加速客制化功能实作 FPGA打造独特驾驶体验

2014-12-08 09:43:05来源: 新电子

现场可编程闸阵列(FPGA)成车用电子系统差异化新利器。FPGA具备高度设计弹性与扩展性,可让汽车电子设计人员根据应用需求自由配置关键处理单元,并整合各种类比电路、收发器、周边及演算法,从而开发出别具特色的新功能,创造不同于以往的驾驶感受。

现场可编程闸阵列(FPGA)成车用电子系统差异化新利器。FPGA具备高度设计弹性与扩展性,可让汽车电子设计人员根据应用需求自由配置关键处理单元,并整合各种类比电路、收发器、周边及演算法,从而开发出别具特色的新功能,创造不同于以往的驾驶感受。

汽车将驶向何方呢?智慧型手机等多种装置都是具有连结能力的消费性电子产品,并且这些装置都可连接到云端,往后这类产品还会更多。与云端的连结可进一步增强资讯的获取和传输,实现巨量资料(Big Data)分析和即时资讯运用,且资讯不是以“通用”回应的形式传输,而是具有个性化,这是今后的主要发展趋势。

驾驶者能够选择不同的表现形式、自己的喜好,以及其他人机介面(HMI)变化来设置“他们”的介面,这是一种客制化体验,驾驶者不但能够设置希望展现的风格,同时汽车也越来越能适应环境,会根据以前的经验和云端资料提供预测性的建议。前面提到的特性更多的是针对用户体验,而更高的安全性也是要优先考虑的。

实现多模组整合 FPGA增进系统布建弹性

复合式前向视觉和其他感测器资讯等预防性安全应用,为防止碰撞、车道维持以及紧急煞车系统提供了稳定且可靠的资讯。摄影机提供了四周视角资讯,警告驾驶者在交叉路口或者盲点范围内可能出现的危险。这些增强功能不但提高了安全性,而且还可节省能源,例如消除后照镜的风阻效应。汽车的基本功能仍然是让人们从一个地方到另一个地方,但是往后人们的开车时光将会更轻松、愉快且具备更高效率,确保乘客得以安全到达目的地。

汽车中的电子零件越来越多,要满足这些新出现的需求会遇到很多系统挑战。以往是在系统层级,或者透过电子控制单元(ECU)来解决挑战;未来系统整合以及透过网路共用资料将更为重要,这不仅仅是从智慧能力的角度出发,而且还须考量到成本甚至是重量等要求。

对于这些系统的设计人员而言,与建构模组化特定应用标准产品(ASSP)或者功能固定的特定应用积体电路(ASIC)相比,现场可编程闸阵列(FPGA)能够提供非常独特且灵活的解决方案。FPGA支援设计人员根据自己的特殊需求,可自由的在架构中画分中央处理器(CPU)和硬体加速功能,以平行的方式在架构中放置关键处理单元,可以实现大传输量、低延时和确定性延时特性,非常适合对安全性、系统干预以及导航/自动驾驶判断等有要求的关键系统。

系统能够灵活的实现,可以直接在需要的地方建构功能安全(ISO 26262),而安全微控制器(MCU)只能监控资料在晶片上的输入输出。对于FPGA,则可以在需要的任何地方放置内置自测试(BIST)、诊断和检查,甚至是备援功能。

整合也是实现更小、更轻、成本更低系统的关键因素。FPGA不仅仅是逻辑闸阵列,进一步的研究显示,它实现了处理器、收发器、周边(例如,CAN控制器),甚至是类比模组的整合。在逻辑闸阵列部分,不仅有简单的逻辑闸,而且还包括了嵌入式记忆体和数位讯号处理器(DSP)模组。

上述整合具有两方面的优点,首先提供共用模组可协助设计人员节省时间,最佳化硬体的实现;其次,电路板上不再需要其他元件来实现这些功能,因此可节省空间、成本以及功率消耗。

与整合相关的是可扩展性,FPGA一般具有“纵向移植”功能,通用硬体接脚布局可适应于小型、中型和大型逻辑密度的元件。如此一来,在基本、中阶和高阶汽车中可以使用一个共用平台,一片共用印刷电路板(PCB),然后由适当容量的FPGA元件实现某款车型应用所需要的特性。在某些情况下,一旦有需求,纵向移植还支援收发器等更多的特性。

FPGA实现了系统的特殊功能,并使竞争优势突出。如果所有的系统都是由特殊的ASSP所构成,系统的性能和特性将受到限制,所有系统彼此之间也会非常相似。采用FPGA,具备独特的演算法及其实现方法最为重要,也是系统性能的关键。因此,系统便能在竞争者之中脱颖而出,完成其他系统所不具备的功能。

FPGA同时解决软/硬体更新

最后,让我们想像一下设计的生命周期,以及当前需求的快速变化。人们购买汽车总是希望能够使用五年,甚至是十年,因此,汽车电子设计要跟上趋势所面临的挑战,在于如何保持系统处于最新状态,并不断更新实现最新安全功能和其他技术,包括那些由政府强制要求的功能。

更新软体是一种方法,使用模组化设计,可以更换子系统模组。但软体更新同时也具有限制,而更换硬体模组的成本会很高。利用FPGA的现场可程式化特性,可以同时实现软体和硬体(逻辑)的更新。例如,可以透过云端服务,在“空中”实现这些更新,把系统更新到最新的状态下,实现安全演算法;或者增强功能,解锁某些新特性,让驾驶者享受更舒适的驾驶体验。在汽车系统设计中,FPGA的远端更新特性和灵活性拥有诸多优势。

现代FPGA因拥有灵活性、可扩展性以及高度整合特性,非常适合广泛应用在很多资讯娱乐和辅助驾驶系统中。其独特的特性和功能将使最终系统具备特色,并可发挥现场更新的优势。

关键字:FPGA  驾驶

编辑:刘燚 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/FPGA/2014/1208/article_3534.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
论坛活动 E手掌握
微信扫一扫加关注
论坛活动 E手掌握
芯片资讯 锐利解读
微信扫一扫加关注
芯片资讯 锐利解读
推荐阅读
全部
FPGA
驾驶

小广播

独家专题更多

富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
富士通铁电随机存储器FRAM主题展馆
馆内包含了 纵览FRAM、独立FRAM存储器专区、FRAM内置LSI专区三大部分内容。 
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
走,跟Molex一起去看《中国电子消费品趋势》!
 
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
带你走进LED王国——Microchip LED应用专题
 

夏宇闻老师专栏

你问我答FPGA设计

北京航空航天大学教授,国内最早从事复杂数字逻辑和嵌入式系统设计的专家。

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2016 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved