2007년형 신형 차량에 FlexRay™ 기술이 접목되면서 차량 내 고속 통신 네트워크와 자동차의 안전 및 성능에 대한 새로운 정의가 내려지고 있다. 프리스케일 세미컨덕터(www.freescle.com) 는 이러한 시장 변화에 발빠른 대응과 차세대 차량 네트워크 아키텍처의 발전을 지원하고자, FlexRay 기술과 512K까지 확장 가능한 플래시 메모리 지원이 가능한 16비트 자동차용 마이크로 컨트롤러(MCU) 제품군을 확대한다고 발표했다.

이미 시장에 널리 사용되고 있는 프리스케일의 양산형 S12 아키텍처를 기반으로 하는 MC9S12XF 제품군은 자동차의 차체, 샤시 및 안전 분야에 사용되는 FlexRay 네트워크의 임베디드 노드용 고성능 분산형 제어 솔루션을 제공한다. FlexRay 기술은 기존 자동차 네트워크의 통신 프로토콜에 비해 최고 10배 이상의 높은 통신 속도를 제공한다. 이와 같은 네트워크 성능의 향상은 보다 민첩하고 다양한 기능을 갖춘 안정성 제어 시스템, 보다 정밀한 엔진 관리, 기본적으로 부피가 큰 유압 브레이크를 대체할 수 있는 중량 감소 전자식 브레이크("brake-by-wire") 시스템을 구현할 수 있다.

"FlexRay 기술은 오늘날 능동적인 주행 시스템과 전자식 주행(drive-by-wire) 기능을 갖춘 미래 자율형 자동차의 필수적인 고속 통신 대역폭을 제공합니다. 프리스케일은 자동차용 반도체 시장의 리더로서 이러한 혁신 기술을 바탕으로 하는 독립형 FlexRay 컨트롤러와 16비트 및 32비트 FlexRay 임베디드 MCU 제품군의 출하를 계속적으로 늘리고 있습니다. S12XF 제품군의 확장으로 더 많은 자동차 시스템 설계자들이 다양하고 폭넓은 FlexRay 솔루션을 선택할 수 있는 기회를 갖게 되었습니다"라고 프리스케일의 자동차용 MCU 사업 국제 담당자인 레이 코닌(Ray Cornyn)이 말했다.

S12XF 제품군에는 다양한 메모리 구성과 프리스케일의 성능 강화형 XGATE 보조 프로세서가 채택된 네 가지의 고집적 MCU가 포함되어 있다. 패키지 옵션은 112핀 LQFP(low-profile quad flat-pack) 디바이스에서 현재까지 가장 작은 크기의 FlexRay 컨트롤러인 10mm x 10mm 64핀 LQFP까지 다양하게 선택할 수 있다.

S12XF MCU는 작은 점유면적으로 FlexRay 네트워크상에서 32비트 중앙 컨트롤러와 통신하는 분산형 작동디바이스 및 센서 제어 모듈과 같이 공간이 제한적인 분야에 이상적인 제품이다. 서스펜션 제어, 능동형 전복 방지 시스템, 능동적인 제동 기능, 차선 이탈 경고, 주차 지원, 전자식 주차 브레이크 등 광범위한 첨단 안전 및 능동적인 주행 분야에서 16비트 S12XF 디바이스를 종단 노드로 사용할 수 있다.

FlexRay 통신 프로토콜

FlexRay 기술은 확정적(deterministic) 내결함성 통신 프로토콜로 첨단 제어 분야에 적합한 10Mbps의 데이터 전송 속도를 지원한다. 이 고속 통신 기술은 높은 네트워크 처리 능력을 제공하므로 대역폭 병목 현상을 해결하는데 사용되는 병렬 CAN(컨트롤러 영역 네트워크)의 수를 줄여 시스템 비용을 절감할 수 있다. 또한 FlexRay 기술은 높은 대역폭을 지원하므로 차량 전체 네트워크의 백본에 이상적인 프로토콜이며, 듀얼 채널 아키텍처를 채택하여 첨단 안전 시스템의 예비성 요구조건을 만족한다. 이러한 장점들을 통해 더 안전하고 응답성과 신뢰성이 높으며 좀 더 환경 친화적인 차세대 차량 설계가 가능하게 되었다.

