S32G:域控制器的”芯“力量

来源:长沙热线 发表时间:2021-11-23 11:01:02

在“软件定义汽车”时代,随着ECU数量的增多,如何化繁为简,用几个甚至一个“大脑”来控制全车的ECU,成为汽车电子电气架构的变革方向,域控制器(Domain Controller Unit,DCU),就扮演了“大脑”的角色。

东软睿驰总经理曹斌就曾表示:“目前域控制器方案在被广泛地接受,并且真正落到实处,越来越多的车企和零部件企业开始参与其中,提供各种各样有创造性的方案,所以我认为今年是一个很重要的变革的时间节点。”当下已有不少量产车型搭载了域控制器。例如吉利星越、岚图FREE,以及去年上市的小鹏P7、红旗H9等诸多车型均已应用了域控制器。

芯片,则决定了一款域控制器的核心计算、集成等能力。车规芯片能够快速地搭建类似车辆服务型网关或者中央大脑的产品,使得整车应用软件逻辑得以集中、数据更好的共享、产品得以加强简化整体设计的同时,提供更强大的产品功能。

如今,无论是NXP、英飞凌等国外半导体巨头还是地平线、黑芝麻等国内崛起的芯片厂商,都开始针对域控制器领域布局芯片研发,其中NXP的S32G网络处理器,就成为域控制器市场中“香饽饽”一样的存在。 

域控混战中的“芯”力量

整体来看,智能汽车有经典五域:动力域控制器、底盘域控制器、车身域控制器、智能座舱域控制器以及自动驾驶域控制器。可通用的“全家桶”套餐,正逐渐成为整车对域控制器的硬性要求。例如自动驾驶域控制器要将SOC、MCU、GPU等功能集成,中央域控制器则是整车资源的集中,包括算力、网络接口以及存储空间等。简单来说,就是不需要关心代码,不需重写或掌握,仅需要一个功能键进行配置,就能实现整车的迭代升级。

比如就自动驾驶域控制器而言,过去的整车虽然搭载了L2级别的辅助驾驶功能,但是大多数部件还是分离的。想要把传感器集中在一起,并在此基础之上去迭代创新,需要比较完整的异构芯片的底层架构,还要能够支持AI加速,上层软件和底层芯片能够实现有机解耦等。

正因如此,域控制器对搭载的芯片技术对算力、集成度等方面要求较高。目前,特斯拉的FSD、英伟达的Orin、Mobileye的EyeQ5、TI的TDA4都是业内比较具有代表性的芯片。TI的TDA4虽然算力并不突出,但是它的功能非常完整,不光有神经网络,还有DSP、ISP、GPU,使得无论是前行还是泊车功能都具备了基础的硬件框架,并且能够达到L2级别。当这样具有通用的计算能力的芯片出现时,意味着未来的软件开发,不用考虑把应用分别放到前行控制器和泊车控制器里,直接可以对两者进行组合和应用。

国内芯片公司中,芯驰科技的X9、G9、V9三类主力SoC产品,覆盖了智能座舱、中央网关、自动驾驶三个领域,4月发布的MCU处理器E3按照ISO 26262 ASIL D的标准进行设计。地平线的征程5,则是国内首颗基于ISO 26262功能安全流程开发的车规级AI芯片,AI算力达128 TOPS,支持16路摄像头感知计算,能够支持自动驾驶所需要的多传感器融合、预测和规划控制等需求。 

S32G成为域控制器主流选择

在域控制器中,网关处理器的作用不容忽视,其作为域控制器的中心枢纽,负责安全和功能域(如动力传动、底盘与安全、车身控制、信息娱乐和ADAS等)之间互联并处理异构车载网络中的数据。

2020年以来,多家芯片厂商发布了汽车网关全新解决方案。 TI推出基于Jacinto 7处理器平台的DRA829V网关处理器,ST推出了面向汽车网关和域控制器应用的智能网关平台SGP。

NXP推出的新型S32G汽车网关处理器,主要角色是面向服务的网关,将帮助OEM从汽车制造商转变为汽车数据驱动的服务提供商。在曹斌看来,S32G让车辆的控制能够更像计算机。“就像我们现在所熟悉的PC领域里一样,它有实时的部分,也有非实时的部分;它可以支持DDR的内存,支持高速存储,还有非常好的网络支持,使得它作为通用计算平台是非常方便的。它还可以把实时部分和控制部分延伸到下层做软件封装、搭清晰稳定的架构,不断迭代应用软件。”

