Fahrzeugnetzwerkprozessor bietet multifunktionale Fähigkeiten

LAS VEGAS – Der S32G von NXP Semiconductors ist „eine Single-Chip-Version“ von zwei Prozessoren – einem Automotive-Mikroprozessor und einem Enterprise-Netzwerkprozessor – kombiniert, sagte Ray Cornyn, Vice President und General Manager, Vehicle Dynamics Products. Der S32G fungiert als Gateway-Prozessor für vernetzte Fahrzeuge, da er Netzwerkfunktionen auf Unternehmensebene bietet. Es ermöglicht auch die neuesten datenintensiven ADAS-Anwendungen und bietet gleichzeitig sichere Kommunikationsfähigkeiten für Fahrzeuge, erklärte er.

Was NXP S32G beinhaltet (Quelle:NXP Semiconductors)

Ein genauerer Blick in das Innere des S32G enthüllt eine Wunschliste der Autohersteller für Fahrzeuge der nächsten Generation im Jahr 2021 und darüber hinaus.

Zu den Wünschen gehören:Over-the-Air-Software-Updates – à la Tesla –, um Fahrzeuge „software-upgradebar“ zu machen, ein Wechsel zu neuen domänenbasierten Fahrzeugarchitekturen (dh Konsolidierung von ECUs), verstärkte Sicherheitsfunktionen (einschließlich Intrusion Erkennung/Überwachung), die Fähigkeit des Fahrzeugs, Daten am Edge zu analysieren, ohne ständig von der Cloud abhängig zu sein, und verbesserte Sicherheit auf ASIL D.

Bei „vernetzten Fahrzeugen“ suchen Automobilhersteller nach neuen Geschäftsmöglichkeiten, darunter Abonnementmodelle und nutzungsbasierte Versicherungen.

„Es ist ein weltweiter Trend unter Automobil-OEMs, all diese neuen Geschäftsmöglichkeiten und Fähigkeiten in Fahrzeuge der nächsten Generation zu integrieren“, sagte Brian Carlson, Director, Product Line Management for Vehicle Network Processors bei NXP.

Wenn ein durch Software aufrüstbares Auto das Ziel der Automobilindustrie ist, scheint der S32G darauf ausgelegt zu sein, Auto-OEMs einen Schritt näher zu bringen.

Phil Magney, Gründer und Principal bei VSI Labs, stellte fest, dass S32G „als Tor zur zentralisierten Domänenverarbeitung dienen soll, die die unterstützende Architektur des softwaredefinierten Autos ist. Darüber hinaus müssen neue Fahrzeugarchitekturen enorme Datenmengen über mehrere Schnittstellen unterstützen.“

Er merkte an:„Bis zu diesem Zeitpunkt war Networking ein bisschen Nebensache. Aber in Wirklichkeit ist es ziemlich kritisch, da sich so viele Daten im Fahrzeug bewegen. Der S32G kann alle Installations- und damit verbundenen Sicherheits-, Timing- und Sicherheitsanforderungen erfüllen.“ Er fügte hinzu, dass es viele Netzwerkcontroller gibt, die von großen Chiplieferanten und Tier Ones entwickelt wurden. Aber unter den bestehenden Netzwerkprozessoren „habe ich noch nichts gesehen, das alles auf einem Chip zusammenfasst, wie der S32G.“

Der neue Prozessor wird bereits bemustert, und Auto-OEMs testen derzeit S32G, sagte Carlson. Um die Attraktivität von S32G unter den wichtigsten Akteuren der Automobilindustrie zu demonstrieren, teilte NXP in seiner Pressemitteilung ein Zitat von Bernhard Augustin, Audi-Direktor für ECU-Entwicklung für autonomes Fahren:„Wir haben die einzigartige Kombination aus Netzwerk-, Leistungs- und Sicherheitsfunktionen des S32G gefunden Prozessor ideal für den Einsatz in unserem ADAS-Domänencontroller der nächsten Generation.“

S32-Prozessorfamilie

S32G ist Teil der S32-Prozessorfamilie von NXP, die auf einer einheitlichen Architektur aus Hochleistungs-MCUs, MPUs, anwendungsspezifischer Beschleunigung und Schnittstellen basiert.

Die skalierbare S32-Familie ermöglicht es Entwicklern, Software in einer einheitlichen Umgebung über Anwendungsplattformen hinweg zu erstellen.

Das Ziel besteht darin, Entwicklern die Wiederverwendung ihrer teuren Forschungs- und Entwicklungsarbeit zu ermöglichen, wodurch die Markteinführungszeit verkürzt wird, da die Automobilindustrie in den nächsten Jahren mit den schnellen Veränderungen der Fahrzeugarchitekturen fertig wird.

