Blog về công ty TI AM2632COKFHMZCZRQ1 MCU hai lõi ô tô 400MHz với điều khiển và bảo mật thời gian thực

Shenzhen Mingjiada Electronics Co., Ltd. cung cấp/tái chế bộ vi điều khiển lõi kép 400MHz cấp ô tô của TI AM2632COKFHMZCZRQ1, mang lại khả năng điều khiển thời gian thực mạnh mẽ và các tính năng bảo mật toàn diện cho điện tử ô tô.

I. Định vị cốt lõi của AM2632COKFHMZCZRQ1

AM2632COKFHMZCZRQ1 là bộ vi điều khiển cấp ô tô hiệu suất cao trong dòng Sitara™ của TI. Được xây dựng trên lõi kép Arm® Cortex®-R5F với tốc độ xung nhịp đơn lõi lên tới 400MHz, nó được thiết kế đặc biệt cho các kịch bản điều khiển ô tô đòi hỏi hiệu suất thời gian thực cao, bảo mật và độ tin cậy. Sản phẩm này phù hợp sâu sắc với các xu hướng điện khí hóa và phát triển thông minh trong ô tô, cân bằng hiệu suất điều khiển thời gian thực tối ưu với bảo vệ kép (an toàn chức năng + an ninh thông tin). Sau khi vượt qua chứng nhận ô tô nghiêm ngặt, nó có khả năng thích ứng rộng rãi cho các ứng dụng điện tử ô tô cốt lõi bao gồm các miền truyền động, miền khung gầm, miền thân xe và bộ điều khiển miền. Nó là chip lõi được ưa chuộng cho điều khiển nhúng xe thông minh thế hệ tiếp theo.

II. Kiến trúc phần cứng cốt lõi và lợi thế tính toán

1. Kiến trúc xử lý lõi kép hiệu suất cao

AM2632COKFHMZCZRQ1 có lõi xử lý Arm Cortex-R5F kép, mỗi lõi hoạt động ở tần số đơn lõi ổn định 400MHz. Nó hỗ trợ hai chế độ hoạt động linh hoạt: hoạt động độc lập và chế độ khóa kép. Chế độ độc lập cho phép xử lý song song nhiều tác vụ, nâng cao đáng kể hiệu quả tính toán cho logic điều khiển phức tạp. trong khi chế độ Khóa kép sử dụng xác minh lõi kép đồng bộ để loại bỏ lỗi hệ thống do lỗi đơn lõi, thiết lập nền tảng phần cứng mạnh mẽ cho an toàn chức năng.

AM2632COKFHMZCZRQ1 được bổ sung bởi bộ nhớ đệm toàn diện và các đơn vị bộ nhớ được kết nối chặt chẽ. với mỗi lõi có: - Bộ nhớ đệm lệnh 16KB với xác minh ECC 64-bit - Bộ nhớ đệm dữ liệu 16KB với xác minh ECC 32-bit - Bộ nhớ kết nối chặt chẽ 64KB (TCM) với xác minh ECC 32-bit Cấu hình này cho phép thực thi độ trễ thấp của mã quan trọng, giảm thiểu thời gian phản hồi lệnh điều khiển để đáp ứng các yêu cầu điều khiển thời gian thực ở cấp micro giây của điện tử ô tô.

2. Hệ thống lưu trữ độ tin cậy cao

AM2632COKFHMZCZRQ1 tích hợp 2MB SRAM trên chip (OCSRAM), được chia thành bốn khối lưu trữ 512KB. Mỗi khối sử dụng cơ chế kiểm tra và sửa lỗi ECC, chống lại hiệu quả sự can thiệp dữ liệu và lỗi lưu trữ trong môi trường điện từ ô tô phức tạp để bảo vệ tính toàn vẹn của dữ liệu hoạt động. Đồng thời, bộ điều khiển EDMA cho phép truyền dữ liệu hiệu quả giữa các thiết bị ngoại vi và bộ nhớ mà không cần sự can thiệp của CPU, giải phóng sức mạnh xử lý cốt lõi cho các phép tính điều khiển và nâng cao hơn nữa hiệu suất thời gian thực của hệ thống.

