MCUFPGA方案提升車載信息娛樂系統(tǒng)的靈活性

汽車工業(yè)蓬勃發(fā)展，車載信息娛樂系統(tǒng)已經(jīng)不再是豪華轎車的獨有設(shè)施，越來越多的中低端轎車開始擁有自己的信息娛樂系統(tǒng)。
然而，車載信息娛樂系統(tǒng)是一個高度集成的復(fù)雜系統(tǒng)，其中可以包括導(dǎo)航系統(tǒng)、影音系統(tǒng)、電話系統(tǒng)、空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，以及其他車內(nèi)外舒適設(shè)備的控制系統(tǒng)等，這些系統(tǒng)涉及的通訊網(wǎng)絡(luò)可以包括LINK_KEYWORD0、MOST、LIN、藍牙和其他無線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等。設(shè)計這樣一個復(fù)雜系統(tǒng)，不但要考慮系統(tǒng)的性能和成本，更要考慮設(shè)計的靈活性，以保持產(chǎn)品在快速變化的市場中的競爭力。
汽車電子系統(tǒng)要求溫度適應(yīng)范圍大、有利于生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和很長的設(shè)計壽命。車載信息娛樂系統(tǒng)是一個快速發(fā)展和適應(yīng)各種用戶的系統(tǒng)，如果既要保持一個設(shè)計具有長的壽命又要有高度的靈活性，那么這種設(shè)計在軟硬件，特別是在硬件方面要有很強的可擴展性。
一般來說，車載信息娛樂系統(tǒng)具有復(fù)雜的人機界面(按鍵和旋鈕)，帶一個可以顯示地圖、影像和汽車信息的液晶顯示器，有時還會是觸摸屏。這種系統(tǒng)一般以一個高性能MCU為中心，加上各種標(biāo)準(zhǔn)接口以及一個視頻加速器件。
DSP、ASSP和FPGA都可以用來實現(xiàn)多種接口和視頻處理。DSP專為信號處理而設(shè)計，具有靈活度高和功耗低的特點。然而，目前DSP的運算能力尚不能同時滿足更高的圖像處理和無線通訊的要求。ASSP通常為某個標(biāo)準(zhǔn)的圖像處理和無線通訊而設(shè)計，換言之，它不具有適應(yīng)多種標(biāo)準(zhǔn)的可編程性。FPGA同時具有高的運算能力和內(nèi)部邏輯的現(xiàn)場可編程性，它能夠適應(yīng)車載信息娛樂系統(tǒng)的靈活性。另外，F(xiàn)PGA的現(xiàn)場可編程性使之能夠代替很多原來要ASIC來實現(xiàn)的功能單元，這樣就給硬件設(shè)計帶來很大自由度。
應(yīng)用MCUFPGA的設(shè)計，軟件和外設(shè)硬件都可以在FPGA中變化，整個系統(tǒng)相當(dāng)于一個很容易進行升級的軟件，改變硬件就像改變軟件一樣簡單。這樣的系統(tǒng)可以滿足從低端到中高端汽車電子產(chǎn)品的設(shè)計、測試和生產(chǎn)的要求。所以，基于MCUFPGA的設(shè)計給車載信息娛樂系統(tǒng)帶來了很大的靈活性。
在確立了基本硬件框架之后，接著就要考慮基于這種框架的芯片的選擇。對于車載娛樂信息系統(tǒng)這樣一個復(fù)雜的人機交互系統(tǒng)，高性能和高安全的嵌入式實時操作系統(tǒng)是首選的軟件基礎(chǔ)。而該操作系統(tǒng)支持的芯片組將是MCU的主要候選者。目前，在汽車工業(yè)界普遍接受的組合是SH4(MCU)加上QNX(操作系統(tǒng))。
FPGA的選擇要相對容易一些，至少有Xilinx、Altera、Lattice、Actel和Quicklogic等五家公司的產(chǎn)品可以考慮。Xilinx和Altera是FPGA的行業(yè)領(lǐng)袖，他們的產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，有大量的標(biāo)準(zhǔn)庫可以采用。圖1的框圖是一個硬件的基本構(gòu)成示意圖。
考慮了硬件之后，軟件的架構(gòu)就變得明晰了。由于QNX支持POSIX規(guī)范，所以基于它編寫的模塊化的應(yīng)用程序和應(yīng)用開發(fā)庫具有良好的可移植性，這對支持同類軟件架構(gòu)的其他平臺的開發(fā)無疑是一件節(jié)約成本的好事。