車東西（公衆号：chedongxi）
作者| 俞嶽
編輯| 曉寒
2021年，以智能座艙、智能駕駛、智能車控為代表的智能化體驗已經成為智能汽車的核心，推動着百年汽車行業加速轉型。
智能化浪潮推動下，晶片成為了汽車的核心部件。除了高算力的計算晶片支援之外，還要有功能安全車控晶片控制整套系統安全、穩定運作，為汽車的全生命周期保駕護航。
在前不久舉行的NXP Connects亞洲地區專場上，恩智浦工程師對通用微控制器晶片S32K3進行了詳細介紹，讓外界對這顆微控制器晶片有了更深入的認識。相比上代微控制器晶片，S32K3在功能安全、網絡安全、FOTA線上更新等方面性能有了顯著提升，能讓域控制器、車身控制子產品、區域控制器等多種零部件更安全、穩定運作，同時賦能智能汽車實作更多智能化功能。
想要“認識”一下S32K3通用汽車MCU，了解它突出的優勢特性、配套的設計資源，以及典型的應用案例，下面這個視訊将會幫助你快速get到這些重要的資訊。
一、十餘種配置 滿足整車域控
近年來，以特斯拉為代表的智能汽車得到越來越多消費者的認可，9月～11月，特斯拉單月銷量都超過5萬輛。大量智能化功能的實作，離不開軟體硬體的緊密配合，晶片、作業系統、軟體成為車内的核心部件。
與此同時，汽車行業多年來形成的功能安全共識、智能汽車固件不斷更新同樣考驗着車企和軟體提供商，如何能讓智能汽車在實作智能化功能的同時更安全呢？
車企對智能化功能的渴求、以及對功能安全、網絡安全和FOTA線上更新等方面需求的大幅提升，恩智浦面向汽車行業推出了最新的MCU晶片S32K3系列。
▲恩智浦S32K3一覽
S32K3是微控制器系列晶片，共擁有12種晶片配置。這一系列晶片基于Arm Cortex-M7核心打造，支援ASIL B/D功能安全等級。
這一系列晶片擁有單核、雙核、三核和鎖步核心配置。其中，單核配置擁有單核Arm Cortex-M7核心，其頻率為120MHz或160MHz。雙核配置則擁有兩個Cortex-M7核心，其頻率為160MHz。三核心配置擁有三個Cortex-M7核心，頻率為240MHz。
▲S32K3不同配置區分
帶有鎖步功能的晶片同樣有單核、雙核配置。其中單核鎖步配置擁有1個Cortex-M7鎖步核心，頻率為160MHz；雙核鎖步配置擁有1個Cortex-M7鎖步核心和1個Cortex-M7核心，頻率為240MHz。
根據應用場景不同，恩智浦基于這些CPU配置為晶片配置了不同的Flash存儲、SRAM記憶體、I/O接口、以太網接口等，實作了共計12種不同的晶片配置。
內建如此多的部件，讓MCU晶片成為一顆晶片級的計算機，進而實作終端控制的功能，并且實作性能高、功耗低、可程式設計、靈活度高等優點。
由于S32K3系列晶片擁有多種不同的配置，是以可以應用于幾乎車内所有控制單元，包括車身域控制器（BDC），車身控制子產品（BCM+)，汽車區域控制器（zonal controller），電池管理系統、電子換擋系統等多個應用場景。
對于智能汽車來說，S32K3的推出對整個汽車行業來說具有非常重要的意義。如今，汽車電子電氣架構正在從分布式轉向集中式，每個單元都有相當程度的功能安全需求，MCU恰好能夠控制整個系統安全、穩定運作，加速智能汽車行業不斷疊代。
二、安全性大幅提升 擁有先進封裝技術
對于一顆汽車MCU來說，其最重要的幾方面是安全性、封裝技術還有外設接口，恩智浦S32K3系列在這三方面都有顯著更新。
在功能安全方面，S32K3系列晶片最高可滿足ASIL-D級别功能安全等級，擁有Safety庫，包括核心自測 記憶體自測和基于域的通路保護（xRDC）。
并且S32K3内置了HSE硬體加密引擎，支援AES-128/192/256加密，SHA512雜湊演算法，以及RSA4096、ECC521等非對稱加密算法。
▲恩智浦S32K3安全解決方案
恩智浦大中華區進階市場經理鄧尚超說：“安全性将是汽車行業發展中非常重要的一項技術，恩智浦S32K3内置的HSE硬體加密引擎符合ISO 21434安全标準，并且在業界率先獲得了這項認證。”
HSE硬體加密引擎能有效防止邊帶攻擊，并且還支援FOTA固件空中更新功能，可實作硬體A/B面切換和復原。
