S32G:域控制器的”芯“力量

2021-11-23 10:47:37

在“軟件定義汽車”時代,隨著ECU數量的增多,如何化繁為簡,用幾個甚至一個“大腦”來控制全車的ECU,成為汽車電子電氣架構的變革方向,域控制器(Domain Controller Unit,DCU),就扮演了“大腦”的角色。

東軟睿馳總經理曹斌就曾表示:“目前域控制器方案在被廣泛地接受,并且真正落到實處,越來越多的車企和零部件企業開始參與其中,提供各種各樣有創造的方案,所以我認為今年是一個很重要的變革的時間節點。”當下已有不少量產車型搭載了域控制器。例如吉利星越、嵐圖FREE,以及去年上市的小鵬P7、紅旗H9等諸多車型均已應用了域控制器。

芯片,則決定了一款域控制器的核心計算、集成等能力。車規芯片能夠快速地搭建類似車輛服務型網關或者中央大腦的產品,使得整車應用軟件邏輯得以集中、數據更好的共享、產品得以加強簡化整體設計的同時,提供更強大的產品功能。

如今,無論是NXP、英飛凌等國外半導體巨頭還是地線、黑芝麻等國內崛起的芯片廠商,都開始針對域控制器領域布局芯片研發,其中NXP的S32G網絡處理器,就成為域控制器市場中“香餑餑”一樣的存在。

域控混戰中的“芯”力量

整體來看,智能汽車有經典五域:動力域控制器、底盤域控制器、車身域控制器、智能座艙域控制器以及自動駕駛域控制器??赏ㄓ玫?ldquo;全家桶”套餐,正逐漸成為整車對域控制器的硬要求。例如自動駕駛域控制器要將SOC、MCU、GPU等功能集成,中央域控制器則是整車資源的集中,包括算力、網絡接口以及存儲空間等。簡單來說,就是不需要關心代碼,不需重寫或掌握,僅需要一個功能鍵進行配置,就能實現整車的迭代升級。

比如就自動駕駛域控制器而言,過去的整車雖然搭載了L2級別的輔助駕駛功能,但是大多數部件還是分離的。想要把傳感器集中在一起,并在此基礎之上去迭代創新,需要比較完整的異構芯片的底層架構,還要能夠支持AI加速,上層軟件和底層芯片能夠實現有機解耦等。

正因如此,域控制器對搭載的芯片技術對算力、集成度等方面要求較高。目前,特斯拉的FSD、英偉達的Orin、Mobileye的EyeQ5、TI的TDA4都是業內比較具有代表的芯片。TI的TDA4雖然算力并不突出,但是它的功能非常完整,不光有神經網絡,還有DSP、ISP、GPU,使得無論是前行還是泊車功能都具備了基礎的硬件框架,并且能夠達到L2級別。當這樣具有通用的計算能力的芯片出現時,意味著未來的軟件開發,不用考慮把應用分別放到前行控制器和泊車控制器里,直接可以對兩者進行組合和應用。

國內芯片公司中,芯馳科技的X9、G9、V9三類主力SoC產品,覆蓋了智能座艙、中央網關、自動駕駛三個領域,4月發布的MCU處理器E3按照ISO 26262 ASIL D的標準進行設計。地線的征程5,則是國內首顆基于ISO 26262功能安全流程開發的車規級AI芯片,AI算力達128 TOPS,支持16路攝像頭感知計算,能夠支持自動駕駛所需要的多傳感器融合、預測和規劃控制等需求。

S32G成為域控制器主流選擇

在域控制器中,網關處理器的作用不容忽視,其作為域控制器的中心樞紐,負責安全和功能域(如動力傳動、底盤與安全、車身控制、信息娛樂和ADAS等)之間互聯并處理異構車載網絡中的數據。

2020年以來,多家芯片廠商發布了汽車網關全新解決方案。 TI推出基于Jacinto 7處理器臺的DRA829V網關處理器,ST推出了面向汽車網關和域控制器應用的智能網關臺SGP。

NXP推出的新型S32G汽車網關處理器,主要角色是面向服務的網關,將幫助OEM從汽車制造商轉變為汽車數據驅動的服務提供商。在曹斌看來,S32G讓車輛的控制能夠更像計算機。“就像我們現在所熟悉的PC領域里一樣,它有實時的部分,也有非實時的部分;它可以支持DDR的內存,支持高速存儲,還有非常好的網絡支持,使得它作為通用計算臺是非常方便的。它還可以把實時部分和控制部分延伸到下層做軟件封裝、搭清晰穩定的架構,不斷迭代應用軟件。”

