وبلاگ شرکت در مورد TI AM2632COKFHMZCZRQ1 اتومبیل دو هسته ای 400MHz MCU با کنترل و امنیت در زمان واقعی

شرکت Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. تولید کننده و بازیافت کننده TI است.AM2632COKFHMZCZRQ1میکروکنترلر دو هسته ای 400MHz درجه خودرو، کنترل قوی در زمان واقعی و قابلیت های امنیتی جامع برای الکترونیک خودرو را ارائه می دهد.

I. موقعیت هسته ایAM2632COKFHMZCZRQ1

درAM2632COKFHMZCZRQ1یک میکروکنترلر با کارایی بالا برای خودرو در سری Sitara TM TI است. بر روی دو هسته Arm® Cortex®-R5F با سرعت ساعت تک هسته ای تا 400MHz ساخته شده است.به طور خاص برای سناریوهای کنترل خودرو طراحی شده است که نیاز به عملکرد بالا در زمان واقعی دارند.این محصول به شدت با روند برق سازی خودرو و توسعه هوشمند مطابقت دارد.تعادل عملکرد کنترل نهایی در زمان واقعی با حفاظت از امنیت دوگانه (امنیت عملکردی + امنیت اطلاعات)پس از گذراندن گواهینامه های سختگیرانه خودرو، به طور گسترده ای برای کاربردهای اصلی الکترونیک خودرو از جمله دامنه های پاترین، دامنه های شاسی، دامنه های بدن،و کنترل کننده های دامنهاین به عنوان تراشه اصلی مورد علاقه برای نسل بعدی کنترل جاسازی شده خودرو هوشمند است.

II. معماری سخت افزاری اصلی و مزایای محاسبات

1معماری پردازش دو هسته ای با عملکرد بالا

درAM2632COKFHMZCZRQ1دارای دو هسته پردازنده Arm Cortex-R5F است که هر کدام با فرکانس ثابت تک هسته 400MHz کار می کنند. این دو حالت عملیاتی انعطاف پذیر را پشتیبانی می کند: کار مستقل و قفل دو هسته ای.حالت مستقل امکان پردازش موازی چندین کار را فراهم می کند، به طور قابل توجهی افزایش بهره وری محاسباتی برای منطق کنترل پیچیده. در حالی که حالت Lockstep استفاده می کند تایید دو هسته ای همزمان برای از بین بردن خرابی سیستم ناشی از خرابی تک هسته ای،ایجاد یک پایه سخت افزاری قوی برای ایمنی عملکردی.

درAM2632COKFHMZCZRQ1هسته ها توسط حافظه های جامع و واحدهای حافظه محکم متصل به هم تکمیل می شوند. - 16KB instruction cache with 64-bit ECC verification - 16KB data cache with 32-bit ECC verification - 64KB tightly-coupled memory (TCM) with 32-bit ECC verification This configuration enables low-latency execution of critical code، به حداقل رساندن زمان پاسخ فرمان کنترل برای پاسخگویی به الزامات کنترل در زمان واقعی در سطح میکروسکنید الکترونیک خودرو.

2زیرسیستم ذخیره سازی با قابلیت اطمینان بالا

درAM2632COKFHMZCZRQ1شامل 2MB SRAM روی تراشه (OCSRAM) است که به چهار بلوک ذخیره سازی 512KB تقسیم شده است. هر بلوک از مکانیزم های بررسی و اصلاح خطای ECC استفاده می کند،مقابله موثر با تداخل داده ها و خطاهای ذخیره سازی در محیط های الکترومغناطیسی پیچیده خودرو برای حفظ یکپارچگی داده های عملیاتیدر عین حال موتور EDMA امکان انتقال داده های کارآمد بین دستگاه های محیطی و حافظه را بدون مداخله CPU فراهم می کند.آزاد کردن قدرت پردازش هسته ای برای محاسبات کنترل و افزایش عملکرد سیستم در زمان واقعی.

III. قابلیت های کنترل نهایی در زمان واقعی، متناسب با خواسته های کنترل دقیق خودرو

1. کلاستر کنترل محیطی درجه حرفه ای

درAM2632COKFHMZCZRQ1یک زیرسیستم کنترل کامل در زمان واقعی (CONTROLSS) را با طیف گسترده ای از فرعی های آنالوگ و دیجیتال با دقت بالا ادغام می کند و یک راه حل کنترل یک طرفه را ارائه می دهد.امکان تنظیم دقیق موتورهای خودرو را فراهم می کند، منابع برق و محرک های بدون نیاز به تراشه های خارجی اضافی:

- ماژول دریافت آنالوگ: مجهز به پنج ADC SAR 12 بیتی است که هرکدام از شش ورودی برای مجموع 30 کانال پشتیبانی می کنند.شامل ده مقایسه کننده آنالوگ قابل برنامه ریزی DAC (CMPSS) و یک DAC 12 بیتی استاین امکان را برای گرفتن سیگنال آنالوگ با سرعت بالا، مقایسه دقیق و تنظیم حلقه بسته فراهم می کند.مناسب برای کاربردهای سنجش داخل خودرو مانند نظارت بر باتری و نمونه گیری جریان / ولتاژ.

