NXP S32K3 기반 Arrow의 개발 키트 SEED-S32K3B_CORE

개발 키트18 4월 2024

최근 몇 년 동안 자동차 전자 전기 아키텍처의 급속한 발전은 MCU에 대해 더 높은 계산 능력, 강화된 기능 안정성, 정보 보안, OTA 기능, 더 강력한 통신 능력, 그리고 네트워크 대역폭 등 새로운 요구를 제시해왔습니다. NXP는 이러한 요구에 대응하기 위해 S32K1 플랫폼을 기반으로 업그레이드된 S32K3 시리즈 MCU를 도입했습니다.

S32K3와 S32K1 간의 비교

더 높은 컴퓨팅 성능: 코어가 Arm Cortex-M7로 업그레이드되었으며, 최대 주파수가 320MHz로 증가했습니다.
기능 안전성: S32K1은 Asil B 수준까지의 기능 안전을 달성하는 반면, 록스텝 코어 제품을 기반으로 한 S32K344는 Asil D 수준까지의 기능 안전을 달성합니다.
정보 보안: S32K1의 보안 코어 CSEc는 비대칭 암호화를 수행할 수 없지만 S32K3의 HSE-B 엔진은 비대칭 암호화를 포함한 고급 암호화를 구현할 수 있어 현재 자동차 MCU를 위한 최고 수준의 보안 엔진으로 HSM 모듈을 능가합니다.
통신 업그레이드: S32K1은 최대 3개의 CAN 채널만 지원하는 반면, S32K3는 최대 8개의 CAN/FD 채널을 지원합니다. 이더넷은 최대 1Gbps로 업그레이드되어 오디오-비디오 브리징(AVB)과 시간 민감 네트워킹(TSN)을 모두 지원합니다.
더 작은 패키지: MaxQFP는 NXP의 특허받은 패키징 기술로, 동일한 핀 개수를 가진 LQFP에 비해 패키지 크기를 절반으로 줄입니다.

고객이 이 칩을 빠르게 익숙해질 수 있도록 하기 위해 AiRui Electronics는 매우 간소화된 개발 키트인 SEED-S32K3B_CORE를 출시했습니다. 이 개발 키트를 통해 고객은 S32K3를 쉽게 평가하고 개발 키트를 자사의 시스템에 편리하게 통합하여 개발 전 심층 평가 및 시스템 테스트를 수행할 수 있습니다.

솔루션 소개

SEED-S32K3B_CORE의 개략도.

SEED-S32K3B_CORE의 코어 칩은 LFBGA257 패키지를 사용합니다.

SEED-S32K3B_CORE의 개략도입니다.

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기능 및 특징

1. 전원 공급

S32K3 칩은 세 가지 외부 전원 공급이 필요합니다: VDD_HV_A, VDD_HV_B, 그리고 V15. 보드는 두 가지 방식으로 전원을 공급할 수 있습니다: 하나는 외부 12V 전원 공급을 통해 보드에 있는 FS26 전원 칩을 사용하여 필요한 5V와 3.3V를 생성하는 방식이고, 다른 하나는 보드의 FS26 전원 칩을 사용하지 않고 외부에서 핵심 칩에 직접 5V 전원을 공유하는 방식입니다. 후자의 방식은 시스템을 간소화하며, 전체 시스템에 단일 5V 전원만 필요하고 다른 전원 칩이 필요하지 않습니다. 이 두 가지 방식은 점퍼를 사용하여 쉽게 전환할 수 있습니다.

보드의 FS26 전력 칩은 ISO26262 표준에 따라 개발되었으며, ASIL B 및 ASIL D 안전 무결성 수준을 포함하는 다양한 고장 셧다운 출력과 최신 온디맨드 잠재적 고장 모니터링을 제공하는 향상된 안전 기능을 제공합니다. FS26은 다수의 스위칭 레귤레이터와 LDO 레귤레이터를 갖추고 있어 마이크로컨트롤러, 센서, 주변 IC 및 통신 인터페이스에 전력을 공급합니다. FS26은 고정밀 참조 전압과 두 개의 독립적인 전압 추적 레귤레이터를 위한 참조 전압을 제공하며, 아날로그 멀티플렉서, 범용 IO, 또는 I/O, 장기 타이머, SPI 통신에서 선택 가능한 웨이크업 이벤트와 같은 시스템 제어 및 진단을 위한 다양한 기능을 제공합니다.