首先,S32G處理器支持服務型網關,而非傳統的區域網關,接口數量超越了以往的網關處理器。S32G配備了20個CAN/CAN FD的接口、LIN和FLexRay接口,同時還有4個千兆以太網接口以及高速的PCI Express 3.0接口,目前搭載千兆以太網的供應商并不多。為了更高速連接,S32G還配備了兩個網絡通信加速器,一個是傳統汽車網絡加速器,另一個是新型以太網數據包加速器。千兆以太網處理滿載時將消耗ARM核心90%的處理能力。啟用加速器后,這一能下降到可用能的0.2%左右,使得CPU可以自由處理一系列其他任務。

高規格的安全,也是S32G的的重要優勢。車輛設計得越來越復雜,意味著出錯的概率也越來越高,S32G是全球首次將傳統MCU與具備ASIL D功能安全的高能MPU集成在一顆芯片上的產品,通過S32G的架構圖可看出,其包含了3對Cortex-M7內核,以鎖步模式運行。每一對中的兩個內核運行著相同的指令,為處理的異常錯誤檢測能力提供了支持,而不同對的內核可以執行不同的任務。

另外,四個Cortex-A53內核可以配置為鎖步模式運行(2x2),這樣每對內核就可以同時在兩個內核上運行任務,或者如果不需要這種處理冗余,四個A53內核也可以配置為獨立運行模式。

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在智能化方向下發展的趨勢,汽車行業成立了類似AUTOSAR的標準,希望整車廠可以從不同的供應商這邊各取所需,讓軟件開發能夠更有持續,幫助大家達到軟件可復用和可交換。NXP在操作系統中,也提供自適應了AUTOSAR和經典AUTOSAR的一些合作伙伴,方便客戶快速搭建一個最終的車輛服務型網關或者中央大腦等產品。

東軟睿馳與S32G的強強聯合

8月26日,東軟睿馳發布了兩款新一代面向SOA的標準化域控制器產品,一款是面向自動駕駛領域的行泊一體域控制器,一款是面向整車的通用域控制器。其中通用域控制器,運用的就是S32G處理器。

為了進一步提升整車廠商的適配、高效,東軟睿馳在S32G豐富接口的基礎上進一步升級。東軟睿馳的通用域控制器對適配接口進一步封裝,具備更豐富的接口協議、支持CAN FD通訊,通訊網絡加速器可加速Ethernet、CAN、LIN通訊單元,為整車廠商的應用支持提供了靈活,也讓用戶擁有更多樣的選擇。

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東軟睿馳通用域控制器

借助S32G高效處理的優勢,東軟睿馳通用域控制器產品采用SOC+MCU的內核配置,也能實現多核多任務系統處理,算力可達15900 DMIPS。

面對整個行業對數據安全的愈發重視,東軟睿馳通用域控制器的安全也極高。支持信息安全AES、RSA、ECC、RNG等硬件加速引擎,可支持國密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300家AUTOSAR合作伙伴參與到組織里共同工作,作為AUTOSAR開發會員,東軟睿馳基于AUTOSAR自主研發了面向下一代汽車通訊和計算架構的系統臺NeuSAR。

東軟睿馳基于在NeuSAR臺的研發成果,結合NXP在AUTOSAR提供的標準服務,使得通用域控制器能夠為整車提供SOA服務臺,基于面向SOA的軟件架構,通用域控制器可以協助用戶進行統一OTA升級。

比如可廣泛應用于以下域控制器方案:

1.整車域控制組件:集成網關、車窗控制、燈光控制等功能模塊;

2.動力域控制組件:集成整車控制器、電池管理系統、熱管理系統等功能模塊;

3.底盤域控制組件:集成智能控制懸掛、電子駐車單元等系統功能模塊;

4.車載中央計算機:可協調各個域控單元組件有序工作;

5.更多應用場景可根據客戶實際需求進行功能組件的組合。

以上種種可看出,結合S32G車用網絡處理器等產品的優勢,東軟睿馳提供的域控制器已具備行業領先優勢。未來,在域控制器的發展下,“S32G們”將會打破現有汽車芯片供應商的格局,東軟睿馳等Tier1企業也將在芯片技術的變革之下,與車企和合作伙伴展開更多、更深入的合作,提供面向新E/E架構下,基于SOA的標準化硬件計算臺、基礎軟件、中間件、工具鏈產品以及多樣化的服務與支持。

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