NXPの車載マイコンS32K1の魅力を徹底解説

NXPの車載マイコンS32K1シリーズは、車載システムの要求を満たすために設計された汎用マイコンです。S32K1は車載アプリケーションに最適なマイコン・ソリューションを提供します。
ARM Cortex-M0+およびM4Fコアを搭載し、優れた処理能力と低消費電力を実現しています。多様な通信プロトコル、豊富なI/Oポート、高度なセキュリティ機能を備え、幅広い車載アプリケーションに対応可能です。
S32K1シリーズは、信頼性とパフォーマンスが要求される車載ECU開発における理想的な選択肢です。
このページでは、NXPのS32K1マイコンについて詳しく解説します。

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NXP車載マイコン S32K1シリーズ

S32K1シリーズは、Arm Cortex-MシリーズのM0+およびM4Fコアを採用し、「高性能」「車載グレードソフトウェアに対応」「幅広いポートフォリオ」という特徴を持つ車載向け汎用マイコンです。
このシリーズは、自動車のさまざまなアプリケーションに対応しており、ヘッドライト、ゾーンECU、バッテリーマネジメント、シートコントロールなどに使用されています。

S32K1の特徴

S32K1の特徴について説明します。

NXPのS32K1の特徴のイメージ

S32K1の特徴

  • ・ARM Cortex-M4F/M0+コア搭載

    S32K1シリーズは、ARM Cortex-M4FおよびM0+コアを搭載しており、高度な演算処理やリアルタイム制御に対応しています。これにより、複雑な処理が必要な車載システムでも高いパフォーマンスを発揮します。Cortex-M4Fコアは、浮動小数点演算ユニット(FPU)を内蔵しており、複雑な信号処理や制御アルゴリズムを効率的に実行できます。Cortex-M0+コアは、低消費電力でありながら基本的な制御機能を提供します。

  • ・CAN-FD対応

    CAN-FDに対応しており、高速かつ信頼性の高いデータ通信を実現します。CAN-FD(Controller Area Network with Flexible Data-Rate)は、従来のCAN規格に比べてデータ転送速度が大幅に向上し、最大8 Mbpsの通信速度を実現します。S32K1のCAN-FDを使えば、車載ネットワークの効率の大幅な向上が期待できます。

  • ・ハードウェアセキュリティーエンジン搭載

    CCSEcハードウェアセキュリティーエンジンを内蔵し、データの保護とシステムのセキュリティを強化します。このセキュリティーエンジンは、暗号化処理や認証機能をハードウェアレベルで実行することで、データの改ざんや不正アクセスを防止します。

  • ・機能安全対応

    ISO 26262 ASIL-Bに対応しており、車載システムの機能安全を確保します。ISO 26262は、自動車の電気・電子システムにおける機能安全の国際規格であり、ASIL(Automotive Safety Integrity Level)はその中で安全性の重要度を示す指標です。

  • ・超低消費電力設計

    リーク電流を抑制した設計になっています。低消費電力モードを使用する事でトップクラスの低消費電力を実現します。

車載グレードのソフトウェア開発環境

S32K1シリーズの開発環境について説明します。

NXPのS32K1シリーズのリアルタイム・ドライバー(RTD)のイメージ

リアルタイム・ドライバー(RTD)

  • ・S32 Design Studio IDE

    S32K1シリーズは、NXPが提供する統合開発環境「S32 Design Studio」に対応しています。このIDEは、直感的なGUIと豊富な機能を備えており、ソフトウェア開発効率を向上させます。デバッグ機能も充実しており、迅速なプロジェクト進行が可能です。
    さらに、S32 Design Studioは無償で提供されるため、開発を開始する際の初期投資を抑えることができます。豊富なライブラリとサンプルコードも提供されており、簡単に利用を開始できます。

    S32 Design Studio for S32 Platformのイメージ

    S32 Design Studio for S32 Platform

    S32 Design Studio for S32 Platform (NXP公式サイト)

  • ・リアルタイム・ドライバー(RTD)