并且，恩智浦提供的S32K3的HSE硬體加密引擎不會向開發者額外收費，是以能更好地進行成本控制。
在封裝技術上，恩智浦S32K3擁有maxQFP BGA封裝技術。據了解，恩智浦在業界率先采用了這種封裝技術，最大的優點就是封裝面積更小。相比傳統LQFP封裝技術，maxQFP BGA封裝技術的晶片占用空間最多可以減少55%。
▲S32K3采用全新封裝工藝
根據晶片放大圖，S32K3的晶片引腳沒有像傳統MCU一樣向外延展，而是向内收縮。這樣一來，MCU晶片占用主機闆空間更小，能夠在車内有限空間内，裝下更多智能化元器件。
MCU另一項關鍵名額就是其外設接口，S32K3系列根據不同應用場景，拓展出多個種類的高速接口。其中，S32K3最高支援8路CAN FD接口和16路LIN接口，最高可以支援1路千兆以太網。
鄧尚超介紹，在S32K3中除了有CAN-FD、千兆以太網之外，也加強了FlexIO接口，此外還新增了I3C接口。其中，I3C接口擁有更高的通信速度。
S32K3應用了大量先進技術，并且實作了高性能與高安全性的統一。根據介紹，從明年開始，歐洲、日本等多國市場都将采用ISO 21434這一全新的功能安全标準，恩智浦MCU率先支援這一标準，正在為智能汽車發展提供強大支援。
三、提供參考闆設計 可用于整車控制
為幫助更多開發者快速開發驗證，恩智浦已經基于S32K3系列晶片打造了參考設計闆、評估闆，還有軟體開發工具幫助開發者快速部署軟體。
其中，基于S32K3打造的參考設計闆內建了SBC晶片FS26、以太網交換機晶片SJA1105，在接口方面支援4路以太網、4路CAN-FD接口、8路LIN接口以及多路高低邊驅動。這一參考設計闆可以應用于車身域控制器、網關、T-Box、以太網AVB等應用的原型驗證和性能評估。
▲基于S32K3打造的參考設計闆
在開發工具上，恩智浦基于eclipse的內建開發環境打造了S32 Design Studio（S32DS），可以用于開發整個S32系列的MCU。恩智浦免費提供了符合ISO26262标準，并支援AUTOSAR和非AUTOSAR的軟體驅動RTD，可通過S32DS内置的圖形化配置工具S32 Configuration Tools(S32CT)，友善地進行時鐘 、引腳 、外設的初始化配置并自動生成代碼。同時，S32DS和S32CT還支援豐富的第三方軟體生态和開發工具鍊。
擁有了參考設計和開發工具後，恩智浦打造了基于S32K3的三個示範應用場景，分别為音視訊橋接、FOTA更新以及車内燈光應用等。
▲恩智浦基于S32K3打造的參考設計
其中，第一個應用場景是AVB（Audio Video Bridging，音頻視訊橋接技術），共有3塊基于S32K148的節點，這3塊闆通過以太網和S32K3白闆相連接配接，各節點通過gPTP協定實作時間同步。
當中間節點輸入音頻，通過AVB協定，S32K3能夠将音頻資料分發至兩側節點同步播放。
第二個應用場景是模拟汽車的FOTA更新，位于最上方的S32K3白闆作為域控制器，通過CAN總線連接配接更新位于下方的三個S32K148晶片組成的節點。
第三個應用場景則是模拟了車内燈光調整設定，例如氛圍燈或車外的智能燈語。恩智浦示範了基于S32K3的ISELED控制方案，僅需兩根控制線，就能控制4096顆LED光源，并且亮度、顔色都能獨立控制。
這些示範功能應用僅僅是S32K3系列MCU應用場景的一小部分，在量産車中，S32K3還能應用于域控制器、車身控制子產品、車身電子等各種應用場景。也就是說，這顆同時具備高性能和高安全性的晶片能夠幫助車企打造更安全、更智能的汽車。
四、下代EE架構正在普及 S32K3有更大優勢
今年9月，恩智浦大中華區進階市場經理鄧尚超曾在智東西開辦了一場公開課，其主題為“下一代EE架構與車載通用MCU”。在這場40多分鐘的公開課中，鄧尚超詳細介紹了S32K3系列MCU的核心資訊，并且解讀了智能汽車時代汽車電子電氣架構的演進。
鄧尚超的演講内容共分為四個部分，分别是汽車電子電氣架構的演進、下一代電子電氣架構對MCU提出的新需求和挑戰、恩智浦S32K3的特色及優勢、基于S32K3的參考設計和示範應用。
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