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采用FPGA协处理器优化汽车信息娱乐和信息通信系统(04-100)

—— 采用FPGA协处理器优化汽车信息娱乐和信息通信系统
作者:Cyclone和Stratix产品市场资深经理 Paul Ekas时间:2008-03-31来源:电子产品世界

  集成了数据通信,定位服务和视频娱乐的高端汽车信息娱乐系统需要高性能的可编程处理技术,其最佳实现方法是在主流汽车信息通信系统构架中集成协处理器。本文讲述的需求,讨论主流系统构架,以及协处理器是如何集成到软硬件体系中,以满足高性能处理、灵活性和降低成本的要求。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/80965.htm

  娱乐电子消费已经成为区分豪华轿车的标志之一,推动了汽车性能的快速发展,设计者必须在性能,成本和灵活性上进行综合考虑。高端应用包括卫星电话,后座娱乐,导航,各种音频回放,语音合成、识别以及其他新的应用。

  带动发展的核心技术同先前的汽车应用有显著的不同。不同于其他领域的汽车电子消费,这些娱乐应用要高度的可视化,并且需求变化很快。此外,过时的娱乐系统将是新车卖不动的主要原因,也是汽车转售和租赁的主要障碍。

  传统的汽车电子消费主要满足一般标准,例如长的换代周期,低成本和长期的温度要求。这些要求也是所需的。在汽车设计上,设计者面临长换代周期中经历系统性能快速发展的挑战,而不再是长换代周期中的小改进。新的需求使得系统结构必须具有灵活性和很好的性能表现,而这在基于专用标准产品(ASSP)的传统应用系统结构架中是无法实现的。

  现在的基本车内娱乐系统要求能够支持具有图形人性界面的平面显示系统,能够显示动态地图和汽车信息。这种系统围绕高度标准化的微处理器实现,周围是各种标准接口和支持低端图形处理的简单硬件加速设备。它虽然以非常低的成本满足了中等汽车娱乐系统的市场需求,但是可以扩展到顶级豪华轿车的高端应用上。顶级应用包括视频图像和通信。各种支持这些应用的标准(视频:MPEG2,MPEG4,H.264;通信:GSM/EDGE,WCDMA,1xEVDO,卫星电话,卫星电视,数字视频广播和WiFi)均基于多种信号处理算法。这些算法要求非常高的可编程处理能力。现在有三种半导体技术可以实现这些非常复杂的算法。

  这三种技术是可编程数字信号处理器(DSP),专用标准产品(ASSP)和现场可编程门阵列()。DSP为信号处理应用提供了性能很高的可编程处理器。DSP处理器非常灵活,功耗低,成本效能高,但是缺乏硬件加速能力,无法为现在的尖端图像处理和无线通信算法提供所需的计算功能。ASSP通常含有DSP处理器,为单个视频或通信标准提供较好的解决方案,但是不能通过编程来实现不同的标准要求。而FPGA同时具有很高的信号处理能力和可编程能力,能够满足很多标准和应用场合的要求。与其他两种技术不同,高性能、灵活的FPGA技术可以实现各种可能的算法。

  前面所讲的信息通信系统需要额外的处理芯片以满足高端应用。这些芯片一般是在存储器或视频处理总线上集成了处理器的ASIC和ASSP,成为专用协处理器。FPGA应用上的强大之处在于对这种专用硬件的替代。FPGA和处理器配合使用,一般称为FPGA协处理器。以这种方式使用FPGA可以使新的专用加速器按需求下载到FPGA里,应用于任何高性能场合中。在高级军事多标准无线电中,这种概念被广泛采用,称为软件无线电(SDR)。SDR系统中,一个简单的无线单元以“一键式”方式自动适应不同的无线标准,可以应用于面向未来的装备中。这种方式还减少了处理器的数量,这些处理器在系统执行不同任务时,往往处于空闲的状态。软件无线电技术可以应用于汽车市场的通信和视频领域。

  FPGA在视频处理和无线连接上的灵活性同样可以降低成本,提高系统价值。现在的基本构架需要为每个新的视频编解码器或者无线标准附加ASSP。以一个FPGA代替多个ASSP可以减少系统必须配置的各种体系结构,延长汽车的使用寿命。在基本车内娱乐系统构架中扩展使用FPGA可以使单个高端平台通过编程满足宽视频和无线标准的要求。这同样可以应用于高级汽车娱乐系统系统中。


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关键词: FPGA 汽车娱乐系统

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