【導讀】 NXP推出的全球首個完全可擴展計算架構(gòu)S32家族汽車處理器計算平臺，將為主機廠、Tier 1供應(yīng)商等合作伙伴應(yīng)對目前電動化、智能化、互聯(lián)化三大汽車發(fā)展趨勢發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)提供解決方案。

NXP（恩智浦半導體）正在鞏固或奠定其在汽車控制器或處理器市場的領(lǐng)導地位，最近不僅推出了可擴展互聯(lián)車輛SAF5400芯片，簽下了廣汽、長安、Torc Robotics、EB、海拉等合作伙伴，而且未來還將支持上海汽車城開展中國首次基于DSRC技術(shù)的智能網(wǎng)聯(lián)汽車道路實證測試，推動中國車聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范及標準的實現(xiàn)。

不僅如此，NXP還推出了全球首個完全可擴展計算架構(gòu)S32家族汽車處理器計算平臺，S32家族處理器將為主機廠、Tier 1供應(yīng)商等合作伙伴應(yīng)對目前電動化、智能化、互聯(lián)化三大汽車發(fā)展趨勢發(fā)展帶來的挑戰(zhàn)提供解決方案。

圖1：恩智浦S32家族完全可擴展汽車處理器計算平臺

首先，聯(lián)網(wǎng)趨勢的發(fā)展意味著，汽車底層電子架構(gòu)要基于以太網(wǎng)有更大的帶寬支持各種互聯(lián)功能的實現(xiàn)；其次，無人駕駛汽車的出現(xiàn)要求汽車對它周遭運行環(huán)境的認知能力更強，而這樣認知能力是基于車身所裝備的一整套傳感器來實現(xiàn)的。因此，未來汽車的傳感器及融合系統(tǒng)對帶寬就會有很高的要求，需要有數(shù)百兆的帶寬能力；

最后，隨著汽車電氣化進程的不斷推進，管理各種動力總成系統(tǒng)所要分配的計算資源越來越多，處理各種應(yīng)用需要的算法越來越復(fù)雜，因此對底層架構(gòu)的計算性能提出了很高的要求。

對汽車廠商而言，新的技術(shù)發(fā)展趨勢帶來的最大挑戰(zhàn)在于，來自不同軟件供應(yīng)商體系的不同軟件，如何在一輛汽車里面得到有效集成是目前面臨的主要問題之一。為此，汽車廠商不得不耗費更多軟件開發(fā)方面的資源，而新車上市的時間也被延長了。

與此同時，有鑒于這些新挑戰(zhàn)和新應(yīng)用的要求，汽車內(nèi)部車載網(wǎng)絡(luò)也變得越來越復(fù)雜。傳統(tǒng)架構(gòu)中，半導體硬件和軟件系統(tǒng)之間存在著不匹配性，這就使得更新變得較為困難，而且不同應(yīng)用之間也很難實現(xiàn)有效擴展。

圖2：NXP保持在汽車處理器市場領(lǐng)先地位

因此，為了解決以上挑戰(zhàn)，未來汽車的底層電子架構(gòu)將會朝著高性能域架構(gòu)的方向發(fā)展，它的聯(lián)網(wǎng)能力更強，能夠提供安全的OTA無線更新，同時開發(fā)效率高，是可升級、可擴展、能夠適應(yīng)未來發(fā)展的平臺。

NXP下一代S32家族計算平臺正是在此市場背景下開發(fā)出來的，它是一個完全可擴展的計算平臺，基于公用架構(gòu)，可以根據(jù)不同的應(yīng)用，像雷達應(yīng)用、網(wǎng)關(guān)應(yīng)用、視覺的應(yīng)用，添加特有的功能IP，派生出針對功能安全和動力總成應(yīng)用的S32S/P、雷達應(yīng)用的S32R、下一代網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的S32G、視覺應(yīng)用的S32V、自動駕駛應(yīng)用的S32A、以及通用的S32K。

根據(jù)性能不同以及使用ARM內(nèi)核版本不同，S32計算平臺有3個系列級別：1）低端的應(yīng)用ARM Cortex M內(nèi)核的，專門針對控制應(yīng)用的，對于計算沒什么要求，像S32K1以及S32K2以及S32M。2）中端的應(yīng)用ARM Cortex R內(nèi)核，也是針對控制應(yīng)用，但又需要比較強的計算能力，像S32S、S32P、S32D。3）高端是應(yīng)用ARM Cortex A53/57內(nèi)核，主要針對高性能計算，像針對視覺應(yīng)用的S32V，自動駕駛的S32A和面向下一代網(wǎng)關(guān)應(yīng)用的S32G。