III. Khả năng điều khiển thời gian thực tối ưu, được tùy chỉnh cho nhu cầu điều khiển chính xác của ô tô

1. Cụm ngoại vi điều khiển chuyên nghiệp

AM2632COKFHMZCZRQ1 tích hợp một hệ thống con điều khiển thời gian thực toàn diện (CONTROLSS) với một loạt các ngoại vi tương tự và kỹ thuật số có độ chính xác cao, cung cấp giải pháp điều khiển một điểm dừng. Nó cho phép điều chỉnh chính xác động cơ ô tô, nguồn điện và bộ truyền động mà không cần thêm chip bên ngoài:

- Mô-đun thu thập tương tự: Được trang bị năm ADC SAR 12-bit, mỗi mô-đun hỗ trợ sáu đầu vào cho tổng cộng 30 kênh. Hoạt động ở tốc độ lấy mẫu lên tới 4 MSPS, nó tích hợp mười bộ so sánh tương tự tham chiếu DAC có thể lập trình (CMPSS) và một DAC 12-bit. Điều này cho phép thu thập tín hiệu tương tự tốc độ cao, so sánh chính xác và điều chỉnh vòng kín, phù hợp cho các ứng dụng cảm biến trong xe như giám sát pin và lấy mẫu dòng điện/điện áp.

- Mô-đun điều khiển kỹ thuật số: Tích hợp 32 kênh PWM nâng cao (EPWM) hỗ trợ các cấu hình PWM nâng cao và đầu ra HRPWM có độ phân giải cao. Kết hợp với 10 mô-đun chụp nâng cao (ECAP) và 3 mô-đun bộ mã hóa xung vuông góc (EQEP), nó điều khiển chính xác các bộ truyền động ô tô như động cơ và van điện từ, cho phép phản hồi cấp mili giây trong các ứng dụng điều khiển nguồn, điều khiển lái và điều khiển chiếu sáng.

- Mô-đun kết nối tín hiệu: Tích hợp các bộ chuyển mạch chéo IO linh hoạt (XBAR) cho phép ánh xạ chân ngoại vi tự do. Điều này đơn giản hóa thiết kế định tuyến phần cứng, phù hợp với các bố cục mạch điều khiển trong xe đa dạng và nâng cao tính linh hoạt của giải pháp.

2. Giao diện truyền thông ô tô toàn diện

Đáp ứng các yêu cầu mạng trong xe, AM2632COKFHMZCZRQ1 tích hợp nhiều giao diện truyền thông tốc độ cao hỗ trợ các giao thức ô tô chính thống để đảm bảo truyền dữ liệu hiệu quả và ổn định:

- Giao diện bus ô tô: Mô-đun MCAN 4 kênh hỗ trợ CAN-FD, 5 giao diện LIN, 6 giao diện UART, 5 giao diện SPI và 4 giao diện I2C. Chúng bao phủ các yêu cầu giao tiếp bus CAN/LIN tiêu chuẩn cho điện tử thân xe, cảm biến và trao đổi lệnh bộ truyền động.

- Giao diện truyền thông tốc độ cao: Giao diện QSPI 1 kênh và giao diện bộ thu phát FSI 4 kênh hỗ trợ truyền mở rộng dữ liệu tốc độ cao. Bộ chuyển mạch Ethernet tích hợp hỗ trợ giao diện MII/RMII/RGMII, tương thích với các giao thức Ethernet công nghiệp bao gồm EtherCAT, PROFINET và EtherNet/IP, đáp ứng các yêu cầu mạng tốc độ cao của bộ điều khiển miền trong xe.

- I/O đa năng: Lên đến 139 chân GPIO để điều khiển và giám sát linh hoạt các công tắc, đèn báo và thiết bị ngoại vi trong xe, tối đa hóa khả năng mở rộng.

IV. Bảo vệ an toàn kép đáp ứng các tiêu chuẩn ô tô nghiêm ngặt

1. An toàn chức năng: Tuân thủ các yêu cầu hàng đầu ISO 26262 ASIL-D

AM2632COKFHMZCZRQ1 được điều chỉnh sâu sắc theo các quy định về an toàn chức năng ô tô, được chứng nhận bởi TÜV SÜD, với cả khả năng phần cứng và hệ thống đạt cấp ASIL-D của ISO 26262 – xếp hạng an toàn cao nhất cho điện tử ô tô. Nó có thể được áp dụng trực tiếp cho các tình huống quan trọng về an toàn như điều khiển truyền động, điều khiển phanh và điều khiển lái:

- Mô-đun Tín hiệu Lỗi Tích hợp (ESM) với các chân lỗi SAFETY_ERRORn chuyên dụng cho phép báo cáo lỗi hệ thống theo thời gian thực để phản hồi nhanh;

- Hỗ trợ tự kiểm tra tích hợp (BIST) cho CPU và bộ nhớ trên chip, phát hiện lỗi tiêm, cùng với các mô-đun giám sát điện áp, nhiệt độ và xung nhịp với chức năng watchdog cửa sổ, cung cấp chẩn đoán hoạt động toàn diện;

- Các đơn vị lưu trữ và bus quan trọng tích hợp kiểm tra chẵn lẻ/ECC để ngăn ngừa lỗi phần cứng gây mất ổn định hệ thống, đảm bảo an toàn khi lái xe.

