В ближайшее десятилетие, когда все больше автомобилей перейдут на электричество, будут иметь больше подключений и станут автоматизированными как никогда раньше, мы также увидим серьезные изменения в архитектуре автомобильной электроники. Поскольку все больше данных генерируется датчиками, экспортируется в облако и поступает из различных сервисов, автомобилям необходимы новые вычислительные мощности. Учитывая все эти обстоятельства, NXP представила на CES 2020 свой новейший сетевой процессор S32G.
S32G – последний член семейства S32 от NXP, которое было создано в 2017 году. Как и все остальные процессоры данного семейства, он основан на процессорных ядрах ARM Cortex. Три пары маломощных ядер Cortex-M7 и четыре высокопроизводительных Cortex M-53 выполняют основные задачи обработки. Ядра также дополняются специальными сетевыми ускорителями, ядрами цифровой обработки сигналов и шифрования.
Сетевые ускорители поддерживают как традиционные автомобильные сетевые протоколы (такие как CAN, LIN, и Flexray), так и гигабитный Ethernet. В случае с автоматизированными транспортными средствами, производящими до 4 Гб необработанных данных в час, пересылка данных в автомобиле имеет очень большое значение. Ускорители справляются с большей частью этой рабочей нагрузки, оставляя ядра ARM более свободными для других задач.
Одна из задач, которую может решать S32G – предварительная обработка данных. Большая часть данных, которые производит автономный автомобиль, используется только в режиме реального времени для управления и эти данные не нужно передавать в облако или обмениваться ими с другими автомобилями. Однако в стоге сена этих данных есть и иголки, которые могут быть полезны для широкого спектра сервисов, вроде передачи информации о местоположении выбоин или данных о погоде.
«Я говорил не только о пересылке и переходе от необработанных данных к информации, но и о сокращении объема этих данных, которое позволит экономить трафик в сетях 4G и 5G, что действительно важно.», – сказал Брайан Карлсон, директор управления продуктовой линии отдела сетевых процессоров для автомобилей в NXP. «Уровень функциональной безопасности повышается, так как мы повышаем и уровень автономности, используя стандарт ASIL-D. Обычно шлюз работает по стандарту ASIL-B, но мы видим повышенный интерес в использовании ASIL-D, и при использовании продвинутых систем помощи водителю вам определенно нужен стандарт ASIL-D, который отлично подходит для таких приложений»
«На самом деле мы не проектировали этот процессор для такого использования, он разрабатывался как своего рода сетевое устройство, но он оказался полезен в этой области. Я работал в области цифровых сигнальных процессоров, которые должны были работать с речью и телекоммуникациями, но посмотрите на развитие этих процессоров, сейчас они везде».
Несмотря на то, что S32G был разработан для управления пропускной способностью данных в электронных архитектурах автомобилей нового поколения (вроде Aptiv’s Smart Vehicle Architecture (SVA), цифровой автомобильной платформы GM или новой электронной платформы для автомобилей Ford), он также может выполнять целый ряд других задач. Традиционные электронные архитектуры постепенно развивались с 1970-ых.
Каждый раз, когда разрабатывается новая функция вроде адаптивного круиз-контроля, помощи при удержании в полосе движения или мониторинга слепых зон, каждый из поставщиков использует для нее свой компьютер. Это привело к тому, что высокопроизводительные транспортные средства имели 100 или более отдельных компьютеров и 2 или более мили медной проводки.
Современные платформы объединяют эти компьютеры, в результате получая порядка 10-15 устройств (или даже меньше). Эти более крупные и мощные компьютеры будут использовать значительно более производительные процессоры для обработки того же объема данных, которые раньше распределялся на десятки чипов.
Платформы, подобные SVA, построены вокруг этой концепции и S32G потенциально отлично подходит для таких вариантов использования. Благодаря наличию нескольких ядер, он имеет возможность обеспечить запас рабочей силы, который может обеспечить обнаружение ошибок. Возможности ввода-вывода и сетевые характеристики нового чипа идеально подходят для получения данных с камер, радаров, ультразвуковых датчиков и лидаров. Ядра ARM могут обрабатывать и объединять эти данные для помощи водителю.
Сетевое ускорение – один из ключевых аспектов S32G. Без него на обработку гигабитных подключений уходило бы около 90% вычислительной мощности ядер ARM. При включенном ускорителе загрузка снижается до 0.2%, а ядра процессора остаются свободными для других задач.
Вряд ли S32G будет иметь такую производительность, которая позволит ему напрямую конкурировать с такими чипами как недавно анонсированный Nvidia Orin, но потенциально он может стать альтернативой чему-то вроде Xavier или MobileQ EyeQ5 в частично или полностью автономных системах вождения (L2 и L3). Также он может контролировать электрические двигатели и системы управления батареями.
Три пары Cortex-M7 работают в двухканальном режиме. Каждое ядро в паре выполняет один и тот же код, предоставляя возможность обнаруживать любые аномалии работы в рамках этой пары, в то время как любая пара может выполнять различные задачи. Четыре ядра Cortex-A53 опционально могут работать в двухканальном режиме, в котором каждая пара будет выполнять задачи на двух ядрах одновременно. Использование этого режима зависит от характера использования S32G, и если такая избыточность не требуется, то четыре A53 могут работать независимо друг от друга.
В общей сложности S32G имеет 20 интерфейсов CAN, 4 гигабитных Ethernet-интерфейса, 2 интерфейса PCI-express третьего поколения, которые обеспечивают гибкость для широкого спектра вариантов использования. NXP не рекламирует конкретные максимальные возможности работы как некоторые конкуренты ввиду широкого спектра применений и конфигураций. Тем не менее, он потребляет менее половины мощности предыдущих чиповых решений NXP, что, несомненно, оценят автомобильные инженеры.
Мы, пожалуй, самый сильный в России центр компетенций по разработке автомобильной электроники. Сейчас активно растем и открыли много вакансий (порядка 30, в том числе в регионах), таких как инженер-программист, инженер-конструктор, ведущий инженер-разработчик (DSP-программист) и др.
У нас много интересных задач от автопроизводителей и концернов, двигающих индустрию. Если хотите расти, как специалист, и учиться у лучших, будем рады видеть вас в нашей команде. Также мы готовы делиться экспертизой, самым важным что происходит в automotive. Задавайте нам любые вопросы, ответим, пообсуждаем.
Читать еще полезные статьи:
- Камеры или лазеры
- Автономные автомобили на open source
- McKinsey: переосмысляем софт и архитектуру электроники в automotive
- Очередная война операционок уже идет под капотом автомобилей
- Программный код в автомобиле
- В современном автомобиле строк кода больше чем…
Автор: Itelma
