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利用FPGA实现低成本汽车多总线桥接

来源:电子产品世界/Lattice Semiconductor Corp. Trien Doan?? 2005年09月28日 ?? 收藏0

?????? 汽车中的电子单元持续快速增长,因此对比一下汽车电子发展和消费类电子便携式产品的发展会有很大启发。今天的消费者希望在汽车中获得手持便携式电子设备所提供的方便与舒适性。汽车电子将不再专门用于引擎管理系统或车身控制,而是扩展应用到新的领域,如信息娱乐、通信以及司机/乘客辅助系统。

?????? 设计人员面临的一个严峻设计挑战是必须保证汽车寿命与车内电子设备的寿命相匹配,这样才能避免由于技术过时和设备淘汰而增加额外的成本。从8轨唱片播放机到音频磁带播放机,再到CD播放机和MP3播放机,如此快速的发展提醒汽车设计师车内电子设备的生命周期相对短得多。不断出现的新兴汽车标准以及标准本身的不断变化进一步导致选择标准时必须考虑到其寿命、灵活性以及被接受的广泛程度。目前使用的一些标准包括本地互连网络(LIN)、控制区域网络(CAN)、面向媒体的系统传输(MOST)以及蓝牙等。

?????? 汽车电子部件设

计人员面临的其它挑战还包括满足低成本目标、扩展温度范围以及小型化要求。可编程逻辑器件(PLD)在过去10多年时间里获得了长足的发展,提供了更高的性能、更低的功耗、工作温度范围更宽、外形更小且成本更低,因此PLD对于汽车设计人员越来越具吸引力。

?????? 根据业界市场研究公司Gartner Dataquest(2003年11月)的报告,全球汽车电子应用市场2003年约为7320万美元,预计2004年会达到7790万美元,2005年将达到8530万美元。主要的汽车电子系统包括GPS导航系统、引擎控制单元和数字立体声音频系统。

?????? 可编程逻辑器件的优点

?????? 由于PLD可重编程的灵活特点,因此特别适合各种变化。通过对PLD进行重新编程,可以快速实现新版标准,甚至在现场部署后仍可进行。重新编程工作在现有系统中即可完成,不必对PLD进行物理拆卸。这一过程被称为在系统可编程能力(ISP),通过标准编程协议(如IEEE1149.1 JTAG)就可以完成。设计人员可以象调整引擎那样对车内电子进行升级。实际上,未来汽车电子升级可能会变得象定期的程序维护一样平常。

?????? 当然,汽车型号众多,从经济型到标准型,还有豪华型。因此,根据汽车的类型,车内电子设备也有不同。而且,认识到PLD的可重编程能力和灵活性优点,汽车设计师可以在同样的平台上提供从标准到豪华的不同特性组合。这也可以解释为什么通常不考虑使用专用集成电路(ASIC),尽管ASIC在大批量时具有成本更低的优势。实际上,高昂的NRE成本以及ASIC桥接的不灵活性使得ASIC被从可行的解决方案中排除出去。

?????? 桥接功能

?????? 微处理器或微控制器是汽车电子系统的核心。现场可编程门阵列(FPGA)PLD器件是实现不同汽车总线标准与微处理器或微控制器接口桥接的极好选择。下面两个例子能够以低成本灵活地实现两种流行的汽车总线协议(LIN和MOST)与微处理器或微控制器接口之间的功能桥接。这些应用成功的关键是FPGA的灵活架构和可重编程能力使得可容易地实现与多种微处理器或微控制器的接口,从而为设计人员提供最大的灵活性。要实现新的要求,或者对现有设计进行修改,不需要更改元器件,只需要简单地对FPGA进行重新编程就可以了。

?????? 现在已经有针对汽车总线标准(如LIN和CAN)的知识产权(IP)内核。LIN是一种低成本单线(12V总线)串行通信协议,基于通用串行通信接口(UART)数据格式和旨在满足汽车中分布式电子系统应用要求的单主控设备/多从属设备概念。这一低成本网络系统旨在连接通信要求相对较低的分布式结点,而不是要代替CAN等高性能网络。LIN主要针对使用智能传感器、调节器或照明设备的汽车应用。这些单元可容易地连接到汽车网络供所有其它类型的诊断和服务访问使用。


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