FPGA在汽車電子領域顯身手

如今，汽車電子設計面臨著安全性、空間限制與嚴格的溫度差距范圍以及不斷變化的標準與協議的挑戰。另外，未來汽車將融合通信、娛樂、導航等技術，功能將不斷擴展，新車型將不斷推出，上市時間、MCU過時的問題也成為汽車電子面臨的挑戰之一。Actel公司應用工程師戴夢麟先生認為，以往采用ASIC方案，產品開發時間長，并且需求量要很大，才具備成本效益。在這種情況下，FPGA(現場可編程門陣列)成為非常有前途取代ASIC的方案。 
 

　　中國單片機公共實驗室主任呂京建表示，進入21世紀，汽車電子的核心技術進入了以數字技術為基礎的網絡計算平臺時代,即數字汽車時代。數字汽車時代的一個特征使得汽車電子產品需要大量的可重構，因而可能來不及做ASIC，標準、協議就又變了，因此FPGA會得到更大的發展。如今，一個30萬至60萬系統門陣可實現一個8位嵌入式系統，而100萬以上系統門陣則可實現一個16位與DSP或一個32位嵌入式系統。 

　　有分析師預測，汽車FPGA市場總額將從2002年的800萬美元，增至2004年的5000萬美元，2006年將達到1.22億美元。 

　　新產品推陳出新適應FPGA新要求 

　　根據這種需求，在FPGA領域處于領先地位的賽靈思公司日前發表了專門面向汽車的FPGA新產品系列“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。賽靈思相關負責人說：“在LSI的性能方面，現有的DSP已經無法滿足遠程通信等應用領域對音頻及圖像處理性能的要求。而在專用電路上設計有乘法器的FPGA則可以提供高于現有DSP的處理性能。”XA系列中可配備賽靈思及其合作伙伴提供的各種車載IP內核。 

　　Actel公司推出了Flash FPGA和反熔絲FPGA。戴夢麟介紹，Flash FPGA有非揮發性，掉電時內容還能保存，另外還能同步編程。并且，Flash FPGA抗輻射，其安全性非常高，在設計完成后，不能隨便加載其他軟件。Flash FPGA是單芯片架構，它可把分立的元件整合，從而進一步減少電路板面積，降低功耗。它是最具成本優勢和高可靠性的FPGA解決方案。反熔絲FPGA只有FPGA整個面積的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多款內核，包括新的iLIN和iCAN內核。 

　　提供平臺解決軟硬件協同設計 

　　汽車電子向FPGA過渡成為必然的趨勢，但汽車電子向FPGA過渡的同時也帶來一些問題，如軟硬件的協同設計問題。 

　　奧騰公司上海代表處高級技術支持工程師張春生介紹說，目前在市場上FPGA設計工具基本上都是單芯片，但FPGA硬件設計工具與嵌入式軟件工具是分開的，沒有集成在一起，面臨著文件的轉換與傳輸問題。另外，某些方案受限于特定的供應商，選擇一家的FPGA芯片時，如在設計過程中轉向另一家的FPGA芯片，設計者就需重新學習新的設計軟件，這給產品上市時間造成很大的壓力。針對這些問題，奧騰公司開發了新的FPGA設計工具Nexar2004，它融合了元件與系統級設計技術，為基于FPGA的嵌入式系統開發提供完整的、或進行動態設計的綜合開發環境。它可進行快速的FPGA片上系統開發，將軟硬件的開發集成在一個平臺上。另外它支持多種體系的FPGA結構，這為FPGA設計時帶來很大的靈活性。 

    Nexar庫里包含IP核和軟的處理器內核，它能夠在FPGA上實現帶處理器的大規模組合邏輯，容易實現多核設計。 

    Altera公司高級產品行銷經理PaulEkas先生介紹，Altera公司提供的系統集成工具SOPC Builder使得設計工程師從可用的IP列表中選擇合適的IP模塊，通過這種方式自動創建并整合FPGA協處理器和控制處理器的硬件與軟件架構。SOPC Builder可以滿足FPGA快速發展的性能要求，并適應FPGA不斷增強在復雜系統實現中應用的能力。