從GPS導(dǎo)航到信息娛樂(lè)系統(tǒng)和無(wú)線互聯(lián)，車載遠(yuǎn)程信息能力已成為我們駕駛體驗(yàn)不可或缺的組成部分，像引擎和車輪一樣推動(dòng)我們前行。芯片和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展是推動(dòng)這一汽車應(yīng)用變革的重要?jiǎng)恿Α?/p>

當(dāng)今的汽車已發(fā)展為智能化、互聯(lián)互通的軟件定義汽車(SDV) 平臺(tái)，有數(shù)百萬(wàn)行代碼運(yùn)行于其中，配備了大量通過(guò)車載網(wǎng)絡(luò)連接的傳感器、處理器、無(wú)線調(diào)制解調(diào)器和收發(fā)器。同時(shí)，開(kāi)發(fā)人員還在利用數(shù)字孿生虛擬化等人工智能技術(shù)優(yōu)化汽車設(shè)計(jì)流程，創(chuàng)建汽車系統(tǒng)的數(shù)字副本，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)性能模擬。這些先進(jìn)技術(shù)的融合，正在打造功能更安全、更智能、連接性更強(qiáng)、更舒適的汽車。

通過(guò)軟件定義汽車，使用Wi-Fi、藍(lán)牙、GPS和蜂窩網(wǎng)絡(luò)等無(wú)線通信進(jìn)行無(wú)線(OTA) 升級(jí)，我們無(wú)需添加額外硬件模塊就能帶來(lái)新的汽車功能。為了應(yīng)對(duì)數(shù)據(jù)吞吐量的激增，車內(nèi)架構(gòu)正向高速以太網(wǎng)遷移。

針對(duì)汽車應(yīng)用的這些趨勢(shì)，恩智浦推出了i.MX 94應(yīng)用處理器系列——i.MX 9產(chǎn)品組合的最新成員，旨在滿足現(xiàn)代汽車日益復(fù)雜的互聯(lián)需求。

i.MX 94系列處理器集成了多達(dá)四個(gè)Arm Cortex-A55核、兩個(gè)Cortex-M7核和一個(gè)Cortex-M33核，幫助遠(yuǎn)程信息處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)平衡性能、能效、實(shí)時(shí)控制、功能安全和系統(tǒng)集成等多方面的需求。其主要特點(diǎn)包括：

首款集成以太網(wǎng)時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò) (TSN) 交換機(jī)的 i.MX處理器，實(shí)現(xiàn)快速初始化和低延遲數(shù)據(jù)包處理

支持豐富外設(shè)，使i.MX 94系列能夠作為管理Wi-Fi、藍(lán)牙、蜂窩調(diào)制解調(diào)器、車聯(lián)萬(wàn)物 (V2X) 通信、GPS等汽車所有外部無(wú)線連接的中心

支持后量子密碼 (PQC) 的高級(jí)信息安全特性

增強(qiáng)的功能安全，符合嚴(yán)格的汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

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集成支持TSN的2.5G以太網(wǎng)交換機(jī)

作為首款采用片上以太網(wǎng)TSN交換機(jī)的i.MX處理器，i.MX 94系列無(wú)需外置以太網(wǎng)交換機(jī)即可完成工作。這一突破性的集成使開(kāi)發(fā)人員能夠最大限度地減少組件數(shù)量、PCB尺寸和物料清單 (BOM)，簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)流程，降低整體系統(tǒng)成本和復(fù)雜性。

集成的以太網(wǎng)TSN交換機(jī)通過(guò)優(yōu)先處理關(guān)鍵數(shù)據(jù)、快速啟動(dòng)和減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸，實(shí)現(xiàn)快速、節(jié)能的網(wǎng)絡(luò)連接，非常適合對(duì)速度和效率要求較高的現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡(luò)。高集成度的設(shè)計(jì)通過(guò)縮短處理單元和網(wǎng)絡(luò)組件之間的距離來(lái)降低延遲，這對(duì)于診斷、緊急警報(bào)或?qū)崟r(shí)傳輸汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)等時(shí)間敏感型應(yīng)用至關(guān)重要。

與外置交換機(jī)相比，集成式以太網(wǎng)交換機(jī)設(shè)計(jì)的功耗更低。開(kāi)發(fā)人員可以利用處理器內(nèi)置的實(shí)時(shí)內(nèi)核從冷啟動(dòng)狀態(tài)快速初始化以太網(wǎng)交換機(jī)，滿足系統(tǒng)對(duì)片上網(wǎng)絡(luò)快速啟動(dòng)的嚴(yán)格要求。他們還可以在使用期間通過(guò)關(guān)閉芯片的其他部分來(lái)減少功耗，同時(shí)通過(guò)片上實(shí)時(shí)內(nèi)核操作以太網(wǎng)交換機(jī)。此外，恩智浦的Energy Flex架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了精細(xì)化的能耗控制，使i.MX 94系列成為車載信息服務(wù)和連接應(yīng)用中高能效的處理器。

