Neuer Netzwerkprozessor für schnelle Datenkommunikation im Auto

| Redakteur: Michael Eckstein

Besser kommunizieren: Der neue S32G-Prozessor von NXP soll Entwicklern das Design sicherer Automotive-Applikationen erleichtern.
Besser kommunizieren: Der neue S32G-Prozessor von NXP soll Entwicklern das Design sicherer Automotive-Applikationen erleichtern. (Bild: NXP Semiconductors)

Fernziel autonomes Fahren: Der neue Netzwerkprozessor S32G von NXP zielt mit hoher Netzwerkleistung und funktionaler Sicherheit bis zum Level ASIL-D auf moderne Automotive-Anwendungen. Neu ist laut Hersteller die Möglichkeit, Cluster von ARM-Applikationskernen im Lockstep zu betreiben.

Die Entwicklung hin zu autonom fahrenden, vernetzten und elektrifizierten oder mit anderen alternativen Antrieben ausgestatteten Fahrzeugen erlaubt eine Vielzahl an datenbasierten Dienstleistungen. Nutzungsabhängige Versicherungen, Überwachung des Fahrzeugzustands und Flottenmanagement-Dienste für Gewerbetreibende sind nur einige der Möglichkeiten, die derzeit von Automobilherstellern und anderen Akteuren diskutiert werden. Voraussetzung dafür sind robuste und schnelle Controller, die trotz ihres großen Funktionsumfangs leicht zu programmieren sind.

Speziell für den Einsatz in Automobilen hat NXP Semiconductors daher einen neuen Netzwerkprozessor entwickelt: Der S32G genannte Baustein erweitert die S32-Komponentenfamilie des Unternehmens und soll den „Wandel zu domänen- und zonenbasierten Fahrzeugarchitekturen“ vorantreiben. Der Hersteller verspricht, dass Entwickler den Prozessor mit geringem Programmieraufwand in ihre Systeme implementieren können. Zudem ließen sich aus Sicht der IT und der funktionalen Sicherheit sehr sichere Systeme damit aufbauen. Ein Beispiel dafür sei ein service-orientiertes Gateway, das den Wandel vom Fahrzeugproduzenten zum Datenunternehmen unterstützt und eine schnelle Bereitstellung neuer Funktionen per Funk (Over-the-Air-Updates, OTA) und Edge-to-Cloud-Analytik ermöglicht.

„Radikaler Wandel in Sachen Leistung und Sicherheit nötig“

Laut NXP erfordern zukünftige Generationen von vernetzten Fahrzeugen einen radikalen Wandel in Sachen Leistung und Sicherheit, um datengetriebene Funktionen umsetzen zu können. S32G habe man daher mit der Prämisse entwickelt, dass der Prozessor für eine sichere Datenübertragung sorgt und sicherheitsrelevante Anwendungen vor Angriffen schützt. Laut NXP ist es mit dem S32G erstmals gelungen, klassische MCUs mit leistungsstarken, ASIL-D-fähigen Anwendungsprozessoren sowie mit Funktionen für die Netzwerkbeschleunigung zu kombinieren. Dadurch verfüge der integrierte Baustein über einen deutlich höheren Funktionsumfang als herkömmliche MCUs.

Der S32G ist laut NXP daher auch mehr als ein reiner Netzwerkprozessor: Er soll neueste ADAS-Anwendungen unterstützen und mit seinen Kommunikationsfunktionen eine vollständige Vernetzung des Fahrzeugs ermöglichen. Das bestätigt Bernd Augustin, Director ECU Development Autonomous Driving bei Audi: „Mit seiner Kombination von Netzwerk-, Leistungs- und Sicherheitsfunktionen ist der S32G-Prozessor ideal für den Einsatz auf unseren ADAS-Domain-Controllern geeignet“.

Plattformübergreifende Softwarekompatibilität

NXP ist überzeugt, dass sich mithilfe der S32-Mikrocontroller-/Mikroprozessor-(MCU/MPU-)Architektur automatisierte Fahrfunktionen und neue Fahrerlebnisse schneller realisieren und auf den Markt bringen lassen. Ein Vorteil ist laut Hersteller die plattformübergreifende Softwarekompatibilität. Anwendungsspezifische Hardwarebeschleunigung und Schnittstellen würden von einer einheitlichen Softwareumgebung über das gesamte Anwendungsspektrum hinweg unterstützt.

Unternehmen seien dadurch in der Lage, Forschungs- und Entwicklungsbausteine wiederzuverwenden und dadurch schneller auf veränderte Fahrzeugarchitekturen und Time-to-Market-Anforderungen zu reagieren. Die Plattform wurde speziell für die hohen Qualitätsanforderungen in der Automobilindustrie entwickelt und gewährleistet höchste Zuverlässigkeit und ASIL-D-Performance für unterschiedlichste Anwendungsbereiche im Fahrzeug.

Die wichtigsten Eigenschaften des S32G-Prozessors im Überblick:

Leistung – S32G-Prozessoren bieten nach Angaben von NXP ASIL-D-konforme MCU- und MPU-Performance kombiniert mit anwendungsspezifischer Hardwarebeschleunigung. Damit ermöglichen sie Dienstleistungen mit deterministischer Netzwerkperformance. Diese ist nötig, um die Datenverfügbarkeit in den komplexen Echtzeitumgebungen moderner Fahrzeuge zu gewährleisten.

Security – Der S32G unterstützt laut Hersteller wie die anderen S32-Prozessoren das höchste Security-Niveau, das zurzeit in der Automobilindustrie möglich ist. Dazu gehört eine Public-Key-Infrastruktur (PKI) sowie eine integrierte Hardware Security Engine (HSE). Die Firewall-geschützte HSE unterstützt demnach sichere Bootvorgänge, bietet Systemsicherheitsdienste und schützt vor physischen Angriffen.

Safety – NXPs S32G-Prozessor ist nach Angaben von NXP ASIL-D-konform, unter anderem dank seiner Lockstep ARM-Cortex-M7-MCU-Kerne und der industrieweit ersten Möglichkeit, Cluster von ARM-Cortex-A53-Anwendungskernen im Lockstep zu betreiben. So unterstützt er die Funktionssicherheit und bietet gleichzeitig ein ganz neues Leistungsniveau mit High-Level-Betriebssystemen und größerer Speicherkapazität.

S32G ist Teil einer Systemlösung

NXP stellt gleichzeitig auch einen sicheren Automotive-Ethernet-Switch SJA1110 vor, der für die Integration mit S32G-Prozessoren optimiert ist. Der neue Ethernet-Switch entspricht den neuesten TSN-Standards und bietet integrierte 100BASE-T1-PHYs, hardwaregestützte Safety- und Securityfunktionen und Multigigabit-Schnittstellen.

Die Kombination aus dem S32G-Prozessor von NXP, dem SJA1110-Switch und dem VR5510-Power-Management adressiert laut NXP die größten Herausforderungen, denen Entwickler bei der Vernetzung von Fahrzeug heute gegenüberstehen. Dazu zählt das Unternehmen die Skalierbarkeit, Safety- und Securityfragen sowie die Verwaltung von High-Speed-Datenverkehr. Der S32G274A ist der erste von vier Prozessoren der S32G-Familie und ist ab sofort als Testmuster erhältlich.

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