- ماژول درایو دیجیتال: 32 کانال پیشرفته PWM (EPWM) را ادغام می کند که از پیکربندی های پیشرفته PWM و خروجی HRPWM با وضوح بالا پشتیبانی می کند.با 10 ماژول ضبط پیشرفته (ECAP) و 3 ماژول رمزگذاری قطب مربع (EQEP)، به طور دقیق محرک های اتومبیل مانند موتورها و دریچه های سولینوئید را هدایت می کند و پاسخ میلی ثانیه ای را در برنامه های کنترل قدرت، کنترل فرمان و کنترل نور را امکان پذیر می کند.

- ماژول اتصال سیگنال: شامل سوئیچ های مرسوم IO crossbar (XBAR) است که امکان نقشه برداری آزاد پین محیطی را فراهم می کند. این طراحی مسیریابی سخت افزاری را ساده می کند،برای تنظیمات مختلف مدار کنترل داخل خودرو مناسب است.، و انعطاف پذیری راه حل را افزایش می دهد.

2رابط های ارتباطی جامع خودرو

برای پاسخگویی به نیازهای شبکه های داخل خودرو،AM2632COKFHMZCZRQ1یکپارچه سازی چندین رابط ارتباطی با سرعت بالا که از پروتکل های اصلی خودرو پشتیبانی می کنند تا انتقال داده های کارآمد و پایدار را تضمین کند:

- رابط های اتوبوس خودرو: ماژول MCAN 4 کانال پشتیبانی از CAN-FD، رابط های 5 کانال LIN، رابط های 6 کانال UART، رابط های 5 کانال SPI و رابط های 4 کانال I2C.این موارد شامل الزامات استاندارد ارتباطات اتوبوس CAN/LIN برای الکترونیک بدن می باشد.، حسگرها و مبادلات فرمان اجرا کننده.

- رابط های ارتباطی با سرعت بالا: رابط QSPI 1 کانال و رابط های گیرنده FSI 4 کانال از انتقال گسترش داده با سرعت بالا پشتیبانی می کنند.سوئیچ ایترنت یکپارچه پشتیبانی از رابط های MII/RMII/RGMII، سازگار با پروتکل های صنعتی اترنت از جمله EtherCAT ، PROFINET و EtherNet / IP ، برای پاسخگویی به نیازهای شبکه با سرعت بالا کنترل کننده های دامنه داخل خودرو.

- I/O عمومی: تا 139 پین GPIO برای کنترل و نظارت انعطاف پذیر بر سوئیچ های مختلف داخل خودرو، چراغ های شاخص و وسایل محیطی، به حداکثر رساندن قابلیت گسترش.

IV. حفاظت از امنیت دوگانه مطابق با استانداردهای دقیق خودرو

1ایمنی عملکردی: مطابق با الزامات سطح بالا ISO 26262 ASIL-D

درAM2632COKFHMZCZRQ1به طور کامل با مقررات ایمنی عملکردی خودرو سازگار شده و توسط TÜV SÜD گواهی داده شده است.با قابلیت های سخت افزاری و سیستمی که سطح ISO 26262 ASIL-D را به دست می آورند بالاترین رتبه ایمنی برای الکترونیک خودرواین به طور مستقیم در سناریوهای ایمنی حیاتی مانند کنترل محرک، کنترل ترمز و کنترل فرمان قابل استفاده است:

- ماژول سیگنال خطای یکپارچه (ESM) با پین خطای اختصاصی SAFETY_ERRORn گزارش خطای سیستم را در زمان واقعی برای پاسخ سریع فعال می کند؛

- پشتیبانی از خود آزمایشی داخلی (BIST) برای CPU و حافظه روی تراشه، تشخیص تزریق خطا، در کنار ماژول های نظارت بر ولتاژ، دمای و ساعت با عملکرد پنجره نگهبان،ارائه تشخیص عملیاتی جامع;

- واحدهای ذخیره سازی و اتوبوس های حیاتی شامل چک های برابری / ECC برای جلوگیری از خرابی سخت افزار از ایجاد عدم ثبات سیستم، اطمینان از ایمنی رانندگی است.

