Automóviles, control y comunicación: descripción general del producto de Embedded World

Embedded World 2024 exploró los diversos avances en sistemas informáticos y conectividad inalámbrica en una variedad de industrias, con la automoción entre los principales focos del evento.

Brian Carlson, director de marketing global de NXP, en Embedded World 2024 en Nuremberg, Alemania.

Ahora que la electrónica representa alrededor del 40% del costo de un automóvil (y se espera que alcance el 50% para 2030), no sorprende que nuestros dos primeros anuncios de NXP e Infineon estén dirigidos al mercado de la electrónica automotriz. Los dos últimos anuncios de este resumen de la exposición exploran RISC-V como un competidor emergente para la IA integrada en un chip Bluetooth, quizás uno de los lugares menos esperados para el procesamiento nativo de IA.

NXP lanza procesador “súper integrado” para control de vehículos

NXP anunció el primer miembro de sus nuevos procesadores para vehículos S32N. El S32N55 está diseñado para integrar múltiples unidades de control del motor (ECU) en un sistema de vehículo definido por software (SDV). El S32N55 permite a los desarrolladores configurar dinámicamente el aislamiento de hardware para funciones críticas que tradicionalmente se controlan en ECU separadas. Esta separación de funciones en dispositivos de control individuales garantiza un aislamiento suficiente del sistema. No puede ser un fallo en el sistema de infoentretenimiento que afecte al control de combustible del motor.

La gran cantidad de sistemas automotrices que requieren control electrónico ha llevado a la instalación de numerosos dispositivos de control discretos en los automóviles actuales. Más dispositivos de control requieren más espacio y más energía, y traen consigo más fuentes potenciales de error. La familia de procesadores para vehículos S32N de NXP está diseñada para mitigar este problema mediante la integración de múltiples funciones de ECU en una unidad de procesamiento, lo que se conoce como superintegración.

Diagrama de bloques S32N55. Imagen cortesía de NXP Semiconductors (haga clic para ampliar).

La familia funciona con 16 núcleos Arm Cortex-R52 de bloqueo dividido en tiempo real que funcionan a 1,2 GHz. El chip puede cumplir con los niveles de seguridad ISO 26262 ASIL-D al operar en modo dividido o en modo bloqueado, lo que permite una súper integración sin comprometer la seguridad. También incluye dos núcleos Cortex-M7 para las operaciones y comunicaciones generales del sistema. Tiene 49 MB de SRAM estrechamente integrada y se puede ampliar con memoria LPDDR4X/5/5X DRAM, LPDDR4X Flash y NAND/NOR Flash. Se comunica con el mundo exterior a través de un conmutador Ethernet de red sensible al tiempo (TSN) de 2,5 Gbit/s, un concentrador CAN, cuatro interfaces CAN-XL y una interfaz PCI Express Gen 4 y tiene capacidad inalámbrica (OTA). capacidad de expansión.

La familia de procesadores S32N encaja en la plataforma Open S32 CoreRide de NXP. CoreRide es una plataforma de desarrollo que personaliza la electrónica automotriz en software. NXP llama a esto un sistema de vehículo definido por software (SDV). Con los procesadores S32N, CoreRide permite una configuración diversa de un conjunto de hardware para admitir diferentes tipos de vehículos y diferentes combinaciones de infoentretenimiento, navegación, control de clima y control de sistemas.

Infineon presenta la familia de SoC programables de alto voltaje

La nueva familia de sistema en chip programable (PSoC) de señal mixta (HVMS) de alto voltaje de Infineon aborda el problema de combinar cada vez más funciones de control en un espacio más pequeño. Los chips de microcontrolador PSoC altamente integrados apuntan a HMI sensibles al tacto y otras aplicaciones de detección inteligente en automóviles.

Infineon ha desarrollado el PSoC 4 HVMS Arm Cortex-M0+ de 32 bits como una solución de un solo chip para sensores inteligentes. Integra un MCU Cortex M0+, conectividad y un front-end analógico. Incluye dispositivos digitales y analógicos programables, así como bloques de comunicación para la industria automotriz, en un chip altamente configurable. Es compatible con alto voltaje (12 V) para aplicaciones automotrices más simples y cumple con el nivel de seguridad automotriz ASIL-B.

La cartera ARM Cortex-M0+ de alto voltaje para automóviles PSoC de 32 bits. Imagen cortesía de Infineon

Otras especificaciones clave de la familia incluyen:

• Calificación AEC-Q100 y paquetes QFN pequeños con bordes humectables
• Cumplimiento de ISO26262 ASIL-B para un funcionamiento seguro a temperaturas de hasta 125 °C
• Equipa el procesador Cortex-M0+ con hasta 128 KB de flash integrado y 16 KB de SRAM
• Tecnología Capsense de quinta generación con una relación señal-ruido ocho veces mejor que la generación anterior
• ADC SAR de 12 bits, hasta dos amplificadores operacionales y comparadores de baja potencia

La pila de desarrollo de software proporciona un soporte sólido para varias funciones clave de los sistemas automotrices. Proporciona soporte de biblioteca para la biblioteca de controladores periféricos automotrices (AutoPDL), la biblioteca de middleware automotriz para Capsense y la biblioteca de seguridad (SafeTlib) para Automotive-PDL. La pila cumple con los principales estándares de la industria de software automotriz, como ASPICE, MISRA2012 AMD1 y CERTC.

