 iECU 都分配有一组硬件资源，包括处理、内存、外设和 I/O，或者我们所说的“核心到引脚”隔离，以提供类似于单独物理 ECU 的隔离环境。每个iECU可以独立运行、暂停或置于安全状态。单个 iECU 可以重置，而不会影响其他 iECU。这允许处于故障状态的 iECU 在运行时重置，而不会影响更广泛的系统。它还允许每个 iECU 随着时间的推移独立更新。  

(5) iECU 的管理由基础子系统 (FSS) 负责。 FSS 具有一个系统管理器，在一对双核锁步 Cortex-M7 处理器内核上运行，它使用扩展资源域控制器 (XRDC) 进行硬件隔离，安全地处理 iECU 之间的资源分区。系统管理器提供高级系统控制服务（时钟、复位和电源）并处理共享资源事件。 FSS 还充当安全管理器，负责安全上下文、故障检测、故障反应、故障恢复和内置自测试。还支持 12 通道、12 位 SAR A/D 转换器。 

通信和以太网加速 

(6) 通信实时子系统 (CRS) 将车辆网络、PCI Express (PCIe) 和传统汽车外设功能组合到一个子系统中。通信管理器在双核锁步 Cortex-M7 处理器内核对上运行，可安全地协助管理共享资源、诊断和校准。

(7)  具有 24 个 CAN/CAN FD 模块的 CAN Hub 虚拟化 CAN I/O，并允许应用程序共享相同的 CAN I/O 引脚。 CAN 帧可以路由到多个 iECU。 CAN Hub 还提供 iECU 之间的高效过滤和路由，并且 Cortex-M7 减轻了主机内核的 CAN 处理负担。 

(8) CRS 提供丰富的附加通信外设，包括 4 个 CAN XL、8 个 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 有一个以太网子系统模块（NETC3）来管理以太网流量。这与 NXP 现有 S32Z2/E2 系列实时处理器上的 NETC3 模块相同，以实现兼容性。该模块包括一个集成的时间敏感网络 (TSN) 千兆位以太网交换机，带有两个运行速度高达 2.5Gbps 的以太网 MAC。以太网交换机的加入消除了对外部交换机的需求，有助于降低总体系统成本。 MII、RMII、RGMII、SGMII 和 SGMII 2.5G/OC SGMII 以太网接口均受支持。两个额外的 SerDes 通道也可用于运行 SGMII。 

安全

(10) S32N55主要安全模块是NXP第二代硬件安全引擎(HSE2)。该安全模块建立在当今 NXP S32G2/G3 和 S32Z2/E2 设备上可用的强大且经过验证的硬件安全引擎之上。 HSE2 提供了一个隔离的安全执行环境，为芯片内的其他功能提供平台信任根 (RoT)。安全模块提供一般系统安全管理（安全启动/执行、资源分区、调试访问和安全固件更新）、强化加密操作和密钥配置/分发操作。 HSE2 具有安全状态机、安全处理和内存以及其他加密硬件来管理这些任务。它集成了物理保护支持以抵御旁路攻击并支持设备的安全生命周期。 

HSE2 通过专用 TrustBus 连接到分布在设备上其他模块中的加密引擎。这些额外的加密引擎管理高性能加密操作、安全通信和安全内容访问（动态加密和解密）。这种分布式安全方法的优点是提高安全服务的可用性、提高安全操作的并行性、任务之间的优先级更清晰以及最小化延迟。   

控制和状态  
 

(11) 控制和状态模块管理附加通信和 GPIO 外设。这包括广泛的外设组合，包括 PSI5、I2C、I2S、SPI、UART、SENT 和许多 GPIO。 

定时器

(12) S32N55 上的通用定时器包括 FlexTimers、周期中断定时器以及系统和看门狗定时器。  

概括

S32N55车辆超级集成处理器非常适合集成许多实时车辆功能或集成ECU。每个 iECU 都可以分配一个隔离执行环境，其资源可以在车辆的生命周期内根据需要进行更改。这使汽车制造商能够更快速地开发 iECU，促进车辆功能在车辆上的迁移，并简化车辆增强的整个生命周期。 S32N55 在简化 SDV 实时车辆功能的安全集成方面发挥着关键作用。