基于 NXP S32K312+FS23 的汽車通用評(píng)估板方案

S32K3 系列是 NXP 推出的面向汽車電子和工業(yè)應(yīng)用的微控制器，基于 ARMCortex-M7 內(nèi)核，支持單核、雙核和鎖步內(nèi)核配置。S32K3 系列具有內(nèi)核、內(nèi)存和外設(shè)數(shù)量方面的可擴(kuò)展性，符合 ISO26262 標(biāo)準(zhǔn)，能達(dá)到 ASIL B/D 安全等級(jí)，具有高級(jí)功能安全、信息安全和低功耗的特性。適用于可能會(huì)在嚴(yán)酷環(huán)境下工作的車身、區(qū)域控制和電氣化應(yīng)用。另外，NXP 集成的免費(fèi)開(kāi)發(fā)環(huán)境 S32DS 和實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)，讓客戶可以快速上手開(kāi)發(fā) S32K3 相關(guān)應(yīng)用設(shè)計(jì)，大大縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期，滿足汽車電子產(chǎn)品高速發(fā)展的市場(chǎng)需求。

本方案是一款適用于通用工業(yè)和汽車應(yīng)用的評(píng)估板，基于 HDQFP-100 封裝的單核 S32K312 搭配安全電源管理芯片 FS23，在優(yōu)化成本的條件下，仍可達(dá)到 ASIL-B 的功能安全等級(jí)。支持 HSE 安全引擎，OTA，高級(jí)連接和低功耗，滿足用戶的基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)需求。我們還增加了 Arduino UNO 標(biāo)準(zhǔn)接口，兼容“Shield”擴(kuò)展板選項(xiàng)，可供客戶做產(chǎn)品原型驗(yàn)證。

?展示板照片

?方案方塊圖

?核心技術(shù)優(yōu)勢(shì)

硬件特性：

1. 評(píng)估板尺寸為 7*13(cm），使用輕巧方便

2. 32-bit Cortex-M7 單核模式的 S32K312，HDQFP100 封裝比普通 IC 尺寸減少了 55%

3. 搭配安全電源管理芯片 FS23，實(shí)現(xiàn)全方位的電源監(jiān)測(cè)管理與失效安全防護(hù)

4. 板載 USB 轉(zhuǎn) UART 模塊，無(wú)需外置轉(zhuǎn)換器即可實(shí)現(xiàn)上位機(jī)通信

5. 兩路高速的 CAN 收發(fā)器，2 路 LIN 收發(fā)器，可通過(guò)總線與汽車 ECU 端對(duì)端通信

6. 組件：1*RGB 小燈、2*用戶按鍵、1*電位器，2*電極觸控板

7. 提供 Arduino UNO 接口，可連接各類型的開(kāi)發(fā)板做應(yīng)用擴(kuò)展

8. 支持 10-Pin JTAG/SWD 標(biāo)準(zhǔn)調(diào)試接口和 4 線 SWD 調(diào)試模式

軟件特性：

1. 與原廠提供的 RTD 實(shí)時(shí)驅(qū)動(dòng)軟件深度耦合，豐富的官網(wǎng)例程為用戶提供無(wú)障礙的開(kāi)發(fā)環(huán)境，可基于 NXP 量產(chǎn)級(jí)別 AUTOSAR 和 Non - AUTOSAR 的底層驅(qū)動(dòng)基礎(chǔ)進(jìn)行車規(guī)級(jí)應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)

2. 獨(dú)立的 HSE 安全子系統(tǒng)，NXP 提供免費(fèi)的安全固件，HSE 安全引擎——AES-128/192/256、RSA、ECC、安全啟動(dòng)和密鑰存儲(chǔ)；側(cè)通道保護(hù)；符合 ISO21434 標(biāo)準(zhǔn)

