在汽車制造商降低布線成本、提高可擴(kuò)展性和提供更好的軟件升級(jí)途徑的雄心的推動(dòng)下，E/E 架構(gòu)正在迅速?gòu)膫鹘y(tǒng)的扁平架構(gòu)發(fā)展到具有中央計(jì)算的區(qū)域架構(gòu)。下一代軟件定義車輛 (SDV) 架構(gòu)將圍繞運(yùn)行車輛應(yīng)用程序和/或?qū)崟r(shí)功能的中央車輛計(jì)算機(jī)或控制器構(gòu)建，而區(qū)域控制器和終端節(jié)點(diǎn)則管理傳感和驅(qū)動(dòng)。

恩智浦的 S32N55 器件是恩智浦全新 5nm S32N 系列車輛超級(jí)集成處理器中的首款產(chǎn)品，適用于中央計(jì)算應(yīng)用。 S32N 系列提供一系列具有不同組合或?qū)崟r(shí)和應(yīng)用程序處理功能的設(shè)備，充當(dāng) SDV 的大腦。 S32N 設(shè)備在安全集成許多傳統(tǒng)和新的跨車輛功能方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用，并且能夠靈活地適應(yīng)未來(lái)通過(guò)軟件定義、硬件強(qiáng)制分區(qū)的新車輛功能。

S32N55器件的目標(biāo)是整合實(shí)時(shí)車輛功能以實(shí)現(xiàn)中央車輛控制器，但它也可以用作高性能域控制器。它提供市場(chǎng)領(lǐng)先的實(shí)時(shí)處理、隔離和管理多個(gè)確定性任務(wù)的高級(jí)功能、控制實(shí)時(shí)流量的網(wǎng)絡(luò)加速以及確保整體正常運(yùn)行的安全模塊。

我們將詳細(xì)介紹 S32N55 框圖中顯示的主要模塊和功能，以更詳細(xì)地解釋它們。請(qǐng)注意，框圖是設(shè)備功能的高級(jí)表示。有關(guān)器件架構(gòu)和實(shí)現(xiàn)的詳細(xì)信息，請(qǐng)參閱S32N55參考手冊(cè)。

S32N55框圖

實(shí)時(shí)性能和內(nèi)存

(1) 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能，S32N55 提供 16 個(gè) Arm? Cortex?-R52 處理器內(nèi)核，運(yùn)行頻率高達(dá) 1.2 GHz。這些內(nèi)核排列在四個(gè)實(shí)時(shí)單元 (RTU) 中，并具有四個(gè)分鎖 Arm Cortex-R52 內(nèi)核。分割鎖定意味著一對(duì)中的每個(gè)核心都可以獨(dú)立運(yùn)行（分割），也可以同步運(yùn)行，即它們一起運(yùn)行。 Cortex-R52 內(nèi)核可以以三種配置之一運(yùn)行：1) 所有內(nèi)核均處于鎖步模式，以提供近 20K DMIPS 的最大 ASIL D 性能，2) 所有內(nèi)核均處于分離模式，以提供近 40K ASIL B DMIPS 或 3) a一些核心以鎖步和分離的方式組合。預(yù)計(jì)汽車制造商將在 ECU 整合中使用混合關(guān)鍵技術(shù)。某些車輛功能需要高水平的功能安全性并以鎖步模式配置核心，而其他任務(wù)可能不是功能安全關(guān)鍵型并以分離模式配置其他核心。

(2) 每個(gè) Cortex-R52 內(nèi)核還包括一個(gè) Arm Neon? 單指令、多數(shù)據(jù) (SIMD) 處理單元，以幫助執(zhí)行高級(jí)控制算法。

(3) S32N55 RTU 還具有緊耦合內(nèi)存 (TCM)、L1 緩存、L2 緩存，并可直接訪問(wèn)設(shè)備上的 48 MB 平臺(tái) SRAM，以減少延遲并支持多個(gè)實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的快速執(zhí)行。作為功??能安全支持的一部分，所有內(nèi)存均受糾錯(cuò)碼 (ECC) 保護(hù)。

(4)對(duì)于內(nèi)存擴(kuò)展，S32N55 提供了一系列靈活的內(nèi)存接口：LPDDR4x 閃存、LPDDR4X/5/5X DRAM 和 SDXC/eMMC NAND 閃存。這些存儲(chǔ)器接口允許通過(guò) LPDDR4X 閃存和 LPDDR DRAM 的就地執(zhí)行 (XiP) 選項(xiàng)來(lái)支持 OTA 更新。支持 SPI NOR 閃存啟動(dòng)。

實(shí)時(shí)應(yīng)用程序隔離

S32N55 整合了以前作為單獨(dú)的 ECU 及其自己的微控制器實(shí)現(xiàn)的實(shí)時(shí)車輛功能。每個(gè)集成電子控制單元（iECU）都在自己的隔離執(zhí)行環(huán)境中運(yùn)行，以確保不受其他功能的干擾。每個(gè) iECU 都分配有一組硬件資源，包括處理、內(nèi)存、外設(shè)和 I/O，或者我們所說(shuō)的“核心到引腳”隔離，以提供類似于單獨(dú)物理 ECU 的隔離環(huán)境。每個(gè)iECU可以獨(dú)立運(yùn)行、暫停或置于安全狀態(tài)。單個(gè) iECU 可以重置，而不會(huì)影響其他 iECU。這允許處于故障狀態(tài)的 iECU 在運(yùn)行時(shí)重置，而不會(huì)影響更廣泛的系統(tǒng)。它還允許每個(gè) iECU 隨著時(shí)間的推移獨(dú)立更新。

