Arm Cortex-R 与下一代汽车

对于车载计算而言，Arm 最广为人知的或许是其高性能 IP 产品，比如 Arm^® Cortex^®-A 系列 CPU^[1]。然而，用于低功耗工作负载的 Cortex-M^[2] 架构及其系列处理器，还有用于确定性工作负载的 Cortex-R^[3] 架构及其处理器，也同样在汽车领域中发挥着至关重要的作用。

在汽车行业^[4]中，Cortex-R（特别是 Armv8-R^[5] 架构）已被视为高端实时计算的事实标准。而 Cortex-R52^[6] 和 Cortex-R52+^[7] 处理器所具备的多功能性也被汽车领域内 Arm 的诸多芯片合作伙伴视为一大优势，尤其是随着软件定义汽车^[8]的兴起，这一点变得尤为突出。

Arm Cortex-R 的实际应用

目前，Armv8-R 以两种方式应用于汽车芯片设计中，一是在微控制器 (MCU) 设计中作为主要计算支持，二是在异构 SoC 设计中，作为安全岛中的实时计算实例。

MCU 设计中的 Cortex-R

专注于 MCU 设计的意法半导体 (STMicroelectronics) 推出了新一代基于 Arm 架构的高性能 MCU 产品系列——Stellar^[9]，该系列可支持多达六个 Cortex-R52+ 内核，由此为下一代汽车架构带来了有利支撑，而下一代汽车架构则是依赖于各种用于传动系统、底盘和高级驾驶辅助系统 (ADAS) 等方面的“域”控制器。Cortex-R52 集能效、性能和功能安全特性于一身，使 Stellar MCU 能够满足严苛的实时性和安全性要求，以便在现代软件定义汽车中，助力实现自动驾驶和智能动力总成等特性。

此外，恩智浦推出的 S32Z 和 S32E 实时处理器^[10]也采用了 Cortex-R52，并由此实现了 S32 系列产品的软件无缝集成。随着软件定义汽车的兴起，降低软件集成复杂性和增强安全性是整个汽车供应链的首要任务。Cortex-R52 能在不同的车载计算平台上实现软件的复用，为广大的芯片供应商、一级供应商和车厂节省了时间和成本。

SoC 和安全岛中的 Cortex-R

Cortex-R52 可满足现代汽车对于电子电气架构的高性能、高可靠性和高安全性的要求。正因于此，Arm 的诸多合作伙伴都将 Cortex-R52 集成到其汽车 SoC 中，特别是作为其安全岛的一部分。NVIDIA 在其专为车载自动驾驶系统设计的 Orin SoC^[11] 的安全岛中采用了 Cortex-R52 锁步处理器。此外，瑞萨电子将 Cortex-R52 集成到其 R-Car-S4 SoC^[12] 中，用于汽车通信。在今年的 CES 上，边缘 AI 半导体公司安霸 (Ambarella) 宣布推出 CV3-AD685 汽车 AI 域控制器，该 SoC 搭载了 Cortex-R52 双核锁步处理器。和其他汽车合作伙伴一样，安全性仍然是安霸关注的焦点，CV3-AD685 芯片的目标是达到 ASIL-B 级别，并且还包含一个 ASIL-D 级别的安全岛。

关于 Cortex-R 集成的最佳实践

除了上述这些已对外公开发布的 Arm 汽车合作伙伴外，另外还有 20 家采用 Cortex-R52 和 Cortex-R52+ 的 IP 授权许可伙伴，这些合作伙伴也同样在利用 Cortex-R 打造进一步的设计和平台开发。行业对 Armv8-R 架构和处理器的高度关注促使汽车行业不断探索如何将这些计算元素融入芯片设计中。为此，Arm 发布了两份白皮书，概述了 Armv8-R 芯片^[13]的虚拟化和 Cortex-R52+ 软件整合^[14]的最佳实践，为感兴趣的伙伴提供支持和帮助。

在汽车行业中，对于车内实时计算需求的发展考量较为广泛。最近，我和我的同事 James Scobie 共同为《ATZ Electronics》^[15]撰写的文章中就这一点进行了阐述，其中概述了安全、可靠且可扩展的计算基础对不断演进的汽车电子电器架构的重要性。

用于实时计算的架构和 IP

软件定义汽车的兴起增加了计算的复杂性和计算的工作负载，这使得 Armv8-R 架构和 Cortex-R52+ 处理器已成为汽车行业不可或缺的产品。Armv8-R 架构和 Cortex-R52 处理器能满足下一代汽车所需的性能、效率、安全、可靠和软件需求。对于实时计算，Cortex-R 无疑是汽车行业的理想之选。

（文章来源公众号：Arm社区 作者：Arm 汽车事业部 EMEA 地区合作伙伴关系总监 Bernhard Rill）