2. An ninh thông tin: Mã hóa cấp phần cứng để chống lại các cuộc tấn công mạng trong xe

Giải quyết các rủi ro an ninh mạng trong xe thông minh, AM2632COKFHMZCZRQ1 tích hợp Mô-đun Bảo mật Phần cứng (HSM) hỗ trợ các tiêu chuẩn bảo mật Auto SHE 1.1/EVITA, thiết lập một hệ thống phòng thủ an ninh thông tin toàn diện:

- Tích hợp bộ mã hóa phần cứng hỗ trợ AES (128/192/256-bit), SHA2 (256/384/512-bit), DES và các thuật toán mã hóa khác. Kết hợp với bộ tăng tốc khóa công khai (PKA), nó cho phép xử lý mã hóa bất đối xứng RSA/ECC;

- Hỗ trợ khởi động an toàn, chống giả mạo thiết bị, ngăn chặn quay ngược phần mềm, gỡ lỗi an toàn và quản lý khóa. Lưu trữ các khóa gốc trong bộ nhớ OTP để bảo vệ phần mềm và dữ liệu xe khỏi bị giả mạo hoặc đánh cắp trái phép;

- Tích hợp Đơn vị Bảo vệ Bộ nhớ (MPU) và tường lửa hệ thống để phân vùng các khu vực an toàn và không an toàn, cho phép kiểm soát truy cập chi tiết và ngăn chặn nghiêm ngặt truy cập trái phép.

V. Tuân thủ cấp ô tô và độ tin cậy môi trường

AM2632COKFHMZCZRQ1 tuân thủ nghiêm ngặt các tiêu chuẩn chất lượng ô tô, đã đạt chứng nhận độ tin cậy cấp ô tô AEC-Q100. Được sản xuất bằng công nghệ quy trình 45nm tiên tiến, nó có NFBGA 324 chân (gói ZCZ) với kích thước 15.0mm × 15.0mm và khoảng cách chân 0.8mm, được tối ưu hóa cho bố cục PCB mật độ cao trong các ứng dụng ô tô.

Phạm vi nhiệt độ hoạt động của nó trải dài từ -40°C đến +105°C, cho phép nó chịu được các điều kiện ô tô khắc nghiệt bao gồm nhiệt độ cao/thấp, rung động và nhiễu điện từ. Nó mang lại hoạt động ổn định, không lỗi trong thời gian dài, đáp ứng các yêu cầu độ tin cậy trong toàn bộ vòng đời cho điện tử ô tô. Đồng thời hỗ trợ các hệ điều hành thời gian thực bare-metal, FreeRTOS, ThreadX, Zephyr và các hệ điều hành khác, nó làm giảm rào cản phát triển và rút ngắn chu kỳ R&D sản phẩm ô tô.

VI. Các kịch bản ứng dụng cốt lõi cho AM2632COKFHMZCZRQ1

- Điều khiển miền truyền động: Bộ điều khiển động cơ cho xe năng lượng mới, Bộ sạc trên xe (OBC), bộ chuyển đổi DC-DC và bộ điều khiển phụ cho Hệ thống quản lý pin (BMS);

- Điều khiển miền khung gầm: Hệ thống lái trợ lực điện (EPS), hệ thống phanh điện tử (EBS), hệ thống kiểm soát ổn định điện tử (ESC);

- Điều khiển miền thân xe: Mô-đun điều khiển thân xe (BCM), hệ thống điều khiển chiếu sáng, hệ thống điều khiển điều hòa không khí, mô-đun điều khiển cửa/ghế;

- Bộ điều khiển miền và Truyền thông trong xe: Bộ điều khiển miền trong xe, cổng xe, mô-đun truyền thông trong xe cấp công nghiệp, v.v.

VII. Tóm tắt về AM2632COKFHMZCZRQ1

AM2632COKFHMZCZRQ1 đạt được sự cân bằng hoàn hảo giữa các yêu cầu cốt lõi của điện tử ô tô về hiệu suất cao, khả năng thời gian thực cao, an toàn cao và độ tin cậy cao. Với sức mạnh xử lý lõi kép 400MHz, các ngoại vi điều khiển thời gian thực chuyên dụng, an toàn chức năng cấp ASIL-D hàng đầu, bảo vệ an ninh thông tin cấp phần cứng và tuân thủ ô tô nghiêm ngặt, nó là chip tính toán cốt lõi trao quyền cho các nhà sản xuất ô tô phát triển các hệ thống điện tử trong xe thông minh và an toàn thế hệ tiếp theo.