Количество взаимосвязанных приборов в современных автомобилях постоянно растет, что вызывает потребность в разработке и внедрении совершенно новых аппаратных структур автомобильной электроники. Корпорация NXP представила новый сетевой процессор, контролирующий как работу программно-аппаратного обеспечения автомобиля, так и его связь с «облаком». Процессор также предназначен для новых программных структур: он позволяет разработчикам проектировать шлюзы, дающие возможность создания сервис-ориентированных архитектур.

Корпорация NXP (г. Эйндховен, Нидерланды) представила автомобильный сетевой процессор нового поколения – ​S32G. Эта ИС расширяет существующее семейство процессоров S32 и обеспечивает основу для внедрения новых программных сервисов в транспортном средстве, а также для связи между транспортными средствами и серверными СУБД. Цель состоит в том, чтобы уменьшить чрезмерную сложность программного обеспечения автомобиля. В то же время процессор предоставляет широкие возможности для повышения кибербезопасности автомобилей – ​тема, которая привлекает все больше внимания разработчиков, поскольку транспортные средства все более интенсивно подключаются к ИТ-инфраструктуре (рис. 1).

Источник: EENews Automotive

Рисунок 1. Приборная панель автомобиля будущего

Как полагают изготовители комплектного оборудования (OEM) и разработчики первого уровня, переход к следующим поколениям подключенных к сетям транспортных средств потребует радикальных изменений в производительности и безопасности для обеспечения реализации функций, управляемых данными. S32G разработан, чтобы вывести бортовые сети автомобилей на новый уровень, обеспечив безопасную передачу данных и защиту приложений, связанных с безопасностью, от кибератак. По мнению специалистов NXP, данный продукт – ​это первая в мире интеграция классических микроконтроллеров с мощными прикладными процессорами (поддерживающими уровень целостности ASIL-D) и возможностями ускорения работы сети. В результате он обладает значительно более высокой функциональностью, чем это было возможно ранее.

Развитие автономного вождения, а также подключенных и электрифицированных транспортных средств нуждается в широком спектре услуг на основе данных. Страхование в зависимости от использования, мониторинг состояния транспортных средств, услуги по управлению автопарком для бизнеса, – ​вот лишь некоторые из возможностей, которые в настоящее время готовят производители автомобилей и которые теперь станут доступными благодаря новому процессору NXP.

Ядра новых процессоров S32G обеспечивают высокую производительность микроконтроллерных и микропроцессорных функций в сочетании с аппаратным ускорением конкретных приложений, что перемещает сервисы с детерминированной производительностью сети в область возможного. Как и существующие процессоры семейства S32, S32G поддерживает самый высокий уровень безопасности, доступный в настоящее время в автомобильной промышленности, включая инфраструктуру открытых ключей (PKI) и интегрированный аппаратный механизм безопасности (HSE). HSE, защищенный брандмауэром, поддерживает безопасный процесс загрузки, предоставляет услуги безопасности системы и защищает от атак физического уровня. В то же время S32G имеет расширенные функции для обеспечения функциональной безопасности. Микросхема содержит два ядра микроконтроллера Arm Cortex-A53, синхронизированных по механизму блокировки. Впервые в этой отрасли процессор достигает наивысшего уровня целостности безопасности (ASIL-D). В отличие от других моделей семейства S32, в модели S32G нет встроенного графического ускорителя, поскольку для задач безопасности и связи он не требуется (рис. 2).

Источник: EENews Automotive

Рисунок 2. Структура нового сервис-ориентированного шлюза NXP, позволяющая снизить стоимость разработки ПО и обеспечить быстрое развертывание новых сервисов с помощью обновления по радиоинтерфейсу

* ADAS (advanced driver-assistance system) – перспективная система помощи водителю.

Одновременно с процессором S32G корпорация NXP представила автомобильный Ethernet-коммутатор с функцией обеспечения безопасности SJA1110, оптимизированный для интеграции с процессорами S32G и соответствующий современным стандартам TSN. Ethernet-коммутатор имеет интегрированные средства 100BASE-T1 физического уровня, аппаратные функции обеспечения безопасности и защиты и интерфейсы с высокой пропускной способностью (гигабитного уровня). Сочетание процессора S32G, коммутатора SJA1110 и системы управления питанием VR5510 решает основные проблемы, с которыми сегодня сталкиваются разработчики в области сетей транспортных средств, в том числе масштабируемость, безопасность и защита, высокоскоростное управление трафиком.

Представители NXP утверждают, что S32G – ​это нечто большее, чем просто сетевой процессор: прибор способен работать с новейшими ADAS и обладает функциями поддержания безопасности связи, охватывающими всю сеть транспортного средства. Специалисты фирмы Audi считают, что уникальная комбинация сетевых функций, производительности и безопасности процессора S32G идеально подходит для использования в фирменных доменных контроллерах ADAS. Другие ведущие производители автомобилей также уже работают над реализацией сервис-ориентированных шлюзов на базе S32G [1].

Ключевые характеристики нового процессора:

четырехъядерный процессор Quad Arm® Cortex®-A53 с технологией Arm Neon™, организованный в виде двух кластеров из двух ядер с дополнительной синхронизацией по механизму блокировки для приложений и услуг;

тройные ядра Cortex-M7 с технологией синхронизации в режиме реального времени;

коммуникационный блок с малым временем ожидания (low latency communications engine, LLCE) для ускорения работы автомобильных сетей;

блок пересылки пакетов данных (packet forwarding engine, PFE) для ускорения работы сети Ethernet;

блок безопасности аппаратного обеспечения (hardware security engine, HSE) для безопасной загрузки и ускорения функций безопасности;

аппаратное и программное обеспечение с расширенной до требований ASIL-D функциональной безопасностью систем;

процессор аттестован по второму уровню стандарта AEC-Q100 (рабочие температуры изменяются в диапазоне от –40 до +105 °C) [2].

1. Hammerschmidt Christoph. Automotive Communications Processor Enables Service-Oriented Architectures. EENews Automotive, January 6, 2020: https://www.eenewsautomotive.com/news/automotive-communications-processor-enables-service-oriented-architectures/page/0/1 2. S32G Safe and Secure Vehicle Network Processor. Features 

2. S32G Safe and Secure Vehicle Network Processor. Features. www.nxp.com: https://www.nxp.com/products/processors-and-microcontrollers/arm-processors/s32-automotive-platform/s32g-safe-and-secure-vehicle-network-processor: S32G274A?tid=vanS32G274A