FlexRay 컨소시엄의 공동 창립사인 프리스케일은 16비트 아키텍처 기반의 FlexRay 컨트롤러를 자동차 시장에 선보인 최초의 반도체 회사이다. 프리스케일은 업계에서 가장 광범위한 FlexRay 기반 제품을 공급하고 있으며, 현재 양산 완료 단계의 차량에 FlexRay 컨트롤러를 제공하는 유일한 반도체 공급업체이다. 더불어, 프리스케일은 개발 소프트웨어 및 스타터 키트 등 FlexRay 솔루션에 대해 폭넓은 연계 시스템 지원 서비스를 제공하고 있다. 프리스케일의 FlexRay 솔루션에 대한 자세한 내용은 www.freescale.com/flexray 사이트에서 확인할 수 있다.

XGATE 보조 프로세서

S12XF 제품군은 FlexRay 기술을 적용했을 뿐 아니라 주 CPU의 전용 보조 프로세서와 같은 기능을 하는 프리스케일 XGATE 보조 프로세서 모듈을 채택하고 있다. 2004년 S12X 아키텍처에 도입된 RISC 기반의 XGATE 보조 프로세서는 별도의 프로세서가 필요 없으므로 이로 인한 비용과 복잡성 문제를 발생시키지 않고도 더 높은 MCU 성능을 발휘하도록 설계가 가능하다.

일체의 CPU 프로세싱 오버헤드 없이 주 CPU보다 2배 빠른 속도로 작동하는 XGATE 보조 프로세서는 시스템 성능을 최대 연산 상태에서 최고 100 MIPS까지 높일 수 있도록 설계되었다. 이와 같은 보조 프로세서 아키텍처를 채택한 결과, S12XF 디바이스는 대부분의 32비트 MCU와 비슷한 성능을 제공하면서 동시에 저렴한 시스템 비용과 높은 코드 효율성 등 프리스케일 S12X 아키텍처의 탁월한 장점을 유지할 수 있게 되었다.

16비트 자동차용 MCU 분야의 리더십

프리스케일의 S12 및 S12X 제품군은 광범위한 자동차 전장품 플랫폼에 걸쳐 뛰어난 확장성, 하드웨어 및 소프트웨어 재사용성, 호환성을 제공한다. S12 MCU 제품군은 자동차 시장에서 가장 널리 사용되는 16비트 아키텍처이다. S12 기반 디바이스의 현재 연간 출하량은 1억대 이상에 이른다. 확장성 높은 S12 제품군은 32KB에서 1MB까지 확장 가능한 온칩 플래시와 고성능 S12X 디바이스로 매끄럽게 마이그레이션할 수 있는 경로를 제공하므로, 개발자에게 적용 요건에 따라 광범위한 선택권이 주어진다.

MC9S12XF 제품군 특징

- 효율성 높은 16비트 CISC 아키텍처 기반의 50MHz S12X 코어

- 채널당 2.5, 5, 8, 10 Mb/s의 데이터 전송 속도를 지원하는 통합형 싱글/듀얼 채널 FlexRay v2.1

- 4MHz ~ 40MHz의 크리스탈을 통한 FlexRay 클록으로 PLL을 사용한 비용 및 EMC 최적화 지원

- 최고 100 MIPS의 추가 프로세싱 성능을 제공하는 통합형 XGATE 모듈

- 오류 정정 코드(ECC)를 지원하는 512KB, 384KB, 256KB, 128KB의 자동차급 품질의 플래시 메모리 옵션

- 2KB, 4KB EEPROM 및 16KB, 24KB, 32KB RAM

- 8/10/12비트로 분해능으로 구성 가능하며 3µs의 변환 시간을 지원하는 최대 16채널의 아날로그-디지털 컨버터(ADC),

- 고장 방지 및 전류 감지 입력이 포함된 6채널 펄스 폭 변조기(PWM)를 사용한 통합형 모터 제어 모듈

- CAN(컨트롤러 영역 네트워크), LIN(로컬 상호연결 네트워크) 및 직렬 주변기기 인터페이스(SPI) 프로토콜 지원

- 3가지 동기 소스를 지원하는 보강형 주기 인터럽트 타이머(모터 제어 알고리즘 강화를 위한 ADC, PMF 트리거 기능)

- I/O 요구에 따라 확장 가능한 최소 점유면적의 패키지 옵션

- S12X 제품군에서 이어지는 광범위한 도구 지원

MC9S12XF 제품군 공급 상황

프리스케일은 MC9S12XF 디바이스 제품군(MC9S12XF512, MC9S12XF384, MC9S12XF256, MC9S12XF128)의 샘플과 평가 보드를 2007년 제1분기부터 공급할 예정이다. MC9S12XF 제품군에 대한 자세한 내용은 http://www.freescale.com/files/pr/s12xf.html 사이트에서 확인할 수 있다.