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アローの開発キット SEED-S32K3B_CORE (NXP S32K3をベース)

開発キット18 4月 2024
電子回路基板のクローズアップ
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近年、自動車の電子電気アーキテクチャの急速な進化により、MCUにはより高い計算能力、強化された機能安全性、情報セキュリティ、OTA(Over-The-Air)対応能力、より強力な通信機能、そしてネットワーク帯域幅が求められるようになりました。NXPはこれらの要件に応えるため、S32K1プラットフォームを基盤として改良されたS32K3シリーズのMCUを導入しました。

S32K3とS32K1の比較

  • より高い計算能力: コアがArm Cortex-M7にアップグレードされ、最大周波数が320MHzに向上しました。
  • 機能安全性: S32K1はAsil Bレベルの機能安全性を達成しますが、ロックステップコア製品に基づくS32K344はAsil Dレベルの機能安全性を達成します。
  • 情報セキュリティ: S32K1のセキュリティコアCSEcは非対称暗号化を実行することができませんが、S32K3のHSE-Bエンジンは非対称暗号化を含む高度な暗号化を実施することが可能であり、現在の車載MCUにおける最高レベルのセキュリティエンジンで、HSMモジュールを凌駕しています。
  • 通信のアップグレード: S32K1は最大3つのCANチャネルのみをサポートしますが、S32K3は最大8つのCAN/FDチャネルをサポートします。Ethernetは最大1Gbpsにアップグレードされており、オーディオ・ビデオブリッジング(AVB)とタイムセンシティブネットワーキング(TSN)の両方をサポートします。
  • より小型のパッケージ: MaxQFPは、NXPが特許を取得したパッケージング技術であり、同じピン数を持つLQFPと比較してパッケージサイズを半分に縮小します。

お客様がこのチップを迅速に習得できるようにするため、AiRui Electronicsは非常に簡潔な開発キットであるSEED-S32K3B_COREを発売しました。この開発キットを使用することで、S32K3を容易に評価できるだけでなく、自身のシステムに開発キットを簡単に統合できるため、開発前に詳細な評価やシステムテストを実施することが可能です。

ソリューションの紹介

A detailed circuit diagram showcasing the NXP S32K3 microcontroller (FBGA257) with labeled components and connections.

SEED-S32K3B_COREの概略図。

SEED-S32K3B_COREのコアチップはLFBGA257パッケージを採用しています。

Close-up view of the SEED-S32K3B Core v1.0 circuit board featuring NXP microcontroller.

SEED-S32K3B_COREの概略図。

機能と特徴

1. 電源

S32K3チップは、3つの外部電源が必要です:VDD_HV_A、VDD_HV_B、およびV15です。ボードへの電源供給方法は2種類あります。一つ目は外部12V電源を使用し、ボード上のFS26電源チップを介してボードに必要な5Vおよび3.3Vを生成する方法です。もう一つは、ボード上のFS26電源チップを使用せずに直接外部からコアチップへ5V電源を共有する方法です。この後者の方法は、システムを簡略化し、全体システムに単一の5V電源だけが必要となり、他の電源チップが不要になります。この2つの方法はジャンパーを使って簡単に切り替えることができます。

ボード上のパワーチップFS26は、ISO26262規格に基づいて開発されており、ASIL BおよびASIL Dの安全性確保レベルをカバーする複数の故障シャットダウン出力や、最新のオンデマンドでの潜在的故障監視など、強化された安全機能を提供します。FS26は複数のスイッチングレギュレーターとLDOレギュレーターを備え、マイクロコントローラー、センサー、周辺IC、通信インターフェイスに電力を供給します。FS26は高精度の基準電圧、2つの独立した電圧トラッキングレギュレーター用の基準電圧、およびアナログマルチプレクサー、汎用IO、I/O、長期タイマー、またはSPI通信からのオプションのウェイクアップイベントなど、システム制御と診断に関するさまざまな機能を提供します。

通常の動作では、FS26は適切に機能するために定期的な電源供給が必要ですが、これは初期の製品デバッグには適していません。したがって、基板上のジャンパーJP6を使用してFS26の動作モードを選択することができます。これにより、Flashモード、デバッグモード、または通常動作モードを選択できます。このシステムでは、FS26は3種類の出力電圧(5V、3.3V、1.5V)を生成し、ユーザーはジャンパーを通して柔軟に異なる電源供給モードを選択できます。システムを簡略化したい場合は、ジャンパー設定によってFS26を使用しない選択が可能で、直接5V電源を接続して5V電源モードを採用することができます。

