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          如何在FPGA內(nèi)實現(xiàn)最佳化車用MCU設(shè)計方案?

          作者: 時間:2014-02-13 來源:摘自《電子發(fā)燒友》 收藏

            在汽車電子中廣為采用的(MCU)正快速面臨時間和成本的壓力。使用MCU的主要優(yōu)勢一直以來都是‘創(chuàng)造具有高性價比的高階系統(tǒng)整合’。然而,在此一優(yōu)勢之下,有一些與元件本身相關(guān)的潛在成本是超乎于其單價水平的。例如,若選用的元件無法創(chuàng)造所需特性,則必須增加外部邏輯、軟件或其它整合元件。

          本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/221480.htm

            再者,目前汽車終端市場對于需求的變化屢見不鮮,以至MCU很快就變得不適用;許多具有專門特性以及固定專用界面數(shù)量的MCU,經(jīng)過短暫的評估后即無法滿足市場需求。因此,系統(tǒng)供應(yīng)商不得不重新設(shè)計硬件及編寫相關(guān)軟件,在某些情況下,甚至必須更換處理器核心。

            MCU的困境

            MCU制造商正被迫面對會為整個市場帶來巨大影響的挑戰(zhàn)。MCU是針對應(yīng)用而設(shè)計的元件;因此必須針對個別應(yīng)用,設(shè)計具有不同性能組合的新元件。要以一個單一核心架構(gòu)來滿足這個廣大市場,制造商必須提供多款MCU系列,提供不同的界面與功能。而市場上大部分的實例顯示,目前的特性組合無法具體滿足客戶的需求,為了能夠量產(chǎn),必須在一個特定核心架構(gòu)上改變新界面與功能。

            過去的MCU是以舊有技術(shù)搭配相對低的制造成本來實現(xiàn),在過去這是個成功的方法。但現(xiàn)在,為實現(xiàn)更高階的系統(tǒng)整合,廠商不斷采用先進制程技術(shù),開發(fā)新的變種MCU所需費用變得相當(dāng)可觀。由于只有少數(shù)客戶會下訂單,因此,為滿足單一客戶需求而生產(chǎn)如此特殊的元件便不再具有商業(yè)意義。

            因此,新的變種MCU被設(shè)計成具備越來越豐富的特性,以吸引整體市場,它正向標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品發(fā)展,不再是針對特殊應(yīng)用的元件。然而雖然這些標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的功能非常強大,但其成本也相對大幅增加,最后變得更難滿足諸如汽車電子等對成本非常敏感的市場。

            除了改變引起問題的根源——芯片上的固定功能,我們別無他法。很明顯的,我們需要一種新的設(shè)計方法。

          此汽車資訊娛樂平臺具有多個子系統(tǒng)、可擴展界面以及功能。
          圖1:此汽車資訊娛樂平臺具有多個子系統(tǒng)、可擴展界面以及功能。

            靈活的MCU概念

            打破這個僵局的方法,是使用在芯片上實現(xiàn)靈活的功能。能顯著縮短工程開發(fā)時間以及降低多次芯片返工成本,為MCU提供一個強而有力的可行替代方案。例如,采用基于的方法為汽車音響和導(dǎo)航設(shè)備開發(fā)一個靈活的繪圖系統(tǒng),可將開發(fā)時間縮短6個月。

            與不具備所需特性的MCU不同的是,在設(shè)計過程中,可根據(jù)需要對FPGA進行編程和改編,以加快原型產(chǎn)生速度及產(chǎn)品上市時間。若需求改變,還可在現(xiàn)場對FPGA進行升級——即使元件已被安裝在產(chǎn)品內(nèi)。

            相較于傳統(tǒng)控制器,F(xiàn)PGA已成為汽車繪圖控制器所采用的主要設(shè)計方法。雖然為了諸如繪圖等獨立功能所設(shè)計的低價FPGA能廣泛地為汽車市場所接受,但為實現(xiàn)可編程能力,仍需在芯片上做出巨額投資,因此擴增的復(fù)雜功能也將使得可編程元件價格趨于昂貴。

            但隨著目前已能從FPGA無縫轉(zhuǎn)換為結(jié)構(gòu)化,一個靈活的已兼具了價格競爭力,它從一個預(yù)定義的大型元件庫與可擴展建構(gòu)模組中所選取的性能也可以具體滿足客戶需求。

            它與傳統(tǒng)MCU的主要區(qū)別在于,從原型FPGA到最終MCU的無縫轉(zhuǎn)換過程。和匯流排架構(gòu)對靈活的MCU概念來說都是特殊的,且對于特定客戶應(yīng)用,它們可將所需特定功能及特性映射到設(shè)計中。

           圖2:FPGA到ASIC整合提升了控制器的性能和特性。
          圖2:FPGA到整合提升了控制器的性能和特性。
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