2امنیت اطلاعات: رمزگذاری در سطح سخت افزاری برای مقاومت در برابر حملات شبکه در خودرو

مقابله با خطرات امنیت سایبری در وسایل نقلیه هوشمندAM2632COKFHMZCZRQ1یک ماژول امنیتی سخت افزاری (HSM) را که از استانداردهای امنیتی Auto SHE 1.1/EVITA پشتیبانی می کند، ادغام می کند و یک سیستم جامع دفاع از امنیت اطلاعات را ایجاد می کند:

- شامل یک موتور رمزگذاری سخت افزاری است که از AES (128/192/256-bit) ، SHA2 (256/384/512-bit) ، DES و الگوریتم های رمزگذاری دیگر پشتیبانی می کند.امکان پردازش رمزگذاری نامتقارن RSA/ECC را فراهم می کند.;

- پشتیبانی از بوت امن، مقاومت در برابر دستکاری دستگاه، جلوگیری از بازگشت نرم افزار، اشکال زدایی امن و مدیریت کلید.کلید های ریشه را در حافظه OTP ذخیره می کند تا نرم افزار و داده های خودرو را در برابر دستکاری یا سرقت غیر مجاز محافظت کند;

- یک واحد حفاظت از حافظه (MPU) و فایروال سیستم را برای تقسیم مناطق امن و غیر امن ادغام می کند، کنترل دسترسی دقیق و جلوگیری از دسترسی غیر مجاز را امکان پذیر می کند.

V. انطباق خودرو و اطمینان از محیط زیست

درAM2632COKFHMZCZRQ1به سختی با استانداردهای کیفیت خودرو مطابقت دارد و گواهینامه AEC-Q100 برای قابلیت اطمینان خودرو را به دست آورده است. با استفاده از تکنولوژی پیشرفته فرآیند 45nm تولید شده است،دارای یک NFBGA 324 پین (پکیج ZCZ) با ابعاد 15.0mm × 15.0mm و 0.8mm پیچ پین، برای طرح PCB با تراکم بالا در کاربردهای خودرو بهینه شده است.

محدوده دمای عملیاتی آن از -40 درجه سانتیگراد تا +105 درجه سانتیگراد می باشد که این امکان را به آن می دهد تا در شرایط شدید خودرو از جمله دمای بالا / پایین ، لرزش و تداخل الکترومغناطیسی مقاومت کند.این باعث ایجاد ثبات بلند مدت می شه، کار بدون خطا، پاسخگویی به الزامات قابلیت اطمینان چرخه عمر کامل برای الکترونیک خودرو. همزمان پشتیبانی از فلز خالی، FreeRTOS، ThreadX، Zephyr،و سایر سیستم عامل های زمان واقعی، موانع توسعه را کاهش می دهد و چرخه های تحقیق و توسعه محصولات خودرو را کوتاه می کند.

VI. سناریوهای کاربردی اصلی برایAM2632COKFHMZCZRQ1

- کنترل دامنه Powertrain: کنترل کننده های موتور برای وسایل نقلیه انرژی جدید، شارژر های داخل هواپیما (OBC) ، کنورترهای DC-DC و واحدهای کنترل برده برای سیستم های مدیریت باتری (BMS)

- کنترل دامنه شاسی: فرمان دستی الکتریکی (EPS) ، سیستم های ترمز الکترونیکی (EBS) ، کنترل ثبات الکترونیکی (ESC)

- کنترل دامنه بدن: ماژول های کنترل بدن (BCM) ، سیستم های کنترل نور، سیستم های کنترل تهویه مطبوع، ماژول های کنترل درب / صندلی؛

- کنترل کننده های دامنه و ارتباطات داخل خودرو: کنترل کننده های دامنه داخل خودرو، دروازه های خودرو، ماژول های ارتباطی صنعتی داخل خودرو و غیره.

خلاصه ازAM2632COKFHMZCZRQ1

AM2632COKFHMZCZRQ1 به تعادل کامل بین نیازهای اصلی الکترونیک خودرو برای عملکرد بالا، قابلیت زمان واقعی بالا، ایمنی بالا و قابلیت اطمینان بالا می رسد.با قدرت پردازش دو هسته ای 400MHz، دستگاه های کنترل تخصصی در زمان واقعی، امنیت عملکردی ASIL-D سطح بالا، حفاظت از امنیت اطلاعات در سطح سخت افزاری و انطباق دقیق خودرو،به عنوان تراشه محاسبات هسته ای که به تولیدکنندگان خودرو امکان می دهد نسل بعدی سیستم های الکترونیکی هوشمند و ایمن در خودرو را توسعه دهند.