En la próxima década, cuando más y más automóviles cambien a la electricidad, tengan más conexiones y se vuelvan más automatizados que nunca, también veremos cambios importantes en la arquitectura de la electrónica automotriz. A medida que los sensores generan más y más datos, se exportan a la nube y se reciben de diversos servicios, los automóviles necesitan una nueva potencia informática. Dadas todas estas circunstancias, NXP presentó en CES 2020 su último procesador de red S32G.
S32G es el último miembro de la familia S32 de NXP, que se creó en 2017. Como todos los demás procesadores de esta familia, se basa en núcleos de procesador ARM Cortex. Tres pares de núcleos Cortex-M7 de baja potencia y cuatro núcleos Cortex M-53 de alto rendimiento realizan tareas de procesamiento básicas. Los núcleos también se complementan con aceleradores de red especiales, procesamiento de señales digitales y núcleos de cifrado.
Los aceleradores de red son compatibles con los protocolos de red automotrices tradicionales (como CAN, LIN y Flexray) y Gigabit Ethernet. En el caso de vehículos automatizados que producen hasta 4 GB de datos sin procesar por hora, la transferencia de datos en el automóvil es muy importante. Los aceleradores manejan la mayor parte de esta carga de trabajo, dejando los núcleos ARM más libres para otras tareas.
Una de las tareas que S32G puede resolver es el preprocesamiento de datos. La mayoría de los datos producidos por un automóvil autónomo se utilizan solo en tiempo real para el control y no es necesario transferir estos datos a la nube o compartirlos con otros automóviles. Sin embargo, también hay agujas en el pajar de estos datos que pueden ser útiles para una amplia gama de servicios, como la transmisión de información de ubicación de baches o datos meteorológicos.
"No solo hablé sobre la transferencia y el cambio de datos en bruto a información, sino también sobre la reducción del volumen de estos datos, lo que ahorrará tráfico en las redes 4G y 5G, lo cual es realmente importante", dijo Brian Carlson, director de gestión de línea de productos, departamento de red. procesadores para automóviles en el NXP. “El nivel de seguridad funcional está aumentando, ya que estamos aumentando el nivel de autonomía, utilizando el estándar ASIL-D. Por lo general, la puerta de enlace funciona de acuerdo con el estándar ASIL-B, pero vemos un mayor interés en usar ASIL-D, y cuando se utilizan sistemas avanzados de asistencia al conductor, definitivamente necesita el estándar ASIL-D, que es ideal para tales aplicaciones "
“De hecho, no diseñamos este procesador para este uso, se desarrolló como una especie de dispositivo de red, pero resultó ser útil en esta área. Trabajé en el campo de los procesadores de señal digital, que se suponía que funcionaban con voz y telecomunicaciones, pero mira el desarrollo de estos procesadores, ahora están en todas partes ”.
Aunque el S32G fue diseñado para administrar el rendimiento de datos en las arquitecturas de vehículos electrónicos de próxima generación (como la Arquitectura de vehículos inteligentes (SVA) de Aptiv, la plataforma digital automotriz de GM o la nueva plataforma electrónica de vehículos de Ford), también puede realizar una serie de otras tareas. . Las arquitecturas electrónicas tradicionales han evolucionado gradualmente desde la década de 1970.
Cada vez que se desarrolla una nueva característica, como control de crucero adaptativo, asistencia para mantenerse en el carril o monitoreo de puntos ciegos, cada proveedor utiliza su propia computadora. Esto ha resultado en vehículos de alto rendimiento que tienen 100 o más computadoras separadas y 2 o más millas de cableado de cobre.
Las plataformas modernas combinan estas computadoras, lo que resulta en aproximadamente 10-15 dispositivos (o incluso menos). Estas computadoras más grandes y potentes utilizarán procesadores significativamente más potentes para procesar la misma cantidad de datos que se distribuyeron previamente en docenas de chips.
Las plataformas como SVA se basan en este concepto y el S32G es potencialmente excelente para tales casos de uso. Gracias a la presencia de varios núcleos, es capaz de proporcionar un suministro de mano de obra que puede proporcionar detección de errores. Las capacidades de E / S y las características de red del nuevo chip son ideales para recibir datos de cámaras, radares, sensores ultrasónicos y lidares. Los núcleos ARM pueden procesar y combinar estos datos para ayudar al conductor.
La aceleración de la red es uno de los aspectos clave del S32G. Sin ella, el procesamiento de conexiones gigabit requeriría aproximadamente el 90% de la potencia informática de los núcleos ARM. Cuando el acelerador está activado, la carga disminuye al 0.2% y los núcleos del procesador permanecen libres para otras tareas.
Es poco probable que el S32G tenga un rendimiento que le permita competir directamente con chips como el recientemente anunciado Nvidia Orin, pero podría convertirse en una alternativa a algo como el Xavier o MobileQ EyeQ5 en sistemas de conducción parcial o totalmente autónomos (L2 y L3). También puede controlar motores eléctricos y sistemas de gestión de baterías.
Tres pares de Cortex-M7 funcionan en modo de doble canal. Cada núcleo en un par ejecuta el mismo código, proporcionando la capacidad de detectar cualquier anomalía de trabajo dentro de este par, mientras que cualquier par puede realizar diferentes tareas. Cuatro núcleos Cortex-A53 pueden funcionar opcionalmente en modo de doble canal, en el que cada par realizará tareas en dos núcleos simultáneamente. El uso de este modo depende de la naturaleza del uso del S32G, y si no se requiere dicha redundancia, los cuatro A53 pueden funcionar independientemente uno del otro.
En total, el S32G tiene 20 interfaces CAN, 4 interfaces Gigabit Ethernet, 2 interfaces PCI-express de tercera generación que brindan flexibilidad para una amplia gama de casos de uso. NXP no anuncia oportunidades de trabajo máximas específicas como algunos competidores debido a su amplia gama de aplicaciones y configuraciones. Sin embargo, consume menos de la mitad de la potencia de las soluciones de chips NXP anteriores, que los ingenieros de automóviles sin duda apreciarán.
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