まとめると、ユーザーはジャンパを使用して以下の電源供給モードを選択することができます:

  • VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +5.0V(外部)、V15 = +1.5V(外部NPNトランジスタ)
  • VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +5.0V (FS26)、V15 = +1.5V (外部NPNトランジスタ)
  • VDD_HV_A = VREFH = VDD_HV_B = +3.3V (FS26), V15 = +1.5V (外部NPNトランジスタ)
  • 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(外部NPNトランジスタ)
  • VDD_HV_A = VREFH = +5.0V (FS26)、VDD_HV_B = +3.3V、V15 = +1.5V (FS26)

2つの電源入力方法が1つのコネクタを共有しているため、実際の利用時にジャンパーが5Vを選択しつつ、12Vの外部電源が接続される状況が発生する可能性があります。この場合、基板には5V過電圧保護機能が内蔵されています。基板は自動的に電源をオフにし、過電圧保護警告灯を点灯させてメインチップを保護します。

2. CAN(キャン)

ボード上に1つのCANインターフェースが拡張されており、これはTJA1044チップを通じて実現されています。TJA1044は、高速CANトランシーバであり、Mantisシリーズに属しています。このチップはCANプロトコルコントローラーと物理的なデュアルワイヤCANバス間のインターフェースを提供します。このトランシーバは、自動車産業における高速CANアプリケーション向けに特別に設計されており、CANプロトコルコントローラー(マイクロコントローラ内)のために差動信号の送受信機能を提供します。TJA1044のさまざまな特徴は、12V自動車アプリケーション向けに最適化されており、NXPの第一世代および第二世代CANトランシーバ(例えばTJA1040)と比べて性能が著しく向上し、優れた電磁適合性(EMC)を提供します。さらに、TJA1044の特徴は以下の通りです:

  • 電源が切断された際のCANバスの理想的なパッシブ性能。
  • バスウェイクアップ機能を備えた超低消費電力スタンバイモード。
  • 共通モードチョークを使用せずとも、最大500 kbit/sの速度でも優れたEMC性能を発揮します。

これらの機能により、TJA1044はHS-CANネットワークのあらゆる種類に最適な選択肢となり、低消費電力モードを必要とするノードや、CANバスを介したウェイクアップ機能を必要とするノードに適しています。

TJA1044は、CAN物理層を定義する現在のISO11898規格(ISO11898-2:2003、ISO11898-5:2007、そして近日公開予定のISO11898-2:2016の更新版)を実装しています。TJA1044Tのデータ伝送速度は最大1 Mbit/sです。CAN FDおよびSAE-J2284-4/5のループ遅延対称性を定義する追加のタイミングパラメータは、近日公開されるISO11898-2:2016バージョンで、TJA1044GTおよびTJA1044GTKに指定される予定であり、CAN FD高速フェーズにおいて最大5 Mbit/sのデータ速度でも信頼性の高い通信を可能にします。

3. デバッグインターフェース

さらに、このボードは以下のデバッグインターフェイスも提供しており、ユーザーがMultilinkを使用してメインチップのデバッグを行うことができ、必要に応じてシリアルポート接続も可能です。

A detailed circuit schematic featuring a microcontroller and associated components.

4. その他

A detailed circuit diagram showcasing three green LEDs connected to BSS138 transistors.

ボードには3つのLEDライトがあります

A detailed schematic of an electrical circuit featuring resistors, capacitors, and switches.

2つのボタンの切り替え

A detailed schematic diagram of an electronic circuit featuring resistors, capacitors, and connections.

機能デバッグ用の電圧調整スライドポテンショメータ

A detailed schematic diagram showcasing an electronic circuit. The image includes labeled components such as SW3, R71, and C80, with specifications like 1000pF and 50V clearly visible.

ボードを再起動するためのリセットボタン

さらに、すべてのS32K3ピンは2.54mmピッチのテストホールに拡張されており、ボードの両側に配置されています。これにより、ユーザーはDuPontワイヤーを直接接続してテストを行うことができるほか、ピンヘッダーやソケットをはんだ付けしてテストを行うことも可能です。

適用分野

身体関連のアプリケーションには、一部のエンターテインメント情報システム、T-Boxなどが含まれます。

BMS、ギアシフター、ADAS、APA、APD などの機能安全に対する高い要求を持つアプリケーションや、DCDC、EPS、インバーターなどの高機能安全低コスト版。

ドメインコントローラー、ゾーンコントローラー、特にゾーンノードで、S32K3はノードの80%以上を満たすことができます。

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