恩智浦i.MX 94系列應用處理器的創(chuàng)新用例

從GPS導航到信息娛樂系統(tǒng)和無線互聯(lián)，車載遠程信息能力已成為我們駕駛體驗不可或缺的組成部分，像引擎和車輪一樣推動我們前行。芯片和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展是推動這一汽車應用變革的重要動力。

當今的汽車已發(fā)展為智能化、互聯(lián)互通的軟件定義汽車(SDV) 平臺，有數(shù)百萬行代碼運行于其中，配備了大量通過車載網(wǎng)絡連接的傳感器、處理器、無線調(diào)制解調(diào)器和收發(fā)器。同時，開發(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)化汽車設計流程，創(chuàng)建汽車系統(tǒng)的數(shù)字副本，實現(xiàn)實時性能模擬。這些先進技術(shù)的融合，正在打造功能更安全、更智能、連接性更強、更舒適的汽車。

通過軟件定義汽車，使用Wi-Fi、藍牙、GPS和蜂窩網(wǎng)絡等無線通信進行無線(OTA) 升級，我們無需添加額外硬件模塊就能帶來新的汽車功能。為了應對數(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。

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

i.MX 94系列處理器集成了多達四個Arm Cortex-A55核、兩個Cortex-M7核和一個Cortex-M33核，幫助遠程信息處理系統(tǒng)設計平衡性能、能效、實時控制、功能安全和系統(tǒng)集成等多方面的需求。其主要特點包括：

首款集成以太網(wǎng)時間敏感網(wǎng)絡 (TSN) 交換機的 i.MX處理器，實現(xiàn)快速初始化和低延遲數(shù)據(jù)包處理

支持豐富外設，使i.MX 94系列能夠作為管理Wi-Fi、藍牙、蜂窩調(diào)制解調(diào)器、車聯(lián)萬物 (V2X) 通信、GPS等汽車所有外部無線連接的中心

支持后量子密碼 (PQC) 的高級信息安全特性

增強的功能安全，符合嚴格的汽車行業(yè)標準

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集成支持TSN的2.5G以太網(wǎng)交換機

作為首款采用片上以太網(wǎng)TSN交換機的i.MX處理器，i.MX 94系列無需外置以太網(wǎng)交換機即可完成工作。這一突破性的集成使開發(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)，簡化開發(fā)流程，降低整體系統(tǒng)成本和復雜性。

集成的以太網(wǎng)TSN交換機通過優(yōu)先處理關(guān)鍵數(shù)據(jù)、快速啟動和減少不必要的數(shù)據(jù)傳輸，實現(xiàn)快速、節(jié)能的網(wǎng)絡連接，非常適合對速度和效率要求較高的現(xiàn)代汽車網(wǎng)絡。高集成度的設計通過縮短處理單元和網(wǎng)絡組件之間的距離來降低延遲，這對于診斷、緊急警報或?qū)崟r傳輸汽車狀態(tài)數(shù)據(jù)等時間敏感型應用至關(guān)重要。

與外置交換機相比，集成式以太網(wǎng)交換機設計的功耗更低。開發(fā)人員可以利用處理器內(nèi)置的實時內(nèi)核從冷啟動狀態(tài)快速初始化以太網(wǎng)交換機，滿足系統(tǒng)對片上網(wǎng)絡快速啟動的嚴格要求。他們還可以在使用期間通過關(guān)閉芯片的其他部分來減少功耗，同時通過片上實時內(nèi)核操作以太網(wǎng)交換機。此外，恩智浦的Energy Flex架構(gòu)實現(xiàn)了精細化的能耗控制，使i.MX 94系列成為車載信息服務和連接應用中高能效的處理器。

恩智浦新發(fā)布的i.MX 94系列應用處理器。

面向車載信息服務的連接域控制器

i.MX 94系列經(jīng)過優(yōu)化，可作為連接域控制器的核心，將汽車所有外部無線連接集成在單個電子控制單元 (ECU) 中，并連接到汽車以太網(wǎng)網(wǎng)絡，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SPI、I2C、UART、USB、PCIe和CAN-FD接口連接無線調(diào)制解調(diào)器、收發(fā)器和網(wǎng)絡接入。支持無線連接方式包括5G蜂窩網(wǎng)絡、無線調(diào)諧器、車聯(lián)萬物 (V2X) 通信、高精度全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng) (GNSS)、Wi-Fi、藍牙和超寬帶 (UWB)。

將所有外部無線接口集中在一個ECU中，可以實現(xiàn)模塊化的連接解決方案，對所有外部通信應用實現(xiàn)一致的網(wǎng)絡安全過濾。這種設計還能夠更好地管理射頻共存問題，并支持云端管理的OTA軟件更新。

采用后量子密碼的先進信息安全

現(xiàn)代汽車組件面臨著與其他聯(lián)網(wǎng)設備相同的信息安全風險。越來越多的連接方式使汽車成為具有多個攻擊面的無線節(jié)點，帶來重大信息安全隱患。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程恢復功能、專用的V2X加密加速器 (Prime)，可實現(xiàn)快速啟動、實時認證，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)絡處理單元 (NPU)支持人工智能和機器學習輔助的異常檢測，能夠識別尚未被發(fā)現(xiàn)的潛在攻擊。這些綜合的網(wǎng)絡安全技術(shù)使i.MX 94系列成為安全可靠的車載信息服務處理器。

內(nèi)置功能安全，符合嚴格的行業(yè)標準

i.MX 94系列在片上系統(tǒng)集成了硬件功能安全島，可實現(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標準。專門的組件被分配用于管理關(guān)鍵系統(tǒng)，包括冗余、監(jiān)控和錯誤校正等功能，確保車載信息服務的安全運行。

恩智浦提供針對功能安全的軟件工具和庫，包括針對功能安全要求優(yōu)化過的固件、驅(qū)動程序和軟件組件，幫助開發(fā)人員創(chuàng)建滿足嚴格功能安全要求的系統(tǒng)。

開啟全新的車載信息服務系統(tǒng)設計之旅

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本文作者

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