软件定义汽车-NXPS32G在域控应用的思考
01.
汽车芯片是软件定义汽车的基石
智能化、网联化、电动化和共享化是近几年及未来汽车行业发展趋势,汽车已渐渐摆脱单纯代步工具的角,而给用户带去更丰富的体验、参与和乐趣。而出用户体验的实现重度依赖软件。目前整车厂、供应商和新势力无不希望自己能在这条由软件驱动的新价值链上把握住主动权。
这样的趋势和变化,将会给汽车E/E架构和软件带来巨大的挑战和革新。
软件方面:整车功能越来越复杂,软件定义汽车的时代,汽车软件代码量、复杂度和安全性要求都在快速增长。据NXP预测,2015-2025年汽车中代码量有望呈指数级增长,其年均复合增速约为21%。
架构方面
汽车E/E架构之前一直遵循着“一个功能一个盒子”的分布式架构模式,在这样的汽车电子电气架构形式下,每增加一个功能,就需要增加相应的控制器,进一步增加系统的复杂性,而目前OEM为了整合软件、简化整车线束及降低成本逐渐开始走域控Domain Control、区域控制Zone Control的道路。
E/E架构最终的目标是中央计算机架构,中央计算机由异构的多核处理器构成,例如ARM Cortex-A 架构, ARM Cortex-M架构、GPU等。所有传感器都是自带处理能力的智能传感器,中央计算机与传感器的交互及控制都通过网关这一桥梁建立联系。
俗话说得好:好马配好鞍,虽然我们基于软件的整车功能越来越丰富,但如何保证相应的软件安全、高效、可靠的正常运行呢?毫无疑问必须依靠越来越强大的硬件,而硬件的核
心就是汽车芯片。
02.
NXP域控芯片—S32G
在当前智能化和网联化的趋势下,针对域控、网联的应用各大芯片供应商都有相应的产品支持。本文将着重探讨目前业内广受关注的NXP域控芯片——S32G系列。
1、NXP S32系列
NXP在2017年发布了S32系列产品组合,针对汽车上不同的应用场景,覆盖了车身,雷达,网关,底盘动力等不同应用,向主机厂和Tier1提供丰富的产品支持。
S32系列各个产品共用多个IP核,使得在不同ECU之间例如域控制器(Domain),区域控制
器(Zonal),以及终端节点(Node)可以共用软件,包括基础BSP和信息安全及功能安全的相关开发设计成果。
在当前域控火热的背景下,作为S32家族目前NXP主推产品之一,S32G主要应对如下目标应用:
中央网关:需要对确定性网络通信和其它处理任务负载进行加速,并需要为新兴无线服务提供嵌入式安全
服务型网关:需要高性能应用处理,并提供隔离功能,以快速部署新的安全服务
域控制器:需要高性能实时和应用处理,以支持 ECU 整合、 网络协议转换和本地域控制
安全协处理器:需要 ASIL D 功能安全处理以及网络连接和 PCI Express®,以便与其他组件和中央大容量存储器共享数据
中央车控单元:新电子电气架构趋势下,服务型网关上融合了越来越多的功能(例如VCU, BCM等)通用自动驾驶汽车
通常基于S32G的服务型网关或中央车控单元的基本系统框图如下,外围电路需要搭配专用PMIC芯片VR5510,CAN和以太网收发芯片,以及必要的存储芯片等。
S32G处理器采用成熟可靠的汽车领域专业技术设计和制造,配有嵌入式硬件安全引擎(HSE),可满足开发人员寻求的高性能、安全性、安全保障和可靠性要求。
S32G汽车网络处理器结合了ASIL D等级安全性、高性能实时和应用处理,以及网络加速功能,具有如下主要特性:
S32G目前主要是G2家族产品,在G2家族产品序列下同样也根据不同的成本要求和应用场景,提供不同的产品支持。
03.
S32G2产品的主要特征及应用
1、多核异构满足复杂软件功能需求
目前因为整车软件功能越来越复杂,再加上主机厂将多个控制器的功能整合到一个控制器的需求,越来越需要多核支持。
多核的需求还有如下几个因素
并行计算的需求:例如某些功能的输出计算需要多个输入要素在相同时间片内执行并在同一时刻输入到该功能模块。
相同时间片内多个任务的串行计算需求:例如多个功能需要在相同的时间内被串行执行。