S32K144开发笔记-S32k系列芯片基础知识

s32k芯片基础知识

芯片生产厂家，常用开发型号，以及经典开发型号

芯片应用领域

车载领域为什么使用该芯片进行开发

S32k系列芯片和消费电子系列芯片主要区别

芯片功能安全与寿命区分

消费芯片和车载芯片在设计时的优先级

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s32k芯片基础知识

芯片生产厂家，常用开发型号，以及经典开发型号

s32k系列芯片其生产厂家来自恩智浦半导体 ，其芯片内核来自老牌英国半导体厂商arm公司，使用该公司的Cortex-M系列架构的芯片，需要注意的是该芯片的常用芯片型号主要分析三个型号其信息如下。

s32k1系列：该系列芯片使用arm公司的Cortex-M4/Cortex-M0系列架构的内核，生态成熟，价格便宜，也就是性价比高，相对三种系列芯片型号来说是目前学习资料和开源工程最多的芯片

常用型号 ： S32K144 （Cortex-M4 ）、S32K142（Cortex-M4 ）、S32K112 （Cortex-M0 ）、S32K116 （Cortex-M0）
需要注意的是k1系列型号k14型号使用的是M4的内核而k11系列使用的是M0内核。

s32k3系列：该系列芯片依然和k1系列芯片作为通用型芯片型号，需要注意的是该系列芯片使用的是arm公司的Cortex-m7内核架构，该系列芯片型号支持芯片内部锁核，支持芯片功能安全。

常用型号 ： S32K312（Cortex-M7 ）、S32K314（Cortex-M7 ）、S32K344（Cortex-M7 ）、S32K358（Cortex-M7）。

S32k39系列：该系列芯片所以命名也在K3系列，但是该系列芯片是恩智浦半导体厂商专门用于电机控制优化的芯片。属于不同的产品线，需要分开讲。

S32K1 MCUs：通用型微控制器
S32K3 MCUs：高性能通用型及安全型微控制器
S32K39 MCUs：面向电机控制的微控制器

芯片应用领域

该芯片主要应用于汽车电子行业中，该行业对于芯片的功能安全，以及可靠性都有着要求，但是对于芯片的计算性能没有极致的要求，主要领域如下。

车身控制模块：门窗、灯光、雨刷、座椅控制等。
电池管理系统：新能源汽车的BMS从控单元。
车载网关：作为CAN、LIN、FlexRay等网络之间的桥梁。
热管理控制器：空调、电池冷却/加热控制。
高级驾驶员辅助系统传感器节点：如雷达、超声波传感器的控制单元。
电动助力转向/电动泵等电机控制。

车载领域为什么使用该芯片进行开发

首先S32k系列芯片，其技术、生态符合行业要求，该芯片其工作温度范围在

（-40°C ~ 125/150°C），能够满足汽车在行驶过程中绝大多数面对的恶劣情况和条件。

其次恩智浦厂家在对arm的内核进行封装的时候，该芯片的片上外设选择了更加适合车载工程的芯片外设进行封装。

通信接口丰富：集成多路CAN-FD、LIN、FlexRay，满足车载网络需求。
模拟功能：高精度ADC、模拟比较器等，便于采集传感器信号。
安全性：支持ASIL-B功能安全等级，内置硬件安全模块，满足信息安全需求。

S32k系列芯片和消费电子系列芯片主要区别

芯片功能安全与寿命区分

而S32k系列芯片和消费芯片其最主要的区分主要是芯片的功能安全，以及芯片的寿命和芯片设计的着重方向不同，需要注意的是在车载项目开发的过程中项目的功能安全尤其重要。

汽车在使用的过程中无论是刹车、转向、还是开窗任何一个环节出现问题，都有可能导致车辆失控、造成人身伤害和财产损失，而功能安全的核心目的就是，通过芯片硬件外设和软件程序来规避芯片在运行时将收到外界物理影响的故障进行规避。

而这一切也就是为了让工程产品满足国家规定的IOS26262条法律法规，为了满足该项条款对应到开发这边也就是工程必须要QAC报告 和Polyspeace报告 以及工程必须满足ASCIL功能安全等级以及搞单元测试。

消费芯片和车载芯片在设计时的优先级

两种芯片另一种重要的区分就是芯片设计的侧重方向，消费电子的芯片其在使用的过程中主要侧重于芯片的性能峰值以及芯片的能效还有芯片的功耗，对于设备软件硬件故障率高是能够接受的，但是车载芯片其主要侧重于芯片的功能安全和芯片的确定性，对于芯片的硬件故障或者失效是不能够忍受的。

维度	消费电子芯片	车载电子芯片
首要目标	性能峰值 & 能效比（跑分高、续航长）	功能安全 & 确定性（行为100%可预测）
次要目标	成本、新功能集成速度	可靠性、长期可用性、温度范围
设计思路	"最好情况下表现最优"	"最坏情况下仍安全"
可接受的风险	较高的软硬件故障率（可通过重启解决）	近乎零容忍的随机硬件失效（尤其是安全相关部分）

环境耐受性：
- 车规芯片 ：必须承受 -40°C 至 125/150°C 的极端温度、高湿度、强烈的机械振动、油污、以及复杂的电磁干扰环境。需通过 AEC-Q100 认证。
- 消费电子芯片 ：通常只需满足 0°C 至 70/85°C （商业级）或 -40°C 至 85°C（工业级）。对振动、EMC的要求远低于汽车。
失效率要求：
- 车规芯片 ：要求零缺陷 或极低的DPPM 。例如，对安全核心的故障率要求是 <10 FIT（即在10亿小时工作中，失效次数小于10次）。
- 消费电子芯片：允许较高的初期失效率和故障率，通常通过售后保修来解决。
- 生产流程：
  - 车规芯片 ：在 "车规认证产线" 上生产。从晶圆厂到封装测试，整个流程遵循 IATF 16949 质量管理体系，具备完整的可追溯性。每一批芯片都可追溯至具体的晶圆批次和生产时间。
  - 消费电子芯片：遵循通用的质量控制标准，追溯性要求较低，以降低成本和提高产能灵活性。
- 变更管理：
  - 车规芯片 ：任何变更（哪怕是一个掩膜版的微小改动）都必须通知客户，并经过漫长的 "PCN" 流程和重新认证，可能需要一年以上。
  - 消费电子芯片：变更流程灵活快捷，以快速修复问题和提升良率为目标。
软件支持周期：
- 车规芯片 ：提供长达 10-15年 的驱动、安全库和工具链支持。软件必须符合 AUTOSAR 等汽车软件架构标准。
- 消费电子芯片 ：官方软件支持通常只有 2-3年，之后依赖社区维护。生态碎片化严重。
开发工具与文档：
- 车规芯片 ：提供极其详尽的 "安全手册" 、FMEDA报告 、应用笔记。工具链强调对功能安全开发流程的支持（如与Tessy、Model-Based Design工具的集成）。
- 消费电子芯片：文档以快速上手和应用为主，深度和安全相关的文档较少。
通信接口：
- 车规芯片 ：原生集成大量 CAN-FD、LIN、FlexRay、汽车以太网 控制器，并内置硬件安全模块以满足 SecOC 等安全通信协议。
- 消费电子芯片 ：侧重 USB、PCIe、MIPI、高速以太网，追求高带宽。
模拟外设：
- 车规芯片 ：ADC/DAC更注重精度、一致性、抗干扰能力，而非绝对速度。例如，ADC会在宽温范围内保证线性度。
- 消费电子芯片：更看重采样速率和功耗。