    リアルタイム・ドライバー(RTD)は、AUTOSAR*アプリケーション用のMCAL*環境と非AUTOSAR用のソフトウェア開発キット(SDK)を統合したソフトウェア製品です。

    以下は、RTDの特徴です。
    ・Automotive-SPICE、ISO 26262、ISO 9001、IATF 16949に準拠
    ・RTDソフトウェアはS32製品(S32K1)の購入時に付属。追加のライセンス・コストは不要
    ・EB tresos Studio (AUTOSAR) およびS32CT(非AUTOSAR)コンフィギュレーターのサポートを含む
    ・ベアメタル、AUTOSAR OS、FreeRTOSアプリケーションのサポートを含む
    ・GCC、IAR、DIABおよびGreenhills GHSコンパイラをサポート

    *AUTOSAR(Automotive Open System Architecture)は、自動車ソフトウェアの標準化を目的としたフレームワークで、多くの自動車メーカーやサプライヤーに採用されています。
    *MCAL(Microcontroller Abstraction Layer)は、AUTOSARの一部で、マイクロコントローラのハードウェアを抽象化するソフトウェア層です。これにより、異なるマイクロコントローラ間でソフトウェアの移植性が向上し、開発効率が高まります。

    リアルタイム・ドライバー (RTD)
                                    のイメージ

    リアルタイム・ドライバー (RTD)

    リアルタイム・ドライバー (RTD) (NXP公式サイト)

以下に、RTDのその他特徴をまとめました。

  • Automotive-SPICE、ISO 26262、ISO 9001、IATF 16949に準拠
  • RTDソフトウェアはS32製品の購入時に付属。追加のライセンス・コストは不要
  • EB tresos Studio (AUTOSAR) およびS32CT(非AUTOSAR)コンフィギュレータのサポートを含む
  • ベアメタル、Autosar OS、FreeRTOSアプリケーションのサポートを含む
  • GCC、IAR、DIABおよびGreenhills GHSコンパイラをサポート

幅広いポートフォリオ

S32K1シリーズのポートフォリオについて説明します。

  • ・内蔵メモリー

    S32K1シリーズは、128KBから2MBまでの内蔵フラッシュメモリーを搭載しており、さまざまなアプリケーションに対応可能です。これにより、設計の自由度が大幅に向上します。

  • ・多様なピン数

    32ピンから176ピンまでの製品をラインナップしており、さまざまな設計要件に対応可能です。これにより、複雑なシステムでも柔軟に対応できます。

  • ・ハードウェア・ソフトウェアの互換性

    S32K1シリーズは、ハードウェアおよびソフトウェアの互換性が高く、S32K1シリーズ内でのデバイスの移行が容易です。
    プラットフォーム開発に適用すれば、開発コストと時間を大幅に削減できます。

  • ・AEC-Q100準拠

    AEC-Q100グレード1(-40℃から+125℃ Ta)に対応しており、過酷な環境下でも高い信頼性を発揮します。また、グレード0(-40℃から+150℃ Ta)対応品もあり、さらに厳しい環境条件にも対応可能です。

  • ・長期供給保証

    最低15年の供給保証プログラムに対応しており、長期的なプロジェクトでも安心してご利用いただけます。

    長期製品供給 (NXP公式サイト)

NXPのS32K1シリーズS32K1シリーズは、最低15年の長期供給保証

S32K1シリーズ・最低15年の長期供給保証

S32K1シリーズ・ラインナップ

S32K1シリーズのラインナップについて説明いたします。
以下の図はS32K1シリーズのラインナップを表しています。お使いのアプリケーションに最適なS32K1マイコンを選定する際は、まずこのランナップ表をご覧ください。

NXPのS32K1シリーズ・ラインナップ

S32K1シリーズ・ラインナップ

ラインナップ表の見方について説明します。
中央のCommon Features列には、以下のシリーズで共通の機能が記載されています。

  • AEC-Q100, 5V 
  • CSEc Security Module
  • Low Power Operating Modes & Peripherals
  • ASIL-B Capable:(ECC, MPU, CRC, W’DOGs)
  • LPUART, LPSPI, LPIIC, FlexIO
  • FlexTimers, LP Timers, Prog. Delay Block
  • 8-40MHz Ext. Osc, 8/48MHz Osc., 128KHz LPO
  • JTAG (S32K14x only)
  • S32DS IDE, SDK
  • Real Time Drivers(RTD)
  • Autosar MCAL / OS
  • Application SW

