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Zentrale und sichere Fahrzeugsteuerung

NXP-Fahrzeugprozessor erlaubt »Super-Integration« in Echtzeit

15. April 2024, 13:50 Uhr | Irina Hübner

NXP Semiconductors präsentiert den S32N55-Prozessor, den ersten Baustein der S32N-Fahrzeugprozessorfamilie mit »Super-Integrations«-Fähigkeiten. Als Herzstück der S32-CoreRide-Plattform hilft er dabei, die unterschiedlichen Anforderungen der Autohersteller an Zentralrechner im Fahrzeug zu erfüllen.

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Der S32N55-Prozessor eignet sich für die sichere, zentralisierte Echtzeit-Fahrzeugsteuerung, die besonders anspruchsvolle, deterministische Berechnungen auf höchstem funktionalen Sicherheitslevel erfordert. Durch die Software-definierte, hardwaregestützte Isolierung kann er Dutzende von Fahrzeugfunktionen mit unterschiedlicher Kritikalität verwalten. Gleichzeitig sorgt er dafür, dass diese sich nicht gegenseitig stören.

Super-Integration

Antriebs-, Fahrdynamik-, Fahrwerksteuerungs-, Karosserie- und andere Kernfunktionen des Fahrzeugs wurden bisher als eigenständige elektronische Steuergeräte (ECUs) implementiert – jedes mit eigenem Mikrocontroller und eigener Verkabelung. Diese Fahrzeugfunktionen können nun sicher in einem S32N55-Prozessor mit mehreren isolierten Ausführungsumgebungen konsolidiert werden, um die SDV-Integrationsbarrieren zu überwinden.

Diese so genannte »Super-Integration« ermöglicht es Automobilherstellern, die Anzahl der Steuergeräte-Hardware deutlich zu reduzieren, die Komplexität zu verringern und die Fahrzeugherstellung zu beschleunigen. Außerdem tragen weniger Material und geringeres Gewicht auch zur Nachhaltigkeit und zu einer größeren Reichweite bei.

Core-to-Pin-Hardware-Isolation

Mit der »Core-to-Pin«-Hardware-Isolation und den Virtualisierungstechnologien des S32N55 können die Ressourcen dynamisch partitioniert und im Laufe der Zeit angepasst werden. Die hardwaregestützte Isolierung von Fahrzeugfunktionen gestattet es Automobilherstellern, Steuergeräte sicher zu konsolidieren, die Softwareentwicklung zu rationalisieren und Verbesserungen und Upgrades über den gesamten Lebenszyklus zu unterstützen.

Fahrzeugfunktionen können unabhängig voneinander verwaltet werden, einschließlich Fehlerbehebung und Reset. Dank der sicheren, granularen Over-the-Air (OTA)-Upgrade-Fähigkeit des S32N55 können die einzelnen Funktionen eigenständige Software-Updates erhalten – eine entscheidende Eigenschaft für SDVs, damit sie ihre Leistungsfähigkeit im Laufe der Zeit verbessern können.

»Zentralhirn« für die Echtzeit-Fahrzeugsteuerung

»Der S32N55-Prozessor ist das Zentralhirn für die Echtzeit-Fahrzeugsteuerung in unserer neuen S32-CoreRide-Plattform«, erklärt Ray Cornyn, Senior Vice President und General Manager Automotive-Prozessoren bei NXP. »Mit seiner leistungsstarken Kombination aus konkurrenzloser Echtzeit-Performance, kritischer hardwaregestützter Isolierung und Vernetzungsfähigkeiten bietet er mehr Funktionalität mit weniger Steuergeräten. Gleichzeitig senkt er die Kosten und ist Upgrade-fähig, damit Fahrzeuge kontinuierlich verbessert werden können und zukunftssicher bleiben.«

Weitere Eigenschaften des S32N55

Der automotive-taugliche S32N55-Prozessor verfügt über 16 Split-Lock-Arm-Cortex-R52-Prozessorkerne, die mit 1,2 GHz für Echtzeitberechnungen laufen. Die Kerne können im Split- oder Lockstep-Modus arbeiten, um verschiedene funktionale Sicherheitsstufen bis ISO 26262 ASIL D zu unterstützen. Zwei zusätzliche Paare von Lockstep-Cortex-M7-Kernen sind für das System- und Kommunikationsmanagement zuständig.

Durch den eng gekoppelten integrierten Speicher und 48 MB System-SRAM werden Zugriffe schnell und mit geringer Latenzzeit ausgeführt. Eine Hardware-Sicherheits-Engine mit Firewall bietet eine vertrauenswürdige Grundlage für sicheres Booten, Sicherheitsdienste und Schlüsselverwaltung.

Der Speicher kann mit LPDDR4X/5/5X DRAM, LPDDR4X Flash und NAND/NOR Flash-Schnittstellen erweitert werden. Funktionale Sicherheit und Sicherheitsanforderungen werden durch Speicherfehlerkorrektur und Inline-Kryptografie unterstützt.

Mit einem integrierten TSN-Ethernet-Switch (Time-Sensitive Networking) mit 2,5 Gbit/s, einem CAN-Hub für effizientes, internes Routing von 24 CAN-FD-Bussen, vier CAN-XL-Schnittstellen und einer PCI-Express-Gen-4-Schnittstelle werden Verdrahtung und Systemkosten reduziert.

Der S32N55 wird mit NXPs System-Power-Management- und Fahrzeugvernetzungs-Bausteinen als zentrale Fahrzeugsteuerungslösung der kürzlich vorgestellten S32-CoreRide-Plattform ergänzt, um die Entwicklung bei den Kunden zu beschleunigen. Der FS04 für System-Power-Management, wurde für die Unterstützung der funktionalen Sicherheit nach ASIL D mitentwickelt. Kombiniert mit dem skalierbaren PF53 Core Supply für Plattform-Design, bietet er eine hocheffiziente Leistungsumwandlung, unterstützt Low-Power-Modi und übernimmt die Leistungssequenzierung.

Verfügbarkeit des S32N55

Testmuster des S32N55 werden bereits ausgeliefert. NXP und sein Partner-Ökosystem, unter anderem das S32-CoreRide-Partner-Ökosystem, bieten ein Entwicklungsboard, Enablement-Software, Tools und Systemsupport zur Beschleunigung der Kundenentwicklung.