일반 작동 시 FS26은 적절히 작동하기 위해 주기적으로 공급이 필요하며, 이는 초기 제품 디버깅에는 적합하지 않습니다. 따라서 보드에 있는 JP6 점퍼는 FS26의 작업 모드를 선택하기 위해 사용되며, Flash 모드, Debug 모드 또는 정상 작동 모드를 선택할 수 있습니다. 이 시스템에서 FS26은 5V, 3.3V, 1.5V의 세 가지 출력 전압을 생성하며, 사용자는 점퍼를 통해 다양한 전원 공급 모드를 유연하게 선택할 수 있습니다. 시스템을 더 간단하게 만들고 싶다면 점퍼 설정을 통해 FS26을 사용하지 않고, 5V 전원을 직접 연결하여 5V 전원 공급 모드를 채택할 수 있습니다.

요약하자면, 사용자는 점퍼를 통해 다음 전원 공급 모드를 선택할 수 있습니다:

VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +5.0V (외부), V15 = +1.5V (외부 NPN 트랜지스터)
VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +5.0V (FS26), V15 = +1.5V (외부 NPN 트랜지스터)
VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +3.3V (FS26), V15 = +1.5V (외부 NPN 트랜지스터)
VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +5.0V (FS26), V15 = +1.5V (FS26)
VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +3.3V (FS26), V15 = +1.5V (FS26)
VDD_HV_A = VREFH = +5.0V (FS26), VDD_HV_B = +3.3V, V15 = +1.5V (외부 NPN 트랜지스터)
VDD_HV_A = VREFH = +5.0V (FS26), VDD_HV_B = +3.3V, V15 = +1.5V (FS26)

두 가지 전원 입력 방식이 단일 커넥터를 공유하기 때문에 실제 사용 중에 점퍼가 5V를 선택했지만 12V 외부 전원이 연결되는 상황이 발생할 수 있습니다. 이 경우 보드에는 내장된 5V 과전압 보호 기능이 있습니다. 보드는 자동으로 전원을 차단하고 과전압 보호 경고등을 켜서 메인 칩을 보호합니다.

2. 가능

보드에 확장된 하나의 CAN 인터페이스는 TJA1044 칩을 통해 구현되었습니다. TJA1044는 Mantis 시리즈에 속하는 고속 CAN 트랜시버입니다. 이 칩은 CAN 프로토콜 컨트롤러와 물리적 듀얼 와이어 CAN 버스 간의 인터페이스를 제공합니다. 트랜시버는 자동차 산업의 고속 CAN 애플리케이션을 위해 특별히 설계되었으며, CAN 프로토콜 컨트롤러(마이크로컨트롤러 내부)를 위한 차동 신호 송수신 기능을 제공합니다. TJA1044의 다양한 기능은 12V 자동차 애플리케이션에 최적화되어 있으며, NXP의 첫 번째 및 두 번째 세대 CAN 트랜시버(예: TJA1040)에 비해 성능이 크게 개선되었고 뛰어난 전자기 호환성(EMC) 성능을 자랑합니다. 또한, TJA1044의 기능은 다음과 같습니다:

전원이 차단되었을 때 CAN 버스의 이상적인 수동 성능.
버스 웨이크업 기능이 있는 극도로 낮은 전류 대기 모드.
공통 모드 초크 없이도 최대 500 kbit/s 속도에서 뛰어난 EMC 성능을 제공합니다.

이러한 기능은 TJA1044를 저전력 모드와 CAN 버스를 통한 웨이크업을 필요로 하는 노드를 포함한 모든 유형의 HS-CAN 네트워크에 이상적인 선택으로 만들어줍니다.

TJA1044는 CAN 물리층을 정의하는 ISO11898 표준(ISO11898-2:2003, ISO11898-5:2007, 그리고 곧 발표될 ISO 11898-2:2016의 업데이트 버전)을 구현합니다. TJA1044T의 데이터 전송 속도는 최대 1 Mbit/s입니다. CAN FD 및 SAE-J2284-4/5에 대한 루프 지연 대칭을 정의하는 추가 타이밍 매개변수는 곧 발표될 ISO11898-2:2016 버전에서 TJA1044GT와 TJA1044GTK에 대해 지정되며, CAN FD의 빠른 단계에서 데이터 속도 최대 5 Mbit/s에서도 신뢰할 수 있는 통신을 가능하게 합니다.