Los chips PSoC de Infineon han demostrado ser versátiles en una variedad de aplicaciones integradas. Al agregar 12-VE/A, soporte para estándares automotrices clave y una sólida cadena de desarrollo automotriz y un conjunto de bibliotecas, el PSoC 4 HVMS proporciona a los diseñadores automotrices capacidad de señal mixta configurable PSoC.

La “placa de desarrollo RISC-V más potente” del mercado

También se anunció en Embedded World 2024 la placa de desarrollo HiFive Premier P550 de SiFive. La nueva placa RISC-V, promocionada como la placa de desarrollo RISC-V más potente, es un entorno de desarrollo para el procesador Performance P550 de SiFive que proporciona procesamiento fuera de orden en una arquitectura RISC-V.

Los procesadores fuera de servicio dividen las instrucciones en tres pasos: búsqueda de instrucciones, envío de instrucciones y cola de instrucciones. Las instrucciones esperan en la cola hasta que sus operandos estén disponibles. Luego se envían a la sección de procesamiento correspondiente para su procesamiento. Esto significa que cuando la entrada está lista, una instrucción se puede procesar antes que otras instrucciones que hayan estado en la cola durante mucho tiempo. Esto acelera la ejecución del programa porque no es necesario esperar operaciones anteriores no dependientes.

Placa de desarrollo HiFive Premier P550. Imagen cortesía de SiFive

El procesador P550 de cuatro núcleos integra esta capacidad en RISC-V IP de SiFive, y la nueva placa de desarrollo ahora pone el procesador a disposición de los desarrolladores. La placa ejecuta Ubuntu y presenta una arquitectura de sistema en módulo (SoM) para implementación y actualizaciones flexibles.

Las características clave del procesador P550 incluyen:

• Procesador RISC-V de cuatro núcleos SiFive Performance P550 de 64 bits
• Capacidad fuera de servicio para tres ediciones
• Caché L2 de 256 KB y caché L3 de 4 MB
• GPU 2D/3D, codificador/decodificador de vídeo por hardware
• NPU, DSP y MIPI DSI
• Controlador de memoria DDR5 de alta velocidad integrado
• Complejo raíz PCI Express Gen 3 x4

La placa de desarrollo cuenta con 6 GB de memoria LPDDR5-6400 de 64 bits, memoria eMMC de 128 GB para un arranque rápido, PCI Express Gen3 x4 (1 ranura PCIe x16), 5 puertos USB 3, el sistema operativo Ubuntu y Freedom U -SDK.

Alif afirma ser el primer MCU BLE/Matter con procesamiento de IA nativo

Alif Semiconductor anunció el “primer microcontrolador inalámbrico BLE y Matter del mundo” que cuenta con coprocesadores neuronales para cargas de trabajo de IA/ML. Los chips BLE 5.3, denominados familia Balletto, están dirigidos a sistemas de domótica y protocolo Matter. Matter es un protocolo universal que admite dispositivos inalámbricos de automatización del hogar de varios fabricantes.

La MCU BLE con consumo de energía ultrabajo. Imagen cortesía de Alif Semiconductor

La domótica incluye una combinación de dispositivos alimentados por tensión de red, batería o energía solar. En muchas aplicaciones el tamaño es limitado. Alif agregó procesamiento de IA nativo a este dispositivo manteniendo bajos el tamaño y el consumo de energía. La familia Balletto de MCU BLE alimenta selectivamente áreas fuera del chip cuando no están en uso para mantener un consumo de energía ultrabajo.

La IA nativa puede parecer excesiva para dispositivos pequeños y de bajo consumo, pero se está volviendo cada vez más importante para las decisiones críticas. Para este fin, el chip funciona con una CPU Arm Cortex-M55 y una unidad de procesamiento neuronal (NPU) Arm Ethos-U55. La NPU puede alcanzar hasta 46 GOP/s, respaldada por Tight Coupled Memory (TCM). Amplía las capacidades de audio con modelos AI/ML acelerados por hardware.

El procesador neuronal funciona 15 veces mejor que un Cortex-M4 no neuronal. Cuenta con una interfaz analógica con ADC de alta precisión que incluye un DAC sigma-delta de 24 bits, una interfaz SPI octal y hasta 77 GPIO. Las versiones pueden tener hasta 2 MB de MRAM de alta velocidad y 2 MB de SRAM en estado de espera cero.

Los procesadores Balletto comparten arquitectura con la familia Ensemble de Alif, lo que permite a los desarrolladores familiarizados con una familia cambiar fácilmente a la otra.

Más rendimiento en más escenarios

Las importantes mejoras en el rendimiento y la eficiencia no se limitan sólo a las enormes granjas de servidores. Estos cuatro nuevos dispositivos demuestran que el triunfo del rendimiento, la optimización y la IA se está extendiendo por todas partes.

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