つぎに製品ファミリーの違いについて見てみましょう。

Common Features列から左側のS32K116、S32K118シリーズは、ARM Cortex-M0+コアを搭載し、最大48MHzで動作します。フラッシュメモリーは128KB、256KBのオプションがあり、32ピン、48ピン、64ピンのパッケージが用意されています。

Common Features列から右側のS32K14xシリーズは、ARM Cortex-M4Fコアを搭載し、最大112MHzで動作します。フラッシュメモリーは256KB、512KB、1MB、2MBのオプションがあり、48ピン、64ピン、100ピン、144ピン、176ピンのパッケージが用意されています。周囲温度が105℃までの場合は112MHz、125℃および150℃の場合は80MHzで動作します。

製品選定で迷われた場合は、お気軽にネクスティ エレクトロニクスまでお問い合わせください。最適な製品選びをサポートさせていただきます。

S32K1 車載向け汎用マイクロコントローラー (NXP公式サイト)

S32K1の評価ボード

S32K1の評価ボードについてご紹介します。

S32K1汎用評価ボード

S32K1汎用評価ボードは、基板上にCANおよびLINピン、評価用のプッシュスイッチ、動作確認用のLEDなどが実装されています。電源はマイクロUSBまたはACアダプターから供給可能です。

  • S32K116-Q048車載汎用評価ボード

    この評価ボードには、S32K116 LQFP48ピンマイコンが搭載されています。

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  • S32K118-Q048車載汎用評価ボード

    この評価ボードには、S32K118 LQFP48ピンマイコンが搭載されています。

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  • S32K142-Q100車載汎用評価ボード

    この評価ボードには、S32K142 LQFP100ピンマイコンが搭載されています。

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  • S32K144-Q100車載汎用評価ボード

    この評価ボードには、S32K144 LQFP100ピンマイコンが搭載されています。

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  • S32K146-Q144車載汎用評価ボード

    この評価ボードには、S32K146 LQFP144ピンマイコンが搭載されています。

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  • S32K148-Q176車載汎用評価ボード

    この評価ボードには、S32K148 LQFP176ピンマイコンが搭載されています。

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  • S32K14W-Q064車載汎用評価ボード

    この評価ボードには、S32K144W LQFP64ピンマイコンが搭載されています。

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S32K1アプリケーション開発キット・評価ボード

S32K1アプリケーション開発キット・評価ボードは、車載モーター制御や車載イーサネット制御の評価を目的として設計されています。S32K1マイコンを搭載しているため、お客様のアプリケーション開発に最適な環境を提供します。

  • S32K116 BLDC/PMSM開発キット

    この開発キットは、S32K116マイコン、GD3000プリドライバー、モーターを搭載しています。車載モーター制御の評価が可能です。

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  • S32K144 BLDC/PMSM開発キット

    この開発キットは、S32K144マイコン、GD3000プリドライバー、モーターを搭載しています。車載モーター制御の評価が可能です。

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  • S32K148EVB-KIT

    この開発キットは、S32K144マイコン、GD3000プリドライバー、モーターを搭載しています。車載モーター制御の評価が可能です。

    詳細はこちら
  • S32K148EVB-KIT

    この開発キットは、S32K148マイコンと、TJA1101車載イーサネット・アダプタをセットにしています。車載イーサネット制御の評価が可能です。

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まとめ

ここまで、ARM Cortex-M0+およびM4Fコアを搭載し、優れた処理能力と低消費電力を実現する汎用マイコンS32K1シリーズの魅力について解説しました。
NXPのS32K1シリーズは、幅広い車載アプリケーションに対応可能な製品のため、ご興味がございましたら、ネクスティ エレクトロニクスまでお問い合わせください。

動画コンテンツもございますので、ぜひご覧ください。

部品情報

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