首先,S32G处理器支持服务型网关,而非传统的区域网关,接口数量超越了以往的网关处理器。S32G配备了20个CAN/CAN FD的接口、LIN和FLexRay接口,同时还有4个千兆以太网接口以及高速的PCI Express 3.0接口,目前搭载千兆以太网的供应商并不多。为了更高速连接,S32G还配备了两个网络通信加速器,一个是传统汽车网络加速器,另一个是新型以太网数据包加速器。千兆以太网处理满载时将消耗ARM核心90%的处理能力。启用加速器后,这一性能下降到可用性能的0.2%左右,使得CPU可以自由处理一系列其他任务。

高规格的安全性,也是S32G的的重要优势。车辆设计得越来越复杂,意味着出错的概率也越来越高,S32G是全球首次将传统MCU与具备ASIL D功能安全的高性能MPU集成在一颗芯片上的产品,通过S32G的架构图可看出,其包含了3对Cortex-M7内核,以锁步模式运行。每一对中的两个内核运行着相同的指令,为处理的异常错误检测能力提供了支持,而不同对的内核可以执行不同的任务。

另外,四个Cortex-A53内核可以配置为锁步模式运行(2x2),这样每对内核就可以同时在两个内核上运行任务,或者如果不需要这种处理冗余,四个A53内核也可以配置为独立运行模式。

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在智能化方向下发展的趋势,汽车行业成立了类似AUTOSAR的标准,希望整车厂可以从不同的供应商这边各取所需,让软件开发能够更有持续性,帮助大家达到软件可复用性和可交换性。NXP在操作系统中,也提供自适应了AUTOSAR和经典AUTOSAR的一些合作伙伴,方便客户快速搭建一个最终的车辆服务型网关或者中央大脑等产品。 

东软睿驰与S32G的强强联合

8月26日,东软睿驰发布了两款新一代面向SOA的标准化域控制器产品,一款是面向自动驾驶领域的行泊一体域控制器,一款是面向整车的通用域控制器。其中通用域控制器,运用的就是S32G处理器。

为了进一步提升整车厂商的适配性、高效性,东软睿驰在S32G丰富接口的基础上进一步升级。东软睿驰的通用域控制器对适配接口进一步封装,具备更丰富的接口协议、支持CAN FD通讯,通讯网络加速器可加速Ethernet、CAN、LIN通讯单元,为整车厂商的应用支持提供了灵活性,也让用户拥有更多样的选择。

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东软睿驰通用域控制器

借助S32G高效处理的优势,东软睿驰通用域控制器产品采用SOC+MCU的内核配置,也能实现多核多任务系统处理,算力可达15900 DMIPS。

面对整个行业对数据安全的愈发重视,东软睿驰通用域控制器的安全性也极高。支持信息安全AES、RSA、ECC、RNG等硬件加速引擎,可支持国密SM2、SM3、SM4加密算法;功能安全方面最高支持ISO 26262 ASIL D。

如今,全球共有近300家AUTOSAR合作伙伴参与到组织里共同工作,作为AUTOSAR开发会员,东软睿驰基于AUTOSAR自主研发了面向下一代汽车通讯和计算架构的系统平台NeuSAR。

东软睿驰基于在NeuSAR平台的研发成果,结合NXP在AUTOSAR提供的标准服务,使得通用域控制器能够为整车提供SOA服务平台,基于面向SOA的软件架构,通用域控制器可以协助用户进行统一OTA升级。

比如可广泛应用于以下域控制器方案:

1.整车域控制组件:集成网关、车窗控制、灯光控制等功能模块;

2.动力域控制组件:集成整车控制器、电池管理系统、热管理系统等功能模块;

3.底盘域控制组件:集成智能控制悬挂、电子驻车单元等系统功能模块;

4.车载中央计算机:可协调各个域控单元组件有序工作;

5.更多应用场景可根据客户实际需求进行功能组件的组合。

以上种种可看出,结合S32G车用网络处理器等产品的优势,东软睿驰提供的域控制器已具备行业领先优势。未来,在域控制器的发展下,“S32G们”将会打破现有汽车芯片供应商的格局,东软睿驰等Tier1企业也将在芯片技术的变革之下,与车企和合作伙伴展开更多、更深入的合作,提供面向新E/E架构下,基于SOA的标准化硬件计算平台、基础软件、中间件、工具链产品以及多样化的服务与支持。

 



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