异构SoC软硬件介绍及功能分配

• 随着车内功能越来越多，代码量已达到将近2亿行zSkednc

• 控制器数量已多达100多个，整个管控非常困难zSkednc

• 1000个以上的功能跨ECU，这些功能要做修改和迭代是非常困难的zSkednc

那么中央区 + 区域的EEA是一个什么样的一个概念呢？zSkednc

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• 中央网关既是网关又是计算平台，也是软硬分离的核心部件zSkednc

• 中央网关连接的不再是功能域网段，而是按实时性及带宽要求分解出更多的网段；zSkednc

• 客户体验相关应用尽量上移到GCP，硬件相关软件的基础功能软件放在其他节点。zSkednc

• 尽量暴露其他节点的信号；zSkednc

• 尽量暴露其他节点的能力并尽量原子化；zSkednc

• GCP算力高低可配；zSkednc

• SoC尽量pin to pin 可扩展；zSkednc

• VDL可厚可薄取决需求。zSkednc

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• 功能是否对实时性要求很高zSkednc

• 功能是否需要有很多的模拟量输入和输出zSkednc

• I/O和计算分离后业务逻辑的变化(计算时的输入参数需要通过总线传递)zSkednc

• OEM或供应商是否有把某个功能做I/O,计算分离的技术能力zSkednc

• 是否对优化成本有优势zSkednc

• 评估每个功能对硬件能力的需求，并评估整合后在新的硬件平台上是否同样满足需求zSkednc

• 整合后的ECU开发难度zSkednc

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上图中，CPU Platform 中有两个Cluster 0和1，每个Cluster 的里面是两颗A53，这个A53可以支持锁步，也可以支持分开来用。相当于Cluster 0 和Cluster 1至少可以有两个独立的工作区来跑高性能的运算.

M7的核有三个可以支持锁步的M7，可以达到ASIL-D，上面又可以去部署一些高实时性或CP AUTOSAR的一些功能。

S32G的外部接口的话跟TI 的芯片其实差不太多，比较有特色的就是它有一个网络加速功能，对传统的CAN有一个LLCE的引擎专门对报文路由进行硬件加速，跟PDR模块进行一个紧密结合.

另外还有一个以太网加速模块，也是一个对以太网报文路由进行一个加速硬件模块。这是两个比较有特色的点。

下图是S32G开发板的参考设计框架，图中外扩了一个Switch，最下面是以太网的连接；上面可以支持LINE、FlexRay（主要是沃尔沃和吉利在用）、CAN传统的车内总线连接。

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SoC通用特性zSkednc

• MultipleCAN, FlexRay(opt), LIN, ADC, DIO,SPI,UART etczSkednc

• MultipleEthernetzSkednc

• MPU:Cortex-A core (Performance Computing)zSkednc

• MCU:Cortex-M core Cortex-R core (Realtime Computing)zSkednc

• IPC(Inter Processor/Platform Communication)zSkednc

• HighSpeed & Bandwidth Interconnect between Computer DomainszSkednc

• SafetyEngine for HSMzSkednc

• SafetyIsland Concept (Separate Power Supplier, MCU only mode)zSkednc

• DDR-RAM& SRAMzSkednc

• NOR-FLASH(MCU firmware, NVM, Bootloader)zSkednc

• EMMC,UFS (MPU kernel, rootfs,user data)zSkednc

• SecureBootzSkednc

  计算平台SoC关键技术点zSkednc

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  IPC工作流程zSkednc

  IPC工作流程如下图所示：
  
  Core1

• application调用rpmsg_send接口，把数据copy到本地queue
• virtio-ring把data从localqueu搬运到共享内存中的vring中
• 同时写mailbox寄存器进行kick操作

• 触发IPC中断
• 中断处理函数中把数据从vring中搬运到localqueue
• 中断处理函数callback，receivecount ++
• 上层APP调用rpmsg_recv，把数据copy到应用中去

流程

下面解释一下IPCF的流程。

UNMANAGED 两个API就可以实现一个动作，Channel是固定的，先取到一个buffer，做一个内存写的动作，中断出来后，有个中断处理函数，中断处理完成后会进行callback直接会把memory地址给到APP读出来，如下图所示。

总体来说，Unmanaged的效率还是比较高的。

MANAGED这边有些小区别，需要告诉对方chan_id、buffer、size，然后触发中断，对方收到后会有另外一个callback接口，会把buffer、size等告诉app，app用完之后会还掉buffer。这就是一个简单的Managed的过程。

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实例zSkednc

基于IPC技术，我们举一个例子，如下图所示。

在左边的R5核中部署了一些SWC，利用CDD模块来实现IPC。SWC可以实现一些逻辑，它会把信号通过IPC路由到A核的SST（信号服务转换）模块，SST会把信号包装成服务，通过服务接口，在控制车窗模块提供基础服务。

上述中会有一个比较关键的技术：信号到服务的转换。

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其他关键技术点zSkednc

• QoS (不同的核访问外设资源时候的优先级分配)zSkednc

• Firewall(核与核之间访问内存的硬隔离)zSkednc

• DeviceManagement (灵活分配外设资源到不同的物理核)zSkednc

• InterruptRoutine Management (配合DeviceManagement, 中断路由管理)zSkednc

• TimeSync (不同核之间的时间同步)zSkednc

  异构SoC的BSP非常大，也是项目开发难度比较大的点。下图可以看到A核通常是一个Linux的一个BSP，R核通常会是一个MCU的一个BSP，通常它还会有很多的tool chain，包括编译的工具，调试的工具，辅助的SDK。

  这边举了一个TI 821的例子（J7是一个内部代号），可以看到，它的R核上会有SBL，A核上会有SPL，可以从A核先启动，也可以从R核先启动。

  当然也支持CP AUTOSAR，需要我们做一定的适配。工作量也非常大。

  也支持LWIP，一个轻量化的IP协议栈，一般使用AUTOSAR的时候，会用AUTOSAR的协议栈。

  还有PDK Driver，里面包含了外设驱动等。

  下面两个链接是SDK的介绍文档，大家如果有兴趣的话可以自己去看一下。

  https://software-dl.ti.com/jacinto7/esd/processor-sdk-rtos-j7200/08_01_00_11/exports/docs/psdk_rtos/docs/user_guide/index.html

  https://software-dl.ti.com/jacinto7/esd/processor-sdk-linux-j7200/08_01_00_01/exports/docs/j7200/devices/J7200/linux/index.html