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Netzwerkprozessoren

ASIL-D, Hardware-Security, rechenstark

6. April 2023, 10:15 Uhr | Iris Stroh

Die S32G3-Netzwerkprozessoren kombinieren CAN, LIN und FlexRay-Netze mit Ethernet-Netzen. Dazu kommen noch Kerne für die funktionale Sicherheit, leistungsstarke MPU-Kerne und Security-Funktionen – und alles, trotz höher Leistung und mehr Speicher, in Pin-kompatiblen Varianten zu den S32G2-Chips.

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»Die Entwicklung hin zu konsolidierten, softwaredefinierten Fahrzeugen erfordert mehr Rechenleistung und Speicher«, sagt Brian Carlson, Global Marketing Director für Vehicle Control and Networking Solutions bei NXP. »Die neue S32G3-Serie baut auf dem Erfolg der Prozessoren der S32G2-Serie auf, die seit April 2021 produziert wird. Die Prozessoren der S32G3-Serie bieten deutlich mehr Leistung, um das Anwendungsspektrum im Fahrzeug zu erweitern und neue Marktanforderungen zu erfüllen.«

Die Prozessoren der S32G3-Familie sind mit bis zu acht Corex-A53-Cores mit Neon-Technologie ausgestattet, die in zwei Clustern zu je vier Cores organisiert sind, mit optionalem Cluster-Lockstep für Anwendungen und Dienste. Dazu kommen noch bis zu vier Cortex-M7-DCLS-Komplexe (DCLS: Dual-Core Lockstep) für Echtzeitanwendungen. NXP hat die Prozessoren außerdem mit bis zu 20 MB On-Chip-SRAM ausgestattet. Darüber hinaus sind auch eine LLCE (Low Latency Communication Engine) für den Datentransfer in Fahrzeugnetzen und eine PFE (Packet Forwarding Engine) für Ethernet-Netze mit drei Ports mit jeweils 2,5 Gbit/s integriert. Eine HSE (Hardware Security Engine) sorgt für sicheres Booten und beschleunigt Security-Dienste. Dazu kommen noch 16 Isolationsbereich mit einem XRDC (eXtended Resource Domain Controler), der die Zugriffskontrolle, den Schutz des Systemspeichers und die Isolierung der Peripherals übernimmt. Die Bausteine sind außerdem mit fortschrittlicher Safety-Hardware und der dazugehörigen Software versehen, so dass ASIL-D kein Problem ist. An Schnittstellen sind bis zu 20 CAN/CAN-FD-Interfaces, plus LIN und FlexRay integriert. Dazu kommen noch eine 1-Gigabit-Ethernet- und drei 2,5-Gigabit-Ethernet-Schnittstellen und zwei PCIe-Gen3-Interfaces (2 Lanes).

Damit sind die neuen Prozessoren im Vergleich zu den S32G2-Varianten deutlich leistungsstärker, Carlson gibt folgende Werte an:

Ethernet-Bandbreite: Faktor 2,5
Systemspeicher: Faktor 2,5
Paketweiterleitung: Faktor 1,5
Isolationsbereiche: doppelt so viele
Verarbeitungsleistung für die Applikaiton: Faktor 2,6
Verarbeitungsleistung für Echtzeitaufgaben: Faktor 1,33
L2-Cache: Doppelt so groß
CAN-Verarbeitung: Faktor 1,25

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»Die neuen Prozessoren bieten eine bis zu 2,5-mal höhere Verarbeitungsleistung für die Applikaiton, On-Chip-Systemspeicher und eine bessere Netzwerkfähigkeit als die derzeit leistungsfähigsten Bausteine der S32G2-Serie. Die Prozessoren ermöglichen eine stärkere Steuergerätekonsolidierung und unterstützen intelligente, softwaredefinierte Fahrzeuge. Mit der Ergänzung durch die S32G3-Serie kann die S32G-Familie nun ein breiteres Spektrum an Fahrzeuganwendungen abdecken, von sicheren Mikrocontrollern bis hin zu leistungsstärkeren Domain-Controllern, Sicherheitsprozessoren und zonalen Rechenanwendungen im Fahrzeug«, erklärt Carlson weiter.

Entwicklungsunterstützung

»Wir unterstützen die Entwicklung mit Produkten aus der neuen Serie umfassend«, erklärt Carlson. Beispielsweise steht ein EVB3-Evaluierungsboard, ein Referenz-Design (S32G RDB3) und die darauf basierende GoldBox3-Gehäuseversion zur Verfügung. Dazu kommt eine breite Palette von Aktivierungs-Software und die so genannte GoldVIP (Gold Vehicle Integration Platform). GoldVIP unterstützt Entwickler, die S32G-Fahrzeugnetzwerkprozessoren verwenden, bei der Echtzeit- und Anwendungsentwicklung von softwaredefinierten Fahrzeugen. Die VIP bietet zahlreiche Vorteile für die Evaluierung von S32G-Prozessoren, die Softwareentwicklung und das Rapid Prototyping. Die Entwickler können die S32G-Performance durch Echtzeit-Beispiele und Ressourcenüberwachung direkt analysieren. In der Plattform sind NXP-, Open-Source- und Drittanbietersoftware vorab integriert, einschließlich einer sicheren Anbindung an die Cloud und Over-the-Air (OTA)-Update-Services. Dadurch können sich Entwickler auf die Entwicklung neuer Connected-Vehicle-Services statt auf den Aufbau der Softwareinfrastruktur konzentrieren. In Kombination mit dem S32G-Reference-Design-Board (RDB2) oder dem serviceorientierten GoldBox Gateway-Referenzdesign können Prototypen für Desktop-, Labor- und Fahrzeuganwendungen einfacher und schneller erstellt werden.

S32G und weitere Komponenten für den Aufbau von Systemen

NXP unterstützt Kunden bei der Entwicklung von S32G-Systemlösungen mit Begleitprodukten. Der sichere Multi-Gigabit-Ethernet-Switch SJA1110 für Fahrzeuge ist auf die neuesten TSN-Standards abgestimmt und bietet integrierte 100BASE-T1-PHYs, hardwaregestützte Sicherheitsfunktionen und Multi-Gigabit-Schnittstellen. Um die Skalierbarkeit der Power-Management-Architektur und des Sicherheitskonzepts von S32G2 auf S32G3 zu gewährleisten, hat NXP den PF53 als Ergänzungschip zum VR5510 entwickelt. Der PF53 ist ein hochleistungsfähiger 12-A-Kernversorgungsregler mit adaptiver Spannungspositionierung (AVP). Darüber hinaus bietet NXP eine breite Palette von Netzwerk-Transceivern für Fahrzeuge mit Innovationen wie CAN-Hochgeschwindigkeits-Signalintegrität und Sicherheitsfunktionen. Die Kombination aus dem S32G-Prozessor von NXP, dem SJA1110-Switch und dem Transceiver-Portfolio mit VR5510/PF53-Power-Management ist die Antwort auf die größten Herausforderungen, denen sich Entwickler in der Fahrzeugvernetzung heute stellen müssen: Dazu zählen zum Beispiel Skalierbarkeit, Sicherheit und High-Speed-Traffic-Engineering.

Verfügbarkeit

Der erste S32G399A-Baustein wird aktuell bemustert. Die Produktionseinführung ist für Q1 2023 geplant.