智能電網(wǎng)的三階段

　　集成了數(shù)據(jù)通信、本地服務和視頻娛樂功能的高端汽車信息娛樂系統(tǒng)需要高性能的可編程處理技術支持，將FPGA協(xié)處理器整合進主流汽車信息通訊系統(tǒng)架構是最理想的解決方案。本文提出了汽車娛樂系統(tǒng)的要求，討論了主流系統(tǒng)架構，并介紹如何將FPGA協(xié)處理器整合進硬件和軟件架構以滿足高性能處理要求、靈活性要求及降低成本的目標。

　　娛樂電子正成為豪華汽車之間差異化的主要方面，因而推動了其性能和功能的快速發(fā)展。如何折衷考慮性能、成本和靈活性要求是設計工程師面臨的挑戰(zhàn)。高端應用包括衛(wèi)星收音機、后座娛樂、導航、各種類型的音頻回放、語音合成和識別，以及其它新的應用。

　　汽車娛樂系統(tǒng)用的核心技術與傳統(tǒng)的汽車應用有本質的區(qū)別。與汽車電子的其它領域不同，這些娛樂應用是天天要用的，需求也不斷在發(fā)生變化。另外，過時的娛樂系統(tǒng)將成為新車銷售的主要障礙，并且會影響汽車轉售價格和出租價格。

　　傳統(tǒng)的汽車電子為具有較長產(chǎn)品壽命、更寬溫度范圍和低成本要求的全面標準化推動，車載娛樂系統(tǒng)基本上也要滿足這些要求。設計工程師不但需要設計長壽命的系統(tǒng)，并且要能適應系統(tǒng)功能的快速發(fā)展。這些要求需要很強的靈活性和性能，這是以傳統(tǒng)的特定應用標準產(chǎn)品（ASSP）為基礎的系統(tǒng)架構所不能提供的。

　　現(xiàn)在設計的車載娛樂系統(tǒng)的基本架構能夠支持平板顯示器，通過圖形化的人機界面可以顯示動態(tài)地圖和汽車信息。這些架構周邊有高度標準化的微控制器、各種標準接口以及支持低端圖形處理的簡單硬件加速器。這種架構能夠以非常低的成本滿足汽車市場的中等級娛樂系統(tǒng)要求，也能擴展到高端應用以適合頂級豪華汽車市場要求，視頻圖像處理和通信是典型的頂級應用例子。支持這些應用的各種標準包括視頻的MPEG2、MPEG4和H.26？，以及通信的GSM/EDGE、WCDMA、1XEVDO、衛(wèi)星收音機、衛(wèi)星電視、數(shù)字視頻廣播和WiFi，這些標準都依賴于不斷發(fā)展的多種信號處理算法，這些算法需要特別高的可編程處理性能。

　　目前有三種半導體技術可用于實現(xiàn)這些高度復雜的算法，這三種技術分別是可編程數(shù)字信號處理器（DSP）、ASSP和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）。DSP是一種高性能可編程處理器，專門設計用于信號處理，DSP處理器靈活性高、功耗低、性價比也較高，但沒有硬件加速功能，不能提供當今高級圖像處理和無線通信算法所需的計算能力；通常內(nèi)含DSP處理器的ASSP能夠為簡單視頻或通信標準提供優(yōu)化解決方案，但不能被編程以適應不同的標準；而FPGA不僅具有很高的處理性能，而且可編程，因此可以滿足多種應用和標準要求。與其它二種技術不同，F(xiàn)PGA的靈活性和性能可以滿足所有潛在算法的要求。

　　上文提到的信息通訊基本架構需要額外的處理芯片來處理高端應用，這些芯片一般是ASIC和ASSP，它們通過存儲器或視頻處理總線與處理器集成，從而成為特定應用協(xié)處理器。用FPGA替換這種特定應用硬件是一種非常好的方法，將FPGA和處理器集成在一起的應用稱為FPGA協(xié)處理。FPGA的這種使用方式能夠根據(jù)要求將新的特定應用加速器下載到FPGA中，從而協(xié)助完成任何高性能應用。這一概念被廣泛應用于高級軍事多標準無線電設備，通常稱為軟件無線電（SDR）技術。采用SDR技術，通過簡單的按鍵就可以使一個無線電設備自動適應不同的無線電標準，這不僅有助于設備適應于未來的應用，也能減少執(zhí)行不同任務時空閑的定制處理器的數(shù)量。這種軟件無線電技術也可以用于車載通信和視頻應用。

　　FPGA在視頻處理和無線連接方面的靈活性還能節(jié)約設備成本，增加系統(tǒng)的價值。目前的基本架構需要ASSP才能支持每個新的視頻編解碼或無線標準。用一個FPGA替代多個ASSP可以減少汽車使用壽命期間必須配置和維護的次數(shù)。擴展車載娛樂系統(tǒng)的基本架構，使其包含F(xiàn)PGA就可以提供可編程的單一高端平臺，從而涵蓋更寬范圍的視頻和無線標準和性能。這種方法同樣適合高級汽車娛樂系統(tǒng)架構使用。

　　Delphi Delco電子系統(tǒng)公司發(fā)布了先進的汽車娛樂系統(tǒng)架構范例。該平臺采用了一個標準的SH-4微處理器和一個日立的HD6？404“Amanda”ASIC器件，提供了80%中級汽車市場所需的基本功能。該系統(tǒng)提供了一個帶標準API層的通用控制處理器，可以對硬件外設和協(xié)處理器進行抽象。ASIC提供基本的外圍器件功能和一體化的圖形處理器，這種圖形處理器可以支持交互圖形和擴展功能，但不能提供視頻編解碼或其它DSP功能。該系統(tǒng)提供了所有娛樂設備所需的基本功能，但仍需要額外的ASIC或ASSP才能完成視頻編解碼和無線通信。