基于 NXP S32K312+FS23 的汽车通用评估板方案

S32K3 系列是 NXP 推出的面向汽车电子和工业应用的微控制器，基于 ARMCortex-M7 内核，支持单核、双核和锁步内核配置。S32K3 系列具有内核、内存和外设数量方面的可扩展性，符合 ISO26262 标准，能达到 ASIL B/D 安全等级，具有高级功能安全、信息安全和低功耗的特性。适用于可能会在严酷环境下工作的车身、区域控制和电气化应用。另外，NXP  集成的免费开发环境 S32DS 和实时驱动，让客户可以快速上手开发 S32K3 相关应用设计，大大缩短产品开发周期，满足汽车电子产品高速发展的市场需求。

 

本方案是一款适用于通用工业和汽车应用的评估板，基于 HDQFP-100 封装的单核 S32K312 搭配安全电源管理芯片 FS23，在优化成本的条件下，仍可达到 ASIL-B 的功能安全等级。支持 HSE 安全引擎，OTA，高级连接和低功耗，满足用户的基础开发需求。我们还增加了 Arduino UNO 标准接口，兼容“Shield”扩展板选项，可供客户做产品原型验证。

 

 

►展示板照片

 

►方案方块图

 

 

►核心技术优势

硬件特性：

1. 评估板尺寸为 7*13(cm），使用轻巧方便

2. 32-bit Cortex-M7 单核模式的 S32K312，HDQFP100 封装比普通 IC 尺寸减少了 55%

3. 搭配安全电源管理芯片 FS23，实现全方位的电源监测管理与失效安全防护

4. 板载 USB 转 UART 模块，无需外置转换器即可实现上位机通信

5. 两路高速的 CAN 收发器，2 路 LIN 收发器，可通过总线与汽车 ECU 端对端通信

6. 组件：1*RGB 小灯、2*用户按键、1*电位器，2*电极触控板

7. 提供 Arduino UNO 接口，可连接各类型的开发板做应用扩展

8. 支持 10-Pin JTAG/SWD 标准调试接口和 4 线 SWD 调试模式

 

软件特性：

1. 与原厂提供的 RTD 实时驱动软件深度耦合，丰富的官网例程为用户提供无障碍的开发环境，可基于 NXP 量产级别 AUTOSAR 和 Non - AUTOSAR 的底层驱动基础进行车规级应用软件开发

2. 独立的 HSE 安全子系统，NXP 提供免费的安全固件，HSE 安全引擎——AES-128/192/256、RSA、ECC、安全启动和密钥存储；侧通道保护；符合 ISO21434 标准

3. S32 安全软件架构 (SAF)，包括六个故障检测和反应库，以及免费的安全外设驱动

4. 结构内核自检（SCST）

5. 免费的核间通信架构（IPCF），用于在多核系统、多操作系统通信的中间层软件

6. 免费的 MATLAB 模型设计工具箱（MBDT），恩智浦提供的 Simulink 环境插件

 

►方案规格

1. 主控 MCU（S32K312）上文已做简单介绍，本章不再赘述

 

2. 车规级电源管理芯片SBC FS2303B：

① 树状电源轨，可为微控制器和传感器供电，出厂时可配置各路电源的上下电顺序

② 具有三种工作模式（正常模式、待机模式和停止模式），管理系统低静态电流和快速唤醒功能

③ 多路唤醒源：WAKE 引脚、HVIO/LVIO 引脚、CAN FD、LIN 或通过 SPI/I2C 命令唤醒

④ 内置具有循环感测或唤醒源的高边驱动器

⑤ 内置一路 CAN-FD 收发器（高达 5Mbit/s 通信速率）和一路 LIN 收发器

⑥ QFN48 的封装焊盘裸露，优化散热管理

⑦ 通过 OTP 烧录存储器来扩展配置和定制化芯片

⑧ 达到功能安全等级 ADIL-B，符合 ISO26262 标准的设计和工艺

⑨ 具有电源监督，故障检测，MCU 硬件监测，失效安全保护，高级看门狗等功能

 

3. 车规级高速 CAN 收发器（TJA1443ATK）：

① 支持标准 HS CAN 和 CANFD，符合 ISO 11898-2:2016, SAE J2284-1-5 和 SAE J1939-14 标准

② 在 CAN-FD 快速相位下， 5Mbit/s 数据速率也能实现可靠的通信

③ 支持极低电流待机模式和睡眠模式，具有本地和远程唤醒功能

④ 通过 VIO 输入控制，接口兼容 3V 和 5V 的微控制器信号

⑤ 符合 AEC-Q100 Grade 1 认证（环境温度 = 125°C），专用的 TJR1443 可用于高温应用（环境温度 = 150°C）

⑥ 符合 IEC 61000-4-2 标准，提供±8kV 的卓越抗 ESD 能力

⑦ 小尺寸的 HVSON14 封装，提升了自动光学检测（AOI）能力

 

4. 车规级高速LIN收发器（TJA1021ATK）规格：

① 符合 1/SAEJ2602 标准

② 波特率高达 20kBd

③ 在睡眠模式下具有极低功耗，在故障模式下功耗降到最低，具有本地和远程唤醒功能

④ 输入电平兼容 3V 和 5V 器件，可直连微控制器

⑤ 电磁辐射（EME）极低，高电磁抗扰性（EMI）

⑥ 可在未上电状态下进行无源操作

⑦ 适用于 LIN 从应用的集成终端电阻

⑧ 高 ESD 稳健性：引脚 LIN、VBAT 和 WAKE_N 能够承受 ±6kV 的 ESD，符合 IEC61000-4-2 标准

⑨ 小尺寸的 HVSON8 封装，提升了自动光学检测（AOI）能力

 

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