FlexRay - IPextreme

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October 24, 2006
FlexRayマーケットと動向 プレゼンテーション
IPTCセミナー 向け
TSPG / Automotive MCU & IMT Operation 武藤 功二
Freescale Semiconductor Japan
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Freescale™ and the Freescale logo are trademarks of Freescale Semiconductor, Inc. All other product or service names are
the property of their respective owners. © Freescale Semiconductor, Inc. 2006.
Agenda
Freescale製 FlexRayIP のご紹介
1.
FreescaleのFlexRayIP開発の道のり
2.
Freescale FlexRay IPの特長
3.
FlexRayIP 共有化の狙いとメリット
4.
Freescale 車載用MCUのロードマップ
5.
Freescale FlexRay搭載MCUの特長
6.
まとめ
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1. Freescaleの
FlexRayIP開発の道のり
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フリースケールのFlexRayへの取り組み
1998年、FlexRayコンソーシアムを他のコア・メンバーと発足
FlexRayIPの変化に伴い数々のFPGAおよび実シリコンをコンソーシアムメンバーへ提供、評価、改善を行ってきた。
現在までに既に2つのスタンド･アローン製品を実シリコンで立ち 上げコンソーシアムのメンバーおよび他のお
客様に広く提供
2品目のスタンド･アローン製品、MFR4200の認定を2005年6月に終了 (オーダー番号：MFR4200MAE40)
FlexRayプロトコル仕様バージョン２．１準拠のFlexRayエンジン開発終了し、相互接続性を保つためにすべ
てのFlexRay品で同じエンジンを使用
同エンジン搭載のASSP（MFR4300）、16ビットマイコン（S12XFR128）、32ビットマイコン（MPC5567）をサン
プル提供中
同エンジンのFlexRay IPパートナー（Philipsを含む）との共有IPExtremeによるFlexRayIPのライセンス
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FlexRayプロトコル仕様の道のり
プロトコル仕様
PS V0.8
PS V0.6
FlexRay
コンソーシアム
発足
2000
PS V2.1
PS V1.9
PS V0.4.3
2001
フリースケールの
FPGAおよび実チップ
PS V1.0
2002
FPGA
V4
FPGA
V5
フィリップス社からの
バス・ドライバ
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PS V2.0
2003
2004
PS V2.1A
2005 2006
MFR
4100
MFR
4300
MFR
4200
FPGA
V9
S12XFR
TJA1080
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2. Freescale
FlexRay IPの特長
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Freescale FlexRay IP の特長 (1)
•
FlexRay V2.1準拠プロトコル実装。
FlexRay EPL V 2.1準拠 バスドライバインタフェース 。
•
すべてデバイスで同じFlexRay IPを使用。
•
シングルチャンネルのサポート 。
多くのFlexRayバスデータレートのサポート (例 10 Mbit/s, 5 Mbit/s, 2.5 Mbit/s
•
•
（MFR4300を除く）
•
ヘッダ、ステータス、ペイロードデータはMCUのシステムメモリに格納。
（MFR4300を除く）
•
0∼254バイト の設定可能なメッセージバッファ。
•
サイズ設定可能なペイロードセクションをもつ2の独立したメッセージバッファセグメント
•
スタティックとダイナミックセグメントのサイズを越えた送信バッファには“０”を付加。
•
状態あるいはイベント動作による設定可能な送信メッセージバッファ。
•
それぞれのバッファは受信バッファ、シングルバッファ送信メッセージバッファ、
•
ダブルバッファ送信メッセージバッファとして設定可能。
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Freescale FlexRay IP の特長 (2)
•
チャンネルＡ，Ｂに各1、計2の設定可能な受信FIFO。
•
•
個別メッセージバッファは再設定可能。
設定可能な4のスロットエラーカウンタ。
•
4つの専用スロットステータスインジケータ。
•
単独あるいは組み合わされた割込み信号。
•
クロック同期のために測定された値のインジケータ。