恩智浦新發(fā)布的i.MX 94系列應(yīng)用處理器。

面向車載信息服務(wù)的連接域控制器

i.MX 94系列經(jīng)過(guò)優(yōu)化，可作為連接域控制器的核心，將汽車所有外部無(wú)線連接集成在單個(gè)電子控制單元 (ECU) 中，并連接到汽車以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，這與現(xiàn)代軟件定義汽車架構(gòu)完全契合。除了集成高速以太網(wǎng)外，i.MX 94系列還可以通過(guò)SPI、I2C、UART、USB、PCIe和CAN-FD接口連接無(wú)線調(diào)制解調(diào)器、收發(fā)器和網(wǎng)絡(luò)接入。支持無(wú)線連接方式包括5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)、無(wú)線調(diào)諧器、車聯(lián)萬(wàn)物 (V2X) 通信、高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS)、Wi-Fi、藍(lán)牙和超寬帶 (UWB)。

將所有外部無(wú)線接口集中在一個(gè)ECU中，可以實(shí)現(xiàn)模塊化的連接解決方案，對(duì)所有外部通信應(yīng)用實(shí)現(xiàn)一致的網(wǎng)絡(luò)安全過(guò)濾。這種設(shè)計(jì)還能夠更好地管理射頻共存問(wèn)題，并支持云端管理的OTA軟件更新。

采用后量子密碼的先進(jìn)信息安全

現(xiàn)代汽車組件面臨著與其他聯(lián)網(wǎng)設(shè)備相同的信息安全風(fēng)險(xiǎn)。越來(lái)越多的連接方式使汽車成為具有多個(gè)攻擊面的無(wú)線節(jié)點(diǎn)，帶來(lái)重大信息安全隱患。為了幫助汽車系統(tǒng)防范惡意入侵和網(wǎng)絡(luò)攻擊，i.MX 94系列采用恩智浦EdgeLock安全信任根，并集成了后量子密碼 (PQC) 支持。

其他內(nèi)置信息安全措施包括遠(yuǎn)程恢復(fù)功能、專用的V2X加密加速器 (Prime)，可實(shí)現(xiàn)快速啟動(dòng)、實(shí)時(shí)認(rèn)證，以及更新的加密協(xié)議支持，確保安全、低延遲的通信。片上eIQ Neutron神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)處理單元 (NPU)支持人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)輔助的異常檢測(cè)，能夠識(shí)別尚未被發(fā)現(xiàn)的潛在攻擊。這些綜合的網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)使i.MX 94系列成為安全可靠的車載信息服務(wù)處理器。

內(nèi)置功能安全，符合嚴(yán)格的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

i.MX 94系列在片上系統(tǒng)集成了硬件功能安全島，可實(shí)現(xiàn)高度可配置的安全通信和功能安全能力，支持ISO21434和ISO26262 ASIL B標(biāo)準(zhǔn)。專門的組件被分配用于管理關(guān)鍵系統(tǒng)，包括冗余、監(jiān)控和錯(cuò)誤校正等功能，確保車載信息服務(wù)的安全運(yùn)行。

恩智浦提供針對(duì)功能安全的軟件工具和庫(kù)，包括針對(duì)功能安全要求優(yōu)化過(guò)的固件、驅(qū)動(dòng)程序和軟件組件，幫助開(kāi)發(fā)人員創(chuàng)建滿足嚴(yán)格功能安全要求的系統(tǒng)。

開(kāi)啟全新的車載信息服務(wù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)之旅

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本文作者

Ross McLuckie現(xiàn)任恩智浦車載信息服務(wù)和汽車連接負(fù)責(zé)人，常駐蘇格蘭格拉斯哥。在恩智浦、飛思卡爾和摩托羅拉服務(wù)的25年，Ross主要專注于汽車領(lǐng)域，最初作為應(yīng)用工程師從事8位和16位微控制器工作，之后涉足多個(gè)市場(chǎng)的廣泛產(chǎn)品線，包括近年來(lái)在現(xiàn)有崗位專注于車載信息服務(wù)和連接技術(shù)。Ross擁有蘇格蘭斯特拉斯克萊德大學(xué)電氣與電子工程學(xué)位。