智能車(chē)載信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　微軟利用了FPGA技術(shù)的靈活性和高集成度能力。該平臺(tái)使用了一個(gè)Spartan-3 XC3S400
FPGA，用于實(shí)現(xiàn)多個(gè)獨(dú)立的目的，如GSM電話(huà)接口、車(chē)輛接口(CAN控制器和K-線(xiàn)路)以及復(fù)雜的音頻信號(hào)調(diào)節(jié)和路由功能(如圖2所示)。

　　FPGA提供的高集成度也具有在一個(gè)器件內(nèi)包含多種總線(xiàn)、接口和時(shí)鐘的優(yōu)點(diǎn)，從而使利用EMI的設(shè)計(jì)容易管理。此外，減少組件數(shù)量和電路板空間將降低生產(chǎn)成本，實(shí)現(xiàn)更高的制造質(zhì)量，在任何汽車(chē)設(shè)計(jì)中這些都是重要的因素。

　　在了解了車(chē)輛開(kāi)發(fā)的實(shí)質(zhì)和目前已有的眾多不同的車(chē)輛接口，微軟有意設(shè)計(jì)了一個(gè)靈活的解決方案，可允許對(duì)后端車(chē)輛接口進(jìn)行快速修改而不影響下層架構(gòu)和系統(tǒng)性能。例如，在未來(lái)將有可能調(diào)節(jié)FPGA解決方案，使之能滿(mǎn)足帶有諸如MOST、IDB-1394或其它數(shù)字車(chē)輛網(wǎng)絡(luò)等汽車(chē)總線(xiàn)的最終應(yīng)用的需求。

語(yǔ)音識(shí)別系統(tǒng)
　　微軟車(chē)載信息處理平臺(tái)的核心是語(yǔ)音識(shí)別(VR)系統(tǒng)。任何VR系統(tǒng)中的音頻信號(hào)路徑都是模擬偏置/濾波、數(shù)字化和數(shù)字濾波，最后才將信號(hào)送到VR引擎進(jìn)行語(yǔ)音處理。

　　在此路徑中，存在多個(gè)多余噪聲進(jìn)入系統(tǒng)(包括電氣平臺(tái)上和汽車(chē)環(huán)境內(nèi)，甚至在這些電子裝置之前)的機(jī)會(huì)。產(chǎn)品開(kāi)發(fā)者和汽車(chē)制造商都必須確保話(huà)筒位置和類(lèi)型能正確地適用于應(yīng)用和環(huán)境。

　　在完美的情況下，VR系統(tǒng)將接收到干凈、連續(xù)的語(yǔ)音信號(hào)--但鑒于汽車(chē)環(huán)境的動(dòng)態(tài)本質(zhì)，設(shè)計(jì)可接受的語(yǔ)音識(shí)別并不是一件容易的事。諸如車(chē)速、車(chē)窗狀態(tài)(開(kāi)/關(guān))、道路噪聲以及天氣狀況(雨/風(fēng))等因素將進(jìn)一步惡化本來(lái)已很難解決的VR系統(tǒng)問(wèn)題，如語(yǔ)言、口音和性別等。這些附加的因素增強(qiáng)了在信號(hào)到達(dá)VR引擎之前采用高適應(yīng)性數(shù)字濾波算法對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理的重要性。

　　微軟選擇了用硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)這種信號(hào)預(yù)處理功能，并采用了賽靈思的并行DSP處理。Spartan-3
FPGA具有多達(dá)104個(gè)嵌入式18位乘法器，特別適合用于在一個(gè)低成本器件中實(shí)現(xiàn)緊湊DSP結(jié)構(gòu)，如MAC引擎、分布式算術(shù)FIR濾波器以及全并行FIR濾波器。

　　微軟還將處理器密集型軟件濾波任務(wù)卸載到硬件中來(lái)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)然，這種預(yù)處理也可以用ASSP來(lái)實(shí)現(xiàn)，如專(zhuān)用DSP芯片。但這樣做就會(huì)失去通過(guò)該平臺(tái)其它部分的高度集成所獲得的好處。

　　車(chē)載信息系統(tǒng)與VR的結(jié)合可以實(shí)現(xiàn)專(zhuān)門(mén)適用于某些類(lèi)型的用戶(hù)和環(huán)境(如語(yǔ)言：英語(yǔ)；口音：蘇格蘭；性別：女)的可適應(yīng)和可升級(jí)的VR引擎和DSP濾波器。

　　在設(shè)計(jì)汽車(chē)產(chǎn)品(特別是車(chē)輛的信息娛樂(lè)部分)時(shí)留有充分備用資源以適應(yīng)新的和意外的未來(lái)升級(jí)的重要性同樣適用于FPGA?，F(xiàn)在對(duì)汽車(chē)OEM廠商來(lái)說(shuō)越來(lái)越清楚的是，采用靈活和可伸縮固件的架構(gòu)在未來(lái)平臺(tái)中是必需的。

　　雖然目前的微軟平臺(tái)中沒(méi)有實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)協(xié)處理器，但可以很容易地通過(guò)添加軟處理器來(lái)實(shí)現(xiàn)。就像在微軟的設(shè)計(jì)中把DSP處理負(fù)荷從主處理器上卸載一樣，也可以使用嵌入式處理器(如Xilinx
32位MicroBlaze軟處理器或8位PicoBlaze微控制器)從主系統(tǒng)處理器上卸載一些處理負(fù)荷。
用于汽車(chē)應(yīng)用的FPGA
　　近年來(lái)車(chē)載電子設(shè)備出現(xiàn)了巨大的增長(zhǎng)，不僅傳統(tǒng)的車(chē)身控制和發(fā)動(dòng)機(jī)管理方面，還包括駕駛員輔助系統(tǒng)和車(chē)載信息系統(tǒng)應(yīng)用等新的領(lǐng)域。IEEE最近公布的數(shù)字顯示，汽車(chē)電子年增長(zhǎng)率為16%，并預(yù)計(jì)到2005年在一個(gè)中型汽車(chē)內(nèi)電子設(shè)備的成本將占到總成本的25%。

　　車(chē)載信息系統(tǒng)顯示出更像消費(fèi)產(chǎn)品的一些特性--上市時(shí)間快，在市時(shí)間短，標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議不斷變化。這些問(wèn)題將影響工程師們進(jìn)行設(shè)計(jì)和選擇所需硬件以快速創(chuàng)建、重復(fù)和支持未來(lái)升級(jí)的方法。