3. S32 安全軟件架構(gòu) (SAF)，包括六個(gè)故障檢測(cè)和反應(yīng)庫(kù)，以及免費(fèi)的安全外設(shè)驅(qū)動(dòng)

4. 結(jié)構(gòu)內(nèi)核自檢（SCST）

5. 免費(fèi)的核間通信架構(gòu)（IPCF），用于在多核系統(tǒng)、多操作系統(tǒng)通信的中間層軟件

6. 免費(fèi)的 MATLAB 模型設(shè)計(jì)工具箱（MBDT），恩智浦提供的 Simulink 環(huán)境插件

?方案規(guī)格

1. 主控 MCU（S32K312）上文已做簡(jiǎn)單介紹，本章不再贅述

2. 車規(guī)級(jí)電源管理芯片SBC FS2303B：

① 樹(shù)狀電源軌，可為微控制器和傳感器供電，出廠時(shí)可配置各路電源的上下電順序

② 具有三種工作模式（正常模式、待機(jī)模式和停止模式），管理系統(tǒng)低靜態(tài)電流和快速喚醒功能

③ 多路喚醒源：WAKE 引腳、HVIO/LVIO 引腳、CAN FD、LIN 或通過(guò) SPI/I2C 命令喚醒

④ 內(nèi)置具有循環(huán)感測(cè)或喚醒源的高邊驅(qū)動(dòng)器

⑤ 內(nèi)置一路 CAN-FD 收發(fā)器（高達(dá) 5Mbit/s 通信速率）和一路 LIN 收發(fā)器

⑥ QFN48 的封裝焊盤裸露，優(yōu)化散熱管理

⑦ 通過(guò) OTP 燒錄存儲(chǔ)器來(lái)擴(kuò)展配置和定制化芯片

⑧ 達(dá)到功能安全等級(jí) ADIL-B，符合 ISO26262 標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)計(jì)和工藝

⑨ 具有電源監(jiān)督，故障檢測(cè)，MCU 硬件監(jiān)測(cè)，失效安全保護(hù)，高級(jí)看門狗等功能

3. 車規(guī)級(jí)高速 CAN 收發(fā)器（TJA1443ATK）：

① 支持標(biāo)準(zhǔn) HS CAN 和 CANFD，符合 ISO 11898-2:2016, SAE J2284-1-5 和 SAE J1939-14 標(biāo)準(zhǔn)

② 在 CAN-FD 快速相位下， 5Mbit/s 數(shù)據(jù)速率也能實(shí)現(xiàn)可靠的通信

③ 支持極低電流待機(jī)模式和睡眠模式，具有本地和遠(yuǎn)程喚醒功能

④ 通過(guò) VIO 輸入控制，接口兼容 3V 和 5V 的微控制器信號(hào)

⑤ 符合 AEC-Q100 Grade 1 認(rèn)證（環(huán)境溫度 = 125°C），專用的 TJR1443 可用于高溫應(yīng)用（環(huán)境溫度 = 150°C）

⑥ 符合 IEC 61000-4-2 標(biāo)準(zhǔn)，提供±8kV 的卓越抗 ESD 能力

⑦ 小尺寸的 HVSON14 封裝，提升了自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）能力

4. 車規(guī)級(jí)高速LIN收發(fā)器（TJA1021ATK）規(guī)格：

① 符合 1/SAEJ2602 標(biāo)準(zhǔn)

② 波特率高達(dá) 20kBd

③ 在睡眠模式下具有極低功耗，在故障模式下功耗降到最低，具有本地和遠(yuǎn)程喚醒功能

④ 輸入電平兼容 3V 和 5V 器件，可直連微控制器

⑤ 電磁輻射（EME）極低，高電磁抗擾性（EMI）

⑥ 可在未上電狀態(tài)下進(jìn)行無(wú)源操作

⑦ 適用于 LIN 從應(yīng)用的集成終端電阻

⑧ 高 ESD 穩(wěn)健性：引腳 LIN、VBAT 和 WAKE_N 能夠承受 ±6kV 的 ESD，符合 IEC61000-4-2 標(biāo)準(zhǔn)

⑨ 小尺寸的 HVSON8 封裝，提升了自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）能力

歡迎關(guān)注本文作者大大通博主：汽車大牛

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