FPGA增進(jìn)系統(tǒng)布建彈性 打造獨(dú)特駕駛體驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)可編程閘陣列（FPGA）成車用電子系統(tǒng)差異化新利器。FPGA具備高度設(shè)計(jì)彈性與擴(kuò)展性，可讓汽車電子設(shè)計(jì)人員根據(jù)應(yīng)用需求自由配置關(guān)鍵處理單元，并整合各種類比電路、收發(fā)器、周邊及算法，從而開發(fā)出別具特色的新功能，創(chuàng)造不同于以往的駕駛感受。

現(xiàn)場(chǎng)可編程閘陣列（FPGA）成車用電子系統(tǒng)差異化新利器。FPGA具備高度設(shè)計(jì)彈性與擴(kuò)展性，可讓汽車電子設(shè)計(jì)人員根據(jù)應(yīng)用需求自由配置關(guān)鍵處理單元，并整合各種類比電路、收發(fā)器、周邊及算法，從而開發(fā)出別具特色的新功能，創(chuàng)造不同于以往的駕駛感受。

汽車將駛向何方呢？智慧型手機(jī)等多種裝置都是具有連結(jié)能力的消費(fèi)性電子產(chǎn)品，并且這些裝置都可連接到云端，往后這類產(chǎn)品還會(huì)更多。與云端的連結(jié)可進(jìn)一步增強(qiáng)資訊的獲取和傳輸，實(shí)現(xiàn)巨量資料（Big Data）分析和即時(shí)資訊運(yùn)用，且資訊不是以“通用”回應(yīng)的形式傳輸，而是具有個(gè)性化，這是今后的主要發(fā)展趨勢(shì)。

駕駛者能夠選擇不同的表現(xiàn)形式、自己的喜好，以及其他人機(jī)接口（HMI）變化來設(shè)置“他們”的接口，這是一種客制化體驗(yàn)，駕駛者不但能夠設(shè)置希望展現(xiàn)的風(fēng)格，同時(shí)汽車也越來越能適應(yīng)環(huán)境，會(huì)根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)和云端資料提供預(yù)測(cè)性的建議。前面提到的特性更多的是針對(duì)用戶體驗(yàn)，而更高的安全性也是要優(yōu)先考慮的。

實(shí)現(xiàn)多模組整合　FPGA增進(jìn)系統(tǒng)布建彈性

復(fù)合式前向視覺和其他感測(cè)器資訊等預(yù)防性安全應(yīng)用，為防止碰撞、車道維持以及緊急煞車系統(tǒng)提供了穩(wěn)定且可靠的資訊。攝影機(jī)提供了四周視角資訊，警告駕駛者在交叉路口或者盲點(diǎn)范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)。這些增強(qiáng)功能不但提高了安全性，而且還可節(jié)省能源，例如消除后照鏡的風(fēng)阻效應(yīng)。汽車的基本功能仍然是讓人們從一個(gè)地方到另一個(gè)地方，但是往后人們的開車時(shí)光將會(huì)更輕松、愉快且具備更高效率，確保乘客得以安全到達(dá)目的地。

汽車中的電子零件越來越多，要滿足這些新出現(xiàn)的需求會(huì)遇到很多系統(tǒng)挑戰(zhàn)。以往是在系統(tǒng)層級(jí)，或者透過電子控制單元（ECU）來解決挑戰(zhàn)；未來系統(tǒng)整合以及透過網(wǎng)路共用資料將更為重要，這不僅僅是從智慧能力的角度出發(fā)，而且還須考量到成本甚至是重量等要求。

對(duì)于這些系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員而言，與建構(gòu)模組化特定應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（ASSP）或者功能固定的特定應(yīng)用積體電路（ASIC）相比，現(xiàn)場(chǎng)可編程閘陣列（FPGA）能夠提供非常獨(dú)特且靈活的解決方案。FPGA支援設(shè)計(jì)人員根據(jù)自己的特殊需求，可自由的在架構(gòu)中畫分中央處理器（CPU）和硬體加速功能，以平行的方式在架構(gòu)中放置關(guān)鍵處理單元，可以實(shí)現(xiàn)大傳輸量、低延時(shí)和確定性延時(shí)特性，非常適合對(duì)安全性、系統(tǒng)干預(yù)以及導(dǎo)航/自動(dòng)駕駛判斷等有要求的關(guān)鍵系統(tǒng)。