恩智浦資深FAE劉可鑫表示：“S32計算平臺最大的優(yōu)勢是可以在不同的產(chǎn)品線之間最大化的復(fù)用代碼。這樣可以提高代碼的復(fù)用性，提高開發(fā)效率，比如說應(yīng)用于網(wǎng)關(guān)的代碼，也可以用于域控制器?！?/p>

S32P主要應(yīng)用于新能源汽車BMS、控制器以及動力方面的一些控制；S32D主要用于車身控制器；S32S主要應(yīng)用于安全管理，針對于OEM對安全比如FOTA的需求。所有這些產(chǎn)品都是ASIL-D的，符合最高的安全等級。

具體來說，S32P247是專門針對新能源汽車BMS以及電機控制應(yīng)用，集成8個Crotex-R52，兩兩鎖步，16M Flash用于存放代碼，512KB的 Data Flash，4M SRAM，都帶有ECC，帶有FD的8個FlexCAN，帶有HSE的安全模塊。

針對安全應(yīng)用的S32S247，前不久剛剛推出來，也是8個ARM Crotex的R52，工作于鎖步模式，最大工作主頻達到800M。

針對BMS和動力總成應(yīng)用，NXP推出稍低端的版本S32P257L，從8個Crotex-R52內(nèi)核減少到4個，兩兩鎖步。

針對于車身控制推出的域控制器S32D248，8個Crotex-R52內(nèi)核，兩兩鎖步，32M Flash。NXP還有一款針對安全應(yīng)用的域控制器S32D220，這是沒有Flash的，也就是說，是需要外掛Flash的。

NXP提供鎖步核。如S32S有8個Crotex-R52內(nèi)核，因為兩兩鎖步，實際上是只有4個內(nèi)核，未來滿足于功能安全應(yīng)用。NXP還有鎖步核的DMA。所有這些存儲都是帶ECC的。所有的L外設(shè)都是冗余備份的。

這些是NXP S32P、S32S、S32D在功能安全方面的應(yīng)用?，F(xiàn)在新能源汽車對功能安全的要求越來越高了，NXP從功能安全提出時就開始參與標準審查和安全理念設(shè)計。NXP是第一個基于ARM架構(gòu)CPU內(nèi)核實現(xiàn)鎖步功能的公司，還實現(xiàn)了本地的故障檢測及解決，而且還做到多內(nèi)核系統(tǒng)中，整個系統(tǒng)在某個CPU內(nèi)核運行的某個功能失效時，不會出現(xiàn)該功能失效、系統(tǒng)崩潰的情況。

在信息安全方面，S32計算平臺的安全硬件單元相比于MPC57系列的HSM，在性能方面有很大的增強，現(xiàn)在是滿足于Evita高等級要求，實現(xiàn)RSA和ECC的非對稱加密算法，還有基于Hash的簽名認證。

最后，S32S可以滿足車聯(lián)網(wǎng)OTA方面的需求。隨著車聯(lián)網(wǎng)的不斷普及，后續(xù)會越來越多的電子控制單元需要無線的升級代碼，即通過OTA的方式升級部件，這對于安全的要求是非常高的。

NXP推出的S32S主要面向車聯(lián)網(wǎng)前端，基本上是和車廠經(jīng)銷商交互的控制單元，主要是滿足車廠對于OTA的需求。S32S在OTA方面的優(yōu)勢，一是支持多個部件，每個部件最大62M；二是多核系統(tǒng)，在某幾個核執(zhí)行代碼的過程中，可以用另外的核同時升級這個代碼；三是支持防篡改的認證。

S32V除了集成ARM Crotex-A53內(nèi)核，還有視頻進來后的預(yù)處理ISP以及性能彪悍的圖像處理后期GPU。也就是說，S32V是由多個不同的功能單元合成的，因為對于車上系統(tǒng)來說，娛樂系統(tǒng)的安全等級是比較低的，但ADAS、視覺等對于功能安全等級的要求是非常高的。比如雷達，對于運算性能有比較強的要求，但同時對于功能安全要求也很高，如果運算能力很高、安全能力差，就會出現(xiàn)失效造成人員傷亡的事故。

劉可鑫說：“前不久，在中國大陸，基于S32V234實現(xiàn)環(huán)視、前視以及車道偏離輔助等L3級別自動駕駛的系統(tǒng)剛剛量產(chǎn)?！?/p>