Na próxima década, quando mais e mais carros mudarem para eletricidade, tiverem mais conexões e se tornarem mais automatizados do que nunca, também veremos grandes mudanças na arquitetura dos eletrônicos automotivos. À medida que mais e mais dados são gerados por sensores, exportados para a nuvem e recebidos de vários serviços, os automóveis precisam de um novo poder de computação. Diante de todas essas circunstâncias, a NXP apresentou na CES 2020 seu mais recente processador de rede S32G.
O S32G é o mais recente membro da família S32 da NXP, criada em 2017. Como todos os outros processadores desta família, ele é baseado nos núcleos de processadores ARM Cortex. Três pares de núcleos Cortex-M7 de baixa potência e quatro núcleos Cortex M-53 de alto desempenho executam tarefas básicas de processamento. Os núcleos também são complementados por aceleradores de rede especiais, núcleos de processamento de sinal digital e criptografia.
Os aceleradores de rede suportam os protocolos tradicionais de rede automotiva (como CAN, LIN e Flexray) e Ethernet de gigabit. No caso de veículos automatizados que produzem até 4 GB de dados brutos por hora, a transferência de dados no carro é muito importante. Os aceleradores lidam com a maior parte dessa carga de trabalho, deixando os núcleos do ARM mais livres para outras tarefas.
Uma das tarefas que o S32G pode resolver é o pré-processamento de dados. A maioria dos dados produzidos por um carro autônomo é usada apenas em tempo real para controle e esses dados não precisam ser transferidos para a nuvem ou compartilhados com outros carros. No entanto, também existem agulhas no palheiro desses dados que podem ser úteis para uma ampla gama de serviços, como transmitir informações de localização de buracos ou dados climáticos.
“Eu falei não apenas sobre a transferência e troca de dados brutos para informações, mas também sobre a redução do volume desses dados, o que economizará tráfego nas redes 4G e 5G, o que é realmente importante.” Disse Brian Carlson, diretor de gerenciamento de linha de produtos, departamento de rede processadores para carros no NXP. “O nível de segurança funcional está aumentando, à medida que aumentamos o nível de autonomia, usando o padrão ASIL-D. Normalmente, o gateway funciona de acordo com o padrão ASIL-B, mas vemos um interesse crescente em usar o ASIL-D e, ao usar sistemas avançados de assistência ao motorista, você definitivamente precisa do padrão ASIL-D, que é ótimo para tais aplicações ”
“Na verdade, não projetamos esse processador para esse uso, ele foi desenvolvido como um tipo de dispositivo de rede, mas acabou sendo útil nessa área. Eu trabalhei no campo de processadores de sinais digitais, que deveriam trabalhar com fala e telecomunicações, mas observe o desenvolvimento desses processadores, agora eles estão em toda parte. ”
Embora o S32G tenha sido projetado para gerenciar a taxa de transferência de dados em arquiteturas de veículos eletrônicos de última geração (como a Smart Vehicle Architecture (SVA) do Aptiv, a plataforma automotiva digital da GM ou a nova plataforma de veículos eletrônicos da Ford), ele também pode executar uma série de outras tarefas. . As arquiteturas eletrônicas tradicionais evoluíram gradualmente desde a década de 1970.
Cada vez que um novo recurso é desenvolvido, como controle de cruzeiro adaptável, assistência para manter a faixa ou monitorar pontos cegos, cada fornecedor usa seu próprio computador. Isso resultou em veículos de alto desempenho com 100 ou mais computadores separados e 2 ou mais quilômetros de fiação de cobre.
As plataformas modernas combinam esses computadores, resultando em cerca de 10 a 15 dispositivos (ou até menos). Esses computadores maiores e mais potentes usarão processadores significativamente mais potentes para processar a mesma quantidade de dados distribuídos anteriormente em dezenas de chips.
Plataformas como o SVA são construídas em torno desse conceito e o S32G é potencialmente ótimo para esses casos de uso. Graças à presença de vários núcleos, é capaz de fornecer uma mão-de-obra que pode fornecer detecção de erros. Os recursos de E / S e as características de rede do novo chip são ideais para receber dados de câmeras, radares, sensores ultrassônicos e lidares. Os núcleos do ARM podem processar e combinar esses dados para ajudar o driver.
A aceleração da rede é um dos aspectos principais do S32G. Sem ele, o processamento de conexões de gigabit ocuparia cerca de 90% do poder de computação dos núcleos do ARM. Quando o acelerador está ligado, a carga diminui para 0,2% e os núcleos do processador permanecem livres para outras tarefas.
É improvável que o S32G tenha um desempenho que permita competir diretamente com chips como o recém-anunciado Nvidia Orin, mas poderia se tornar uma alternativa a algo como o Xavier ou o MobileQ EyeQ5 em sistemas de direção parcialmente ou totalmente autônomos (L2 e L3). Também pode controlar motores elétricos e sistemas de gerenciamento de bateria.
Três pares de Cortex-M7 operam no modo de canal duplo. Cada núcleo em um par executa o mesmo código, fornecendo a capacidade de detectar qualquer anomalia de trabalho nesse par, enquanto qualquer par pode executar tarefas diferentes. Quatro núcleos Cortex-A53 podem opcionalmente operar no modo de canal duplo, no qual cada par executará tarefas em dois núcleos simultaneamente. O uso desse modo depende da natureza do uso do S32G e, se essa redundância não for necessária, os quatro A53s poderão operar independentemente um do outro.
No total, o S32G possui 20 interfaces CAN, 4 interfaces Ethernet de gigabit, 2 interfaces PCI-express de terceira geração que fornecem flexibilidade para uma ampla variedade de casos de uso. O NXP não anuncia oportunidades máximas específicas de trabalho, como alguns concorrentes, devido à sua ampla variedade de aplicativos e configurações. No entanto, consome menos da metade da energia das soluções anteriores de chips NXP, que os engenheiros de automóveis, sem dúvida, apreciarão.
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