•
クロック修正のために端数のマクロチックをサポート。
•
•
マスク可能な単独あるいは組み合わされた割り込み。
1個の絶対値タイマ。
•
1個の絶対値/相対値タイマ。
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3． FlexRayIP
共有化の狙いとメリット
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フリースケールのFlexRayIP共有化の狙いとメリット
狙い：
コンソーシアム内でFPGAや実シリコンで評価された実績のある
FlexRayIPを共有することにより、FlexRayの実現を加速させる
フリースケールのメリット：
同エンジン搭載のASSP（MFR4300）、16ビットマイコン
（S12XFR128）、32ビットマイコン（MPC5567）の拡販
IPユーザーのメリット：
CANモジュールの2倍から3倍以上といわれる複雑なFlexRayを実績
のあるIPを使うことによる、開発期間の短縮、およびリスクの低減
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Freescale
車載用FlexRay MCUの
ロードマップ
4．
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FlexRay Products Roadmap
MPC5xxx
32-bit MPC55xx
Application Performance / Integration
FlexRay Microcontroller
MPC5567 (Tiger)
2M Flash, 64KB RAM, ECC
Up to 132MHz, 8K Cache,
FlexCAN 5ch x 64M/B
416PBGA, 324PBGA, 208MAPBGA
MPC5xxx
MPC55xx
2M MPC5567
MPC5510
384K-1M Flash
Up to 80MHz, ECC, IOP, EBI, MPU
144LQFP, 208MAPBGA
MPC551x
16-bit S12XF
MPC55xx
S12XFRx
S12XFRx
FlexRay Microcontroller
128K-512K Flash
Up to 50 MHz, XGATE, ECC, PMF
64 LQFP, 112 LQFP
S12XFRx
S12XFR128
In Production
Standalone MFR4x00
Available
Stand alone FlexRay Controller
MFR4200
Planned
MFR4300
Proposed
MFR4100
FlexRay IP Version
Proto Spec 0.8
2004
Proto Spec 2.9
2005
Proto Spec 2.1
2006
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2007
2008
2009
2010
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5. Freescale
FlexRay搭載MCUの特長
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Freescale製MCUの特長
16-bit S12XFR-Family – For Gateway / Mid-range BCM, etc.
•
コード効率の良い16-bit S12X CPU。
•
S12X CPU + XGATE による分散処理。
•
オンチップEEPROM。
32-bit MPC5500 / MPC5600 – For High-end Powertrain / Chassis, etc.
•
高性能なPowerPC Core。
•
Power PC Core (e200z6 / e200z3) + eTPU による分散処理。
32-bit MPC5510 – For Gateway / High-end BCM, etc.
•
PowerPC Core (e200z1) + e200z0 Core による分散処理（オプション）。
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16-bit S12XF128 Block Diagram
S12XFR128
xINT
XGATE
V.2
16-bit RISC
CPU
S12XFR128 / S12XFE128
38MHz (FR), 33MHz (FE)
16-bit CISC S12X CPU
16-bit RISC XGATE V.2
64KB + 64KB (RWW対応）
ECC機能 (FE)
2KB
16KB
Dual channel (10MB/s)
ECT 16ビット 8チャネル
24ビット 4チャネル
15ビット フォルト検出機能付き PWM
6チャネル
msCAN
2ch （LINマスタサポート）
2ch
10ビット解像度 16チャネル
PLL
BDM
シングルワイヤ
インターフェース
オンチップトレースバッファ搭載
3.15V ~ 5.5V
144LQFP, 112LQFP,
80QFP, 64 exposed QFP
機能
Frequency
(Interrupt
Controller)
CPU
xBDM
S12X
(Debug I/F)
xDBG
(Breakpoint)
