FPGA在汽车电子领域显身手

如今，汽车电子设计面临着安全性、空间限制与严格的温度差距范围以及不断变化的标准与协议的挑战。另外，未来汽车将融合通信、娱乐、导航等技术，功能将不断扩展，新车型将不断推出，上市时间、MCU过时的问题也成为汽车电子面临的挑战之一。Actel公司应用工程师戴梦麟先生认为，以往采用ASIC方案，产品开发时间长，并且需求量要很大，才具备成本效益。在这种情况下，FPGA(现场可编程门阵列)成为非常有前途取代ASIC的方案。 
 

　　中国单片机公共实验室主任吕京建表示，进入21世纪，汽车电子的核心技术进入了以数字技术为基础的网络计算平台时代,即数字汽车时代。数字汽车时代的一个特征使得汽车电子产品需要大量的可重构，因而可能来不及做ASIC，标准、协议就又变了，因此FPGA会得到更大的发展。如今，一个30万至60万系统门阵可实现一个8位嵌入式系统，而100万以上系统门阵则可实现一个16位与DSP或一个32位嵌入式系统。 

　　有分析师预测，汽车FPGA市场总额将从2002年的800万美元，增至2004年的5000万美元，2006年将达到1.22亿美元。 

　　新产品推陈出新适应FPGA新要求 

　　根据这种需求，在FPGA领域处于领先地位的赛灵思公司日前发表了专门面向汽车的FPGA新产品系列“Xilinx Automotive(XA)”。赛灵思推出XA系列的目的是替代目前汽车上配备的门阵列、微控制器、DSP、ASSP等。赛灵思相关负责人说：“在LSI的性能方面，现有的DSP已经无法满足远程通信等应用领域对音频及图像处理性能的要求。而在专用电路上设计有乘法器的FPGA则可以提供高于现有DSP的处理性能。”XA系列中可配备赛灵思及其合作伙伴提供的各种车载IP内核。 

　　Actel公司推出了Flash FPGA和反熔丝FPGA。戴梦麟介绍，Flash FPGA有非挥发性，掉电时内容还能保存，另外还能同步编程。并且，Flash FPGA抗辐射，其安全性非常高，在设计完成后，不能随便加载其他软件。Flash FPGA是单芯片架构，它可把分立的元件整合，从而进一步减少电路板面积，降低功耗。它是最具成本优势和高可靠性的FPGA解决方案。反熔丝FPGA只有FPGA整个面积的1/12，面积少，电容就少，功耗就低，速度也就越快。Actel的Flash FPGA和反熔丝FPGA产品提供的温度范围为-40℃至+125℃。此外，Actel还提供广泛的IP支持，提供30多款内核，包括新的iLIN和iCAN内核。 

　　提供平台解决软硬件协同设计 

　　汽车电子向FPGA过渡成为必然的趋势，但汽车电子向FPGA过渡的同时也带来一些问题，如软硬件的协同设计问题。 

　　奥腾公司上海代表处高级技术支持工程师张春生介绍说，目前在市场上FPGA设计工具基本上都是单芯片，但FPGA硬件设计工具与嵌入式软件工具是分开的，没有集成在一起，面临着文件的转换与传输问题。另外，某些方案受限于特定的供应商，选择一家的FPGA芯片时，如在设计过程中转向另一家的FPGA芯片，设计者就需重新学习新的设计软件，这给产品上市时间造成很大的压力。针对这些问题，奥腾公司开发了新的FPGA设计工具Nexar2004，它融合了元件与系统级设计技术，为基于FPGA的嵌入式系统开发提供完整的、或进行动态设计的综合开发环境。它可进行快速的FPGA片上系统开发，将软硬件的开发集成在一个平台上。另外它支持多种体系的FPGA结构，这为FPGA设计时带来很大的灵活性。 

    Nexar库里包含IP核和软的处理器内核，它能够在FPGA上实现带处理器的大规模组合逻辑，容易实现多核设计。 

    Altera公司高级产品行销经理PaulEkas先生介绍，Altera公司提供的系统集成工具SOPC Builder使得设计工程师从可用的IP列表中选择合适的IP模块，通过这种方式自动创建并整合FPGA协处理器和控制处理器的硬件与软件架构。SOPC Builder可以满足FPGA快速发展的性能要求，并适应FPGA不断增强在复杂系统实现中应用的能力。