FPGA在汽車電子領(lǐng)域顯身手

如今，汽車電子設(shè)計(jì)面臨著安全性、空間限制與嚴(yán)格的溫度差距范圍以及不斷變化的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議的挑戰(zhàn)。另外，未來汽車將融合通信、娛樂、導(dǎo)航等技術(shù)，功能將不斷擴(kuò)展，新車型將不斷推出，上市時(shí)間、MCU過時(shí)的問題也成為汽車電子面臨的挑戰(zhàn)之一。Actel公司應(yīng)用工程師戴夢(mèng)麟先生認(rèn)為，以往采用ASIC方案，產(chǎn)品開發(fā)時(shí)間長(zhǎng)，并且需求量要很大，才具備成本效益。在這種情況下，F(xiàn)PGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)成為非常有前途取代ASIC的方案。 
 

　　中國(guó)單片機(jī)公共實(shí)驗(yàn)室主任呂京建表示，進(jìn)入21世紀(jì)，汽車電子的核心技術(shù)進(jìn)入了以數(shù)字技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算平臺(tái)時(shí)代,即數(shù)字汽車時(shí)代。數(shù)字汽車時(shí)代的一個(gè)特征使得汽車電子產(chǎn)品需要大量的可重構(gòu)，因而可能來不及做ASIC，標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)議就又變了，因此FPGA會(huì)得到更大的發(fā)展。如今，一個(gè)30萬至60萬系統(tǒng)門陣可實(shí)現(xiàn)一個(gè)8位嵌入式系統(tǒng)，而100萬以上系統(tǒng)門陣則可實(shí)現(xiàn)一個(gè)16位與DSP或一個(gè)32位嵌入式系統(tǒng)。 

　　有分析師預(yù)測(cè)，汽車FPGA市場(chǎng)總額將從2002年的800萬美元，增至2004年的5000萬美元，2006年將達(dá)到1.22億美元。 

　　新產(chǎn)品推陳出新適應(yīng)FPGA新要求 

　　根據(jù)這種需求，在FPGA領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位的賽靈思公司日前發(fā)表了專門面向汽車的FPGA新產(chǎn)品系列“Xilinx Automotive(XA)”。賽靈思推出XA系列的目的是替代目前汽車上配備的門陣列、微控制器、DSP、ASSP等。賽靈思相關(guān)負(fù)責(zé)人說：“在LSI的性能方面，現(xiàn)有的DSP已經(jīng)無法滿足遠(yuǎn)程通信等應(yīng)用領(lǐng)域?qū)σ纛l及圖像處理性能的要求。而在專用電路上設(shè)計(jì)有乘法器的FPGA則可以提供高于現(xiàn)有DSP的處理性能?！盭A系列中可配備賽靈思及其合作伙伴提供的各種車載IP內(nèi)核。 

　　Actel公司推出了Flash FPGA和反熔絲FPGA。戴夢(mèng)麟介紹，F(xiàn)lash FPGA有非揮發(fā)性，掉電時(shí)內(nèi)容還能保存，另外還能同步編程。并且，F(xiàn)lash FPGA抗輻射，其安全性非常高，在設(shè)計(jì)完成后，不能隨便加載其他軟件。Flash FPGA是單芯片架構(gòu)，它可把分立的元件整合，從而進(jìn)一步減少電路板面積，降低功耗。它是最具成本優(yōu)勢(shì)和高可靠性的FPGA解決方案。反熔絲FPGA只有FPGA整個(gè)面積的1/12，面積少，電容就少，功耗就低，速度也就越快。Actel的Flash FPGA和反熔絲FPGA產(chǎn)品提供的溫度范圍為-40℃至+125℃。此外，Actel還提供廣泛的IP支持，提供30多款內(nèi)核，包括新的iLIN和iCAN內(nèi)核。 

　　提供平臺(tái)解決軟硬件協(xié)同設(shè)計(jì) 

　　汽車電子向FPGA過渡成為必然的趨勢(shì)，但汽車電子向FPGA過渡的同時(shí)也帶來一些問題，如軟硬件的協(xié)同設(shè)計(jì)問題。 

　　奧騰公司上海代表處高級(jí)技術(shù)支持工程師張春生介紹說，目前在市場(chǎng)上FPGA設(shè)計(jì)工具基本上都是單芯片，但FPGA硬件設(shè)計(jì)工具與嵌入式軟件工具是分開的，沒有集成在一起，面臨著文件的轉(zhuǎn)換與傳輸問題。另外，某些方案受限于特定的供應(yīng)商，選擇一家的FPGA芯片時(shí)，如在設(shè)計(jì)過程中轉(zhuǎn)向另一家的FPGA芯片，設(shè)計(jì)者就需重新學(xué)習(xí)新的設(shè)計(jì)軟件，這給產(chǎn)品上市時(shí)間造成很大的壓力。針對(duì)這些問題，奧騰公司開發(fā)了新的FPGA設(shè)計(jì)工具Nexar2004，它融合了元件與系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)技術(shù)，為基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供完整的、或進(jìn)行動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)的綜合開發(fā)環(huán)境。它可進(jìn)行快速的FPGA片上系統(tǒng)開發(fā)，將軟硬件的開發(fā)集成在一個(gè)平臺(tái)上。另外它支持多種體系的FPGA結(jié)構(gòu)，這為FPGA設(shè)計(jì)時(shí)帶來很大的靈活性。 

    Nexar庫(kù)里包含IP核和軟的處理器內(nèi)核，它能夠在FPGA上實(shí)現(xiàn)帶處理器的大規(guī)模組合邏輯，容易實(shí)現(xiàn)多核設(shè)計(jì)。 

    Altera公司高級(jí)產(chǎn)品行銷經(jīng)理PaulEkas先生介紹，Altera公司提供的系統(tǒng)集成工具SOPC Builder使得設(shè)計(jì)工程師從可用的IP列表中選擇合適的IP模塊，通過這種方式自動(dòng)創(chuàng)建并整合FPGA協(xié)處理器和控制處理器的硬件與軟件架構(gòu)。SOPC Builder可以滿足FPGA快速發(fā)展的性能要求，并適應(yīng)FPGA不斷增強(qiáng)在復(fù)雜系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中應(yīng)用的能力。