(5) iECU 的管理由基礎(chǔ)子系統(tǒng) (FSS) 負(fù)責(zé)。 FSS 具有一個(gè)系統(tǒng)管理器，在一對(duì)雙核鎖步 Cortex-M7 處理器內(nèi)核上運(yùn)行，它使用擴(kuò)展資源域控制器 (XRDC) 進(jìn)行硬件隔離，安全地處理 iECU 之間的資源分區(qū)。系統(tǒng)管理器提供高級(jí)系統(tǒng)控制服務(wù)（時(shí)鐘、復(fù)位和電源）并處理共享資源事件。 FSS 還充當(dāng)安全管理器，負(fù)責(zé)安全上下文、故障檢測(cè)、故障反應(yīng)、故障恢復(fù)和內(nèi)置自測(cè)試。還支持 12 通道、12 位 SAR A/D 轉(zhuǎn)換器。

通信和以太網(wǎng)加速

(6) 通信實(shí)時(shí)子系統(tǒng) (CRS) 將車輛網(wǎng)絡(luò)、PCI Express (PCIe) 和傳統(tǒng)汽車外設(shè)功能組合到一個(gè)子系統(tǒng)中。通信管理器在雙核鎖步 Cortex-M7 處理器內(nèi)核對(duì)上運(yùn)行，可安全地協(xié)助管理共享資源、診斷和校準(zhǔn)。

(7) 具有 24 個(gè) CAN/CAN FD 模塊的 CAN Hub 虛擬化 CAN I/O，并允許應(yīng)用程序共享相同的 CAN I/O 引腳。 CAN 幀可以路由到多個(gè) iECU。 CAN Hub 還提供 iECU 之間的高效過(guò)濾和路由，并且 Cortex-M7 減輕了主機(jī)內(nèi)核的 CAN 處理負(fù)擔(dān)。

(8) CRS 提供豐富的附加通信外設(shè)，包括 4 個(gè) CAN XL、8 個(gè) 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 有一個(gè)以太網(wǎng)子系統(tǒng)模塊（NETC3）來(lái)管理以太網(wǎng)流量。這與 NXP 現(xiàn)有 S32Z2/E2 系列實(shí)時(shí)處理器上的 NETC3 模塊相同，以實(shí)現(xiàn)兼容性。該模塊包括一個(gè)集成的時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 千兆位以太網(wǎng)交換機(jī)，帶有兩個(gè)運(yùn)行速度高達(dá) 2.5Gbps 的以太網(wǎng) MAC。以太網(wǎng)交換機(jī)的加入消除了對(duì)外部交換機(jī)的需求，有助于降低總體系統(tǒng)成本。 MII、RMII、RGMII、SGMII 和 SGMII 2.5G/OC SGMII 以太網(wǎng)接口均受支持。兩個(gè)額外的 SerDes 通道也可用于運(yùn)行 SGMII。

安全

(10) S32N55主要安全模塊是NXP第二代硬件安全引擎(HSE2)。該安全模塊建立在當(dāng)今 NXP S32G2/G3 和 S32Z2/E2 設(shè)備上可用的強(qiáng)大且經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的硬件安全引擎之上。 HSE2 提供了一個(gè)隔離的安全執(zhí)行環(huán)境，為芯片內(nèi)的其他功能提供平臺(tái)信任根 (RoT)。安全模塊提供一般系統(tǒng)安全管理（安全啟動(dòng)/執(zhí)行、資源分區(qū)、調(diào)試訪問(wèn)和安全固件更新）、強(qiáng)化加密操作和密鑰配置/分發(fā)操作。 HSE2 具有安全狀態(tài)機(jī)、安全處理和內(nèi)存以及其他加密硬件來(lái)管理這些任務(wù)。它集成了物理保護(hù)支持以抵御旁路攻擊并支持設(shè)備的安全生命周期。

HSE2 通過(guò)專用 TrustBus 連接到分布在設(shè)備上其他模塊中的加密引擎。這些額外的加密引擎管理高性能加密操作、安全通信和安全內(nèi)容訪問(wèn)（動(dòng)態(tài)加密和解密）。這種分布式安全方法的優(yōu)點(diǎn)是提高安全服務(wù)的可用性、提高安全操作的并行性、任務(wù)之間的優(yōu)先級(jí)更清晰以及最小化延遲。

控制和狀態(tài)

(11) 控制和狀態(tài)模塊管理附加通信和 GPIO 外設(shè)。這包括廣泛的外設(shè)組合，包括 PSI5、I2C、I2S、SPI、UART、SENT 和許多 GPIO。

定時(shí)器

(12) S32N55 上的通用定時(shí)器包括 FlexTimers、周期中斷定時(shí)器以及系統(tǒng)和看門狗定時(shí)器。

概括

S32N55車輛超級(jí)集成處理器非常適合集成許多實(shí)時(shí)車輛功能或集成ECU。每個(gè) iECU 都可以分配一個(gè)隔離執(zhí)行環(huán)境，其資源可以在車輛的生命周期內(nèi)根據(jù)需要進(jìn)行更改。這使汽車制造商能夠更快速地開發(fā) iECU，促進(jìn)車輛功能在車輛上的遷移，并簡(jiǎn)化車輛增強(qiáng)的整個(gè)生命周期。 S32N55 在簡(jiǎn)化 SDV 實(shí)時(shí)車輛功能的安全集成方面發(fā)揮著關(guān)鍵作用。