系統(tǒng)能夠靈活的實(shí)現(xiàn)，可以直接在需要的地方建構(gòu)功能安全（ISO 26262），而安全微控制器（MCU）只能監(jiān)控資料在芯片上的輸入輸出。對(duì)于FPGA，則可以在需要的任何地方放置內(nèi)置自測(cè)試（BIST）、診斷和檢查，甚至是備援功能。

整合也是實(shí)現(xiàn)更小、更輕、成本更低系統(tǒng)的關(guān)鍵因素。FPGA不僅僅是邏輯閘陣列，進(jìn)一步的研究顯示，它實(shí)現(xiàn)了處理器、收發(fā)器、周邊（例如，CAN控制器），甚至是類比模組的整合。在邏輯閘陣列部分，不僅有簡(jiǎn)單的邏輯閘，而且還包括了嵌入式記憶體和數(shù)位訊號(hào)處理器（DSP）模組。

上述整合具有兩方面的優(yōu)點(diǎn)，首先提供共用模組可協(xié)助設(shè)計(jì)人員節(jié)省時(shí)間，最佳化硬體的實(shí)現(xiàn)；其次，電路板上不再需要其他元件來實(shí)現(xiàn)這些功能，因此可節(jié)省空間、成本以及功率消耗。

與整合相關(guān)的是可擴(kuò)展性，F(xiàn)PGA一般具有“縱向移植”功能，通用硬體接腳布局可適應(yīng)于小型、中型和大型邏輯密度的元件。如此一來，在基本、中階和高階汽車中可以使用一個(gè)共用平臺(tái)，一片共用印刷電路板（PCB），然后由適當(dāng)容量的FPGA元件實(shí)現(xiàn)某款車型應(yīng)用所需要的特性。在某些情況下，一旦有需求，縱向移植還支援收發(fā)器等更多的特性。

FPGA實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的特殊功能，并使競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)突出。如果所有的系統(tǒng)都是由特殊的ASSP所構(gòu)成，系統(tǒng)的性能和特性將受到限制，所有系統(tǒng)彼此之間也會(huì)非常相似。采用FPGA，具備獨(dú)特的算法及其實(shí)現(xiàn)方法最為重要，也是系統(tǒng)性能的關(guān)鍵。因此，系統(tǒng)便能在競(jìng)爭(zhēng)者之中脫穎而出，完成其他系統(tǒng)所不具備的功能。

FPGA同時(shí)解決軟/硬體更新

最后，讓我們想像一下設(shè)計(jì)的生命周期，以及當(dāng)前需求的快速變化。人們購買汽車總是希望能夠使用五年，甚至是十年，因此，汽車電子設(shè)計(jì)要跟上趨勢(shì)所面臨的挑戰(zhàn)，在于如何保持系統(tǒng)處于最新狀態(tài)，并不斷更新實(shí)現(xiàn)最新安全功能和其他技術(shù)，包括那些由政府強(qiáng)制要求的功能。

更新軟體是一種方法，使用模組化設(shè)計(jì)，可以更換子系統(tǒng)模組。但軟體更新同時(shí)也具有限制，而更換硬體模組的成本會(huì)很高。利用FPGA的現(xiàn)場(chǎng)可程式化特性，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)軟體和硬體（邏輯）的更新。例如，可以透過云端服務(wù)，在“空中”實(shí)現(xiàn)這些更新，把系統(tǒng)更新到最新的狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)安全算法；或者增強(qiáng)功能，解鎖某些新特性，讓駕駛者享受更舒適的駕駛體驗(yàn)。在汽車系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA的遠(yuǎn)端更新特性和靈活性擁有諸多優(yōu)勢(shì)。

現(xiàn)代FPGA因擁有靈活性、可擴(kuò)展性以及高度整合特性，非常適合廣泛應(yīng)用在很多資訊娛樂和輔助駕駛系統(tǒng)中。其獨(dú)特的特性和功能將使最終系統(tǒng)具備特色，并可發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)更新的優(yōu)勢(shì)。