NXP calibre deux familles de processeurs S32 temps réel pour les futurs véhicules définis par logiciel

S32Z S32E NXP

[EMBEDDED WORLD] NXP a voulu marquer de son empreinte l’édition 2022 d’Embedded World avec deux annonces majeures, l’une liée à la nouvelle famille de microcontrôleurs 32 bits MCX, déjà évoquée par L’Embarqué, l’autre à l’extension de sa plate-forme automobile S32 (1) avec deux gammes de processeurs multicœurs temps réel et hautes performances, référencées S32Z et S32E.

Gravés en technologie 16 nm (une première pour ce type de processeurs automobiles selon la société de semi-conducteurs), les S32Z et S32E sont censés garantir un comportement déterministe critique digne des microcontrôleurs à sûreté de fonctionnement garanti, tout en offrant des cadences de classe gigahertz, l’isolation de multiples applications et diverses capacités d’extension mémoire.

L’annonce de NXP est à replacer dans le cadre général de l’évolution de l’industrie automobile vers des architectures de véhicules en domaines et en zones (schéma ci-dessous) où les fonctions et applications embarquées sont rassemblées sur un nombre toujours plus réduit de processeurs puissants avec, en corollaire, l’optimisation des faisceaux de câbles, la réduction du poids et des coûts, et la capacité à mettre en œuvre des approches axées beaucoup plus sur les logiciels et leurs mises à jour over-the-air tout au long du cycle de vie du véhicule.

Selon NXP, les familles S32Z et S32E, compatibles au niveau logiciel, s’inscrivent dans cette évolution en permettant d’accélérer l’intégration de diverses applications temps réel de contrôle de domaine et de zone tout en assurant la sûreté de fonctionnement, les références S32E disposant en sus de fonctionnalités adaptées à l’électrification du véhicule et à la commande intelligente d’actionneurs.

Dans le détail, les puces S32Z et S32E offrent des capacités au-delà des microcontrôleurs automobiles actuels avec la présence de huit cœurs de processeur temps réel Arm Cortex-R52 arrangés en mode split-lock (2) et cadencés jusqu'à la fréquence de 1 GHz. Selon NXP, les S32Z et S32E sont en mesure d’isoler les diverses applications temps réel s’exécutant indépendamment sur les puces grâce à des mécanismes de virtualisation matériels qui s’étendent des cœurs jusqu’aux broches d’entrées/sorties (core-to-pin) et à des pare-feu entre ressources pour éviter tout type d'interférences entre elles.

On trouve également dans les derniers-nés de la plate-forme S32 deux cœurs de microcontrôleur Cortex-M33 pour les opérations de gestion système et jusqu'à 64 Mo de mémoire flash intégrée pour les mises à jour OTA (over-the-air) volumineuses sans temps d'arrêt. Certifiés ISO/SAE 21434 pour la cybersécurité et ISO 26262 Asil-D pour la sûreté de fonctionnement, les S32Z et S32E peuvent en outre être couplés à des mémoires externes de type DRam LPDDR4 et flash avec mode d'exécution XiP (Execute-in-Place) pour les applications de taille conséquente et les applications Autosar Adaptive.

Côté connectivité, un bloc d’accélération de communications (FlexLLCE) peut prendre jusqu’à 24 interfaces CAN, tandis qu’un commutateur Gigabit Ethernet assure des transmissions déterministes compatibles avec les spécifications TSN (Time Sensitive Networking). La sécurité n’est pas en reste avec la présence d’un moteur HSE (Hardware Security Engine) qui garantit le démarrage sécurisé, l’accélération des services de sécurité et la gestion des clés. A ces caractéristiques, les processeurs S32E ajoutent des capacités de gestion intelligente d’actionneurs, grâce notamment à des temporisateurs évolués, des convertisseurs analogique-numérique haute résolution et des entrées/sorties analogiques 5 V, pour notamment les applications de commande de moteur à entraînement direct dans les véhicules électriques et hybrides.

A noter que NXP a déjà commencé à échantillonner les modèles S32Z280 et S32E288 auprès de clients privilégiés. Leur production en volume est prévue pour la fin 2023.

Ajoutons que l’éditeur Green Hills a profité du salon Embedded World 2022 pour annoncer la disponibilité de plusieurs de ses produits logiciels pour les processeurs S32E et S32Z, à savoir le système d’exploitation temps réel µ-velOSity, l’hyperviseur léger de type 1 µ-visor (qui peut accueillir divers OS invités comme Autosar Classic, FreeRTOS, Zephyr ou µ-velOSity) et l’environnement de développement Multi.

(1) Au sein de la plate-forme automobile S32, NXP propose déjà les processeurs réseau S32G, les microcontrôleurs génériques S32K et les microcontrôleurs pour radar S32R.

(2) Le mode split-lock offre la possibilité de configurer le système à l’amorçage, soit en mode « split » avec des cœurs indépendants utilisables pour différentes tâches et applications, soit en mode « lock » (avec deux cœurs fonctionnant alors en parallèle pour satisfaire les applications à fortes contraintes de sûreté de fonctionnement).