xEBI
16-bit CISC
CPU
(External
Bus I/F)
xMMC
(Memory Map Control)
Flash
EEPROM
RAM
FlexRay
Timer
PIT
PMF
IPBI
FLASH
SRAM
EE
(IP Bus I/F)
128KB
16KB
2KB
PIT
4ch
LVI
PLL
VREG
~38MHz
3.15~ 5.5V
CAN
SCI
SPI
ATD
Clock
Debug
4
2
4
2
10b ATD
SCI0
SCI1
2
SPI0
SPI1
10
CAN0
13
FlexRay
PMF
ECT
8
電源
Package
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16-bit S12X Dual Core Architecture
• XGATEはS12X CPUの動作を一切阻害せず、タスクの分散処理が可能。
• もともと高性能な16ビットRISC CPUであり、複雑な制御も可能。
• イベント‘割込み）ドリブンで動作（＝通常はスリープ状態、低消費電力に配慮）。
分散処理例
S12X
C
40MHz
PU
X
80MHz
GATE
S12X CPU
XGATE
データ処理、リアルタイム処理
S12X CPU
Memories
Peripherals
OS, シーケンス処理
13.4
@ 40MHz
XGATE
21.6
@ 80MHz
DMIPS
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特長: XGATE
FlexRay – CAN – LIN Gateway Example
FlexRay bus
ECU
C
送信割込み
CAN
受信割込み
送信割込み
X
ECU
LIN bus
ECU
受信割込み
ECU
CAN bus
ECU
FlexRay
PU
XGATE
割込み
GATE
RAM
SCI
受信割込み
XGATE code
送信割込み
mail box 0
mail box 1
ECU
mail box n
S12XFR
• XGATEは複雑なメッセージ／ID変換を高速に実施。S12X CPUには最小限の割込み要求のみ。
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32-bit MPC5567 Block Diagram
SIMD
MMU
8k Cache
DMA
VLE
Nexus
IEEE-ISTO
5001-2001
Masters
Masters
JTAG
External
Flex Master
FEC
Ray Interface
Calibration Bus I/F
5 x 5 Crossbar Switch
I/O
Bridge
A
SIU
2M
FLASH
(32K S/B)
Boot
I/O
Assist Bridge
Module
B
Slaves
Slaves
ADCi
ADC
ADC
DSPI
DSPI
DSPI
eSCI
eSCI
FlexCAN
FlexCAN
FlexCAN
FlexCAN
FlexCAN
2.5k Data
eMIOS
eTPU
RAM
24
32
12k Code
Channel Channel
RAM
64K
SRAM
External Bus I/F
Interrupt
Controller
PowerPC
e200z6
AMux
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MPC5567
40~132MHz
Core
e200z6 + VLE
SPE
FPU演算 / DSP演算
2MB w/ECC
Flash
EEPROMエミュレーション
計86.5Kバイト
64Kバイトデータ（32Kバイトスタンバイ）
SRAM
w/ECC
8Kバイト キャッシュ
FEC
Fast Ethernet Controller
FlexRay
Dual channel (10MB/s)
eTPU
1 x 32ch （24ビット幅）
eMIOS
1 x 24ch （24ビット幅）
FlexCAN
5ch 64メッセージバッファ
eSCI
2ch （LINマスタサポート）
3ch（6チップセレクト）
DSPI
4ビット - 16ビット長
40ch 2系統
eQADC
12ビット分解能 最速1.25uSec/サンプル
eDMA
32ch w/パラレルバス構造
Clock
FM変調PLL
Debug
Nexus Class 3+
Supply Voltage
3.3V / 5V / 1.5V / 1V (RAM S/B)
Package
416PBGA, 324PBGA, 208MAPBGA
機能
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6. まとめ
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フリースケール提供 FlexRayIP まとめ
•
フリースケールはコンソーシアムで蓄積されたFlexRayのノウハウ
が凝縮されたFlexRayIPをIPExtremeより提供いたします。
•
同FlexRayIPの搭載した製品がすでにサンプル供給中です。
•
この完成したFlexRayIPの利用によってお客様でのFlexRayIP開
発期間を劇的に短縮化します。
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