NXP stellte fest, dass die Plattform „Automobilqualität, Zuverlässigkeit und ASIL D-Leistung über mehrere Anwendungsbereiche hinweg in allen Fahrzeugen aufrechterhält.“

Fahrzeugnetzwerkprozessor

In erster Linie bietet S32G ein beispielloses Maß an Netzwerk- und Verarbeitungsfähigkeiten.

Wie im Blockdiagramm unten gezeigt, enthält der S32G-Prozessor Lock-Step-Arm-Cortex-M7-Mikrocontroller-Kerne und eine branchenweit erste Fähigkeit, Cluster von Arm Cortex-A53-Anwendungskernen im Lock-Step-Verfahren zu bündeln.

Da die Menge der gesammelten und transportierten Daten in einem Fahrzeug exponentiell wächst, wird die Fähigkeit des Prozessors, Automobilnetzwerke und Ethernet-Pakete zu beschleunigen, immer wichtiger, erklärte Carlson.

Es ist eine Sache, die Fähigkeit eines Netzwerkprozessors anzupreisen, große Datenmengen zu verarbeiten. Aber es ist eine ganz andere Geschichte, wenn der Chip die Datenverarbeitung tatsächlich beschleunigen kann. Ohne Beschleunigung kann das Fahrzeugnetzwerk leicht ins Stocken geraten, sagte Carlson, was es dem neuen Fahrzeug unmöglich macht, kritische Dienste mit der von Automobilherstellern geforderten deterministischen Netzwerkleistung anzubieten.

S32G-Prozessoren wurden entwickelt, um Transportschichten zu entlasten, damit ihre Kommunikations-Engine eine geringe Latenz erreichen kann, bemerkte er. S32G verfügt über „Netzwerkbeschleunigungsblöcke“, die für Automobil- und Ethernet-Netzwerke entwickelt wurden.

Zu den S32G-Netzwerkfunktionen gehören 20 × CAN/CAN FD-Schnittstellen, 4 × Gigabit-Ethernet-Schnittstellen und eine PCI-Express-Gen-3-Schnittstelle.

Zum Vergleich stellte Magney fest, dass Tesla „sechs CAN-Kanäle, vier Ethernet-Kanäle und acht serielle Leitungen für die Kameras unterstützt“. Magney nannte Tesla „einen Stellvertreter für zukünftige Fahrzeugarchitekturen“ und sagte:„Es überrascht nicht, dass NXP Ethernet- und CAN-Controller an Tesla liefert.“

Weitere wichtige Funktionen des S32G sind Sicherheit und Schutz.

Der S32G integriert, wie alle anderen S32-Plattform-Prozessoren, eine leistungsstarke Hardware-Sicherheitsbeschleunigung zusammen mit der Unterstützung der Public-Key-Infrastruktur (PKI) für die vertrauenswürdige Schlüsselverwaltung, die durch seine Hardware Security Engine (HSE) ermöglicht wird. Die Firewall-HSE ist die Vertrauensbasis, die sicheres Booten unterstützt, Systemsicherheitsdienste bereitstellt und vor Seitenkanalangriffen schützt.

Was die Sicherheit angeht, bieten S32G-Prozessoren volle ASIL-D-Fähigkeiten, einschließlich Lock-Step-Arm Cortex M7-Mikrocontroller-Cores und eine branchenweit erste Fähigkeit, Cluster von Arm Cortex-A53-Anwendungskernen im Lock-Step-Modus zu bündeln, was ein neues Maß an Sicherheitsleistung mit High-Level . ermöglicht Betriebssysteme und größere Speicherunterstützung.

Vielseitigkeit von S32G

Carlson von NXP betonte, dass die Schönheit von S32G in seiner Vielseitigkeit liegt. Der S32G kann an vielen verschiedenen Orten in einem Fahrzeug verwendet werden – von einem Gate-Prozessor über einen Domänencontroller bis hin zu ADAS-Sicherheitsprozessoren.

Wo in einem Fahrzeug S32G verwendet werden kann (Quelle:NXP)

Magney von VSI Labs bemerkte:„Der S32G scheint viele der AV- oder ADAS-Domänencontroller zu ergänzen, da er eine Handvoll Chips in einem konsolidiert.“ Er fügte hinzu:„Sonst wäre die Funktionalität des S32G auf mehrere Transceiver und Controller verteilt, um den gesamten Datenverkehr abzuwickeln. Der S32G enthält außerdem alle kritischen Timing-Elemente, Speicher, Sicherheit und Netzwerkbeschleuniger, die erforderlich sind, um alle im Fahrzeug übertragenen Daten zu unterstützen.“