基于FPGA的汽車視頻和圖形控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

一個(gè)完整的FPGA圖形和視頻模塊如圖4所示。由于采用了FPGA圖形處理方案，因此物理尺寸較小，元器件數(shù)量也很少。該模塊的尺寸僅為70x50 mm，可以使用3.3V的單電源工作。

采用FPGA器件設(shè)計(jì)的車載圖形顯示方案減輕了ASSP和ASIC方案所面臨的問(wèn)題。FPGA方案使模塊設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)變得更加容易，可以提供集成不同IP模塊的靈活度，具體取決于系統(tǒng)的成本和功能需求。FPGA實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)的高集成度，從而減小了電路板面積，并減少了元器件數(shù)量。FPGA器件的長(zhǎng)壽命還保證了產(chǎn)品的長(zhǎng)壽命周期。絕大多數(shù)FPGA是現(xiàn)場(chǎng)可升級(jí)的(有些器件甚至可以在工作的同時(shí)進(jìn)行升級(jí))，因此可以方便地支持新標(biāo)準(zhǔn)和新功能。

用于FPGA的標(biāo)準(zhǔn)視頻和圖形IP提供了經(jīng)測(cè)試和經(jīng)驗(yàn)證的設(shè)計(jì)，它們能夠方便地集成進(jìn)圖形解決方案。利用打包的IP解決方案還能加速系統(tǒng)的研發(fā)，使工程師將精力集中于應(yīng)用開(kāi)發(fā)，而不是在低等級(jí)的接口和圖形引擎上。模塊化圖形IP內(nèi)核還允許設(shè)計(jì)在視頻控制器中包含客戶定制的圖形加速器。這樣，設(shè)計(jì)師就可以針對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)對(duì)圖形處理性能進(jìn)行特殊調(diào)整和優(yōu)化。

FPGA還提供了多功能性，以便包括最佳的總線和接口標(biāo)準(zhǔn)。這使得系統(tǒng)架構(gòu)中可以設(shè)計(jì)用于整個(gè)系統(tǒng)的最佳接口，而非僅僅圍繞圖形處理器接口或總線進(jìn)行設(shè)計(jì)。采用FPGA的設(shè)計(jì)可以幫助系統(tǒng)設(shè)計(jì)師通過(guò)系統(tǒng)接口來(lái)完成控制：整個(gè)設(shè)計(jì)可以通過(guò)優(yōu)化來(lái)支持實(shí)時(shí)控制和顯示系統(tǒng)，并且視頻流的處理不會(huì)影響系統(tǒng)性能。

此外，F(xiàn)PGA制造在相同的封裝尺寸內(nèi)支持密度移植，從而允許增加更多的邏輯來(lái)提升性能，或者減少邏輯容量來(lái)減少功能，這一過(guò)程不會(huì)影響PCB版圖。通過(guò)密度移植可以降低開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、維護(hù)和物流成本。

獲得AEC-Q100 Grade-2認(rèn)證的FPGA系列產(chǎn)品目前已能付運(yùn)，而且?guī)卓罹哂懈郊庸δ芎偷统杀镜钠骷矊⒃?008年初開(kāi)始供貨。最新的產(chǎn)品提供真正的DSP塊以及單裸片非易失性板上閃存，后者在掉電時(shí)用來(lái)可以存儲(chǔ)內(nèi)部存儲(chǔ)區(qū)中的內(nèi)容。過(guò)去，設(shè)計(jì)師覺(jué)得在汽車系統(tǒng)中采用FPGA成本太高，但如今FPGA成本已經(jīng)降低，功能也更強(qiáng)，使得FPGA的單片價(jià)格相對(duì)于其他圖形解決方案具有極高的競(jìng)爭(zhēng)力。

利用FPGA器件構(gòu)建視頻和圖形控制器還可以使設(shè)計(jì)師在其他應(yīng)用中提升圖形顯示技術(shù)。在汽車應(yīng)用中通過(guò)采用符合AEC-Q100 Grade-2標(biāo)準(zhǔn)的FPGA器件來(lái)代替與PC相關(guān)的圖形控制器后，產(chǎn)品壽命遠(yuǎn)比目前ASSP解決方案的2到3年要長(zhǎng)得多。