Infineon Aurix系列高功能安全MCU介绍

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    英飞凌 Aurix 系列MCU是满足安全性与动力要求总成的车用32位多核的MCU，最多包含多达3颗独立的32位TriCore处理内核，这种多核架构采用了锁步（Lockstep）核模块来计算和验证，并结合采用安全内部通信总线和分布式内存保护系统等安全保护技术，可以满足汽车应用的最高安全标准ISO26262 ASIL-D安全等级要求。Aurix由于具备出色的实时性能及嵌入式安全防护功能，Aurix在内燃机、新能源汽车的动力控制、变速器控制、制动系统、底盘控制、电动助力转向系统、安全气囊以及高级驾驶辅助系统上有着广泛的应用。

多核架构带来的性能提升及优势

       当CPU主频在不断提升的时候会带来功耗问题，在单芯片内部集成多个内核，可让不同内核执行不同任务开销，改善了非线性功率损耗。目前英飞凌是通过提高统一架构处理器的并行度来打提升性能。

想·

处理器性能表达公式：  性能 = 主频× IPC

IPC：Instruction Per Clock

多核开发所面临的问题

        多核处理器的软件开发上将更加复杂，如何均衡的配置各个CPU以达到最大的片上资源利用率，核间通信开销如何数据的完整性及安全性，多核OS如何满足任务/中断的实时性，这些都是进行多核开发设计时候需要考虑的。

    

    英飞凌Aurix系列MCU资源特点:

• 从单核到最多3核，主频从80MHz到300MHz，片上Pipeline stages 提升到6，又有硬件除法单元，相比如同类芯片大幅提升是RAMFlash容量，计算能力大幅度提升。

• 从LQFP到BGA封装，从176个引脚到516个引脚，且单个引脚复用功能大幅度增加，引脚资源分配灵活。

• 丰富的外设资源：

1. 通信：MultiCAN+，4个节点，支持CAN FD最高到8Mbit/s、ASCLIN、QSPI、MSC、EtherMAC及E-Ray等；

2. 信号输入输出管理：Ports、VADC、DSADC、SENT、GTM、PSI5、CCU6等；

3. 系统管理（时钟、电源、存储）：STM、SCU、MTU、EVR、PLL、GTM、IR等；

4. 安全管理：HSM、FCE、IOM、SDMA等。

       

    其中像DSADC、GTM在电机控制中起着重要作用。永磁同步电动机位置检测传感器以多是霍尔或者光学编码器，由于霍尔精度低，光学编码器抗震动性及抗腐蚀性差，都被淘汰。目前应用最多的是旋转变压器，旋转变压器的缺点是它输出信号处理复杂，目前很多方案都是使用外置硬件旋变解码芯片，此类芯片价格一般较贵，Aurix内置DSADC模块自带带通滤波器可以专门用于旋变位置解码，并且片内的旋变激励信号发生单元（CG）可以通过编程产生旋变所需的正弦激励信号，这样有利于节约硬件成本并且缩减电路板尺寸。发动机系统里DSADC模块还在暴震检测、缸压反馈、喷油电流闭环控制功能实现、为喷提供极大帮助。GTM模块可以支持空间矢量脉宽调制（SVPWM）信号生成，而无CPU开销，同时该模块可以对输入信号进行滤波、同步、插齿，速度测量等而无CPU开销。

Aurix整体架构

如上图是一款三核Aurix  TC27x架构图，所有外设单元都连接到系统外设总线（SPB），核间信息交互通过共享资源互联（SRI）总线进行通信。它包括一个高效的TC1.6E核（CPU0）和两个高性能的TC1.6P（CPU1、CPU2），其中CPU0和CPU1带有锁步比较逻辑（Lockstep Comparator Logic, LCL）单元，用于核中计算错误以及其它传输错误校验。Aurix使用两个运行有时差，逻辑信号互反，计算功能相同，物理上互相独立的内核同时进行计算，最终比较计算结果实现安全所需的锁步功能。

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