NXP S32G2 GoldBox 아키텍처 및 코어 활용 심층 분석

1. 개요: 이기종 코어(Heterogeneous Cores) 시스템의 이해

GoldBox S32G2 프로세서는 단순한 CPU가 아닌, 서로 다른 종류의 코어가 결합된 이기종 프로세서(Heterogeneous Processor)입니다. 이 구조의 핵심은 각 코어의 장점을 극대화하여 사용하는 비대칭 멀티프로세싱(Asymmetric Multiprocessing, AMP) 방식에 있습니다.

따라서, "M7 코어에서 Linux가 동작하는가?"라는 질문의 답은 "아니오"입니다. M7 코어는 Linux가 실행되는 A53 코어의 통제 하에, 독립적인 실시간 펌웨어를 실행하는 '협력 프로세서(Co-processor)'로 동작합니다.

2. 기능적 아키텍처 다이어그램: 코어별 역할과 데이터 흐름

S32G2 비대칭 멀티프로세싱(AMP) 아키텍처
Application Domain (비실시간 영역)
ARM Cortex-A53 (x4)
Linux OS (Yocto, etc.)
Kernel, Drivers, Filesystem
User-Space Applications
네트워크 관리, 데이터 로깅, 제어 로직
Shared Memory
(공유 메모리 영역)
RPMsg / remoteproc
Linux Kernel Drivers
Real-Time Domain (실시간 영역)
ARM Cortex-M7 (x3, Lock-step)
RTOS or Bare-metal
FreeRTOS, AUTOSAR, 직접 작성 코드
Real-Time Firmware
센서 처리, CAN/LIN 게이트웨이, 액추에이터 제어
A53 (Linux) 영역
M7 (Real-Time) 영역
코어 간 통신/공유 자원

3. M7 코어는 어떻게 활용하는가?: 드라이버와 펌웨어

A53의 Linux와 M7의 RTOS는 완전히 분리되어 있지만, 서로 통신하며 협력해야 합니다. 이 과정은 다음과 같이 이루어집니다.

3.1. Linux(A53)의 역할: M7 코어의 '관리자'

Linux는 M7 코어를 직접 제어하는 것이 아니라, 특정 커널 드라이버를 통해 '관리'합니다.

3.2. M7 펌웨어의 역할: 실시간 '실무자'

M7 코어에서 실행될 코드는 별도의 개발 환경(예: NXP S32 Design Studio)에서 C/C++로 작성되고 컴파일된 독립적인 바이너리 파일(펌웨어)입니다. 이 펌웨어는 다음과 같은 작업을 수행합니다.

4. 이더넷 PFE/스위치와 코어의 관계

PFE(Packet Forwarding Engine)와 SJA1110A 스위치 같은 고성능 네트워킹 하드웨어의 '제어'는 주로 Linux(A53)에서 담당합니다.

  1. 드라이버 로딩: Linux 커널은 부팅 시 pfeng 드라이버와 같은 네트워킹 관련 드라이버를 로드합니다.
  2. 펌웨어 로딩: SJA1110A 스위치가 동작하기 위해 필요한 sja1110_switch.bin 펌웨어는 A53의 Linux가 remoteproc과 유사한 방식으로 로드하여 초기화합니다. **이 펌웨어가 없으면 스위치가 활성화되지 않아 PFE 포트가 동작하지 않는 것입니다.**
  3. 설정 및 관리: ethtool, ip, tc 같은 표준 Linux 유틸리티를 통해 A53에서 스위치의 포트 설정, VLAN, TSN 스케줄링(TAS, CBS) 규칙 등을 설정합니다.

M7 코어는 PFE를 통해 들어온 특정 실시간 프로토콜 패킷(예: AVTP)을 처리할 수는 있지만, PFE 하드웨어 자체의 초기화와 전반적인 관리는 A53의 Linux가 주도합니다.

5. 결론: 올바른 접근 방식