在曩昔十年里，跟着智能手机及其运用生态体系的不断开展，轿车电子范畴中移动相关运用的立异技能也深受其影响。轿车制作商现已开端将用于智能手机的相同处理器渠道运用到新一代轿车中，使得驾驭体会获得了质的前进的一起让轿车变得愈加安全和廉价。除此之外，轿车制作商还期望可以充分利用当今移动工业规模化和运用支撑的优势。尽管许多处理器制作商现在可以供给轿车级移动渠道，但处理器仍然是依照智能手机的思路规划的。在许多事例中，这样的渠道需求进行必定的调整以满意轿车制作商的需求。而运用FPGA可以快速完成低本钱桥接处理方案，使得现有渠道可以完美运用于轿车范畴。
每逢规划工程师试着将现有渠道运用于全新范畴时总会面对许多应战。轿车职业也不破例。FPGA桥接处理方案可以处理许多问题。
轿车渠道常见的应战
依据体系规划、详细的理念和需求，轿车制作商或许需求多个部件来完成适宜的处理方案。莱迪思半导体供给的多款FPGA可以完成各类满意上述要求的处理方案。
·CrossLink™器材 – 低功耗、低本钱的传感器和摄像头接口桥接处理方案，可用于对来自多个摄像头接口(视觉或雷达)的数据进行聚合以及多路复用，然后发送至SoC。
·ECP5™ – 优异、全面的轿车运用桥接芯片。ECP5是一款低功耗、低本钱的器材，运用SERDES通过以太网或光纤便利地衔接设备。DSP块可以完成传感器数据的预处理和后处理，或是将视频数据转化为各种规范显现格局。
·MachXO™ – 具有最高每LUT I/O数量的小尺度FPGA，可以很便利扩展I/O以及完成视频数据的简略转化。
以下是桥接处理方案在特定范畴中的运用。
嵌入式视觉
尽管嵌入式视觉听起来有点科幻的感觉，但实际上它是当今最激动人心的运用开展趋势之一。 望文生义，它是指机器检查和搜集周围环境视觉数据的才能。该技能使制得造商可以完成可以“看见”的机器和轿车，可以感知的传感器以及可以自主做出告诉决议计划的核算机。
嵌入式视觉体系搜集的数据可以协助机器学习技能变得愈加智能，才能更强。人机界面(HMI)支撑机器完成更智能的操作和操控，一起机器反应信息以协助决议计划。核算机视觉的一个重点是在方针辨认和立体视觉运用中运用多维图画来丈量间隔和深度。运用传感器交融技能，这些体系可以将来自不同传感器的数据组合成有意义、有用的信息进行处理。一起，这些体系可以通过高速衔接进行安全的通讯，然后完成才智城市、智能工厂和智能轿车。
莱迪思的多款可编程产品可供给协处理、桥接和互连处理方案，为网络边际运用完成智能功用。FPGA的灵活性有助于加快产品上市进程、下降本钱和功耗并最大极限地减缩工业和轿车级设备的尺度。
高档驾驭辅佐体系(ADAS)俯瞰全景视界
现代处理器一般只需2个摄像头接口，可是许多ADAS体系需求至少4个接口，在某些情况下乃至需求多达8个摄像头来准确感知轿车周围情况。规划工程师面对的另一个应战是怎么处理这些摄像头搜集的图画数据。这些数据需求一般需求一个大尺度ISP(图画信号处理器)衔接到处理器。莱迪思ECP5 FPGA专为完成并行处理而规划，可加快处理进程。该器材供给许多的I / O，可以轻松地衔接多个摄像头。此外，它们的协处理才能可以前进处理器的功率。
ECP5可以衔接多个摄像头并履行根本或高档图画处理使命，为处理器供给质量最高的图画以便进行决议计划。现代轿车的俯瞰全景摄像头以及前视和后视侧视体系便是一个实例。俯瞰全景体系可以完成从轿车上方20英尺往下仰望的全景视界。这是通过将4个(或更多)广角(FoV)摄像头的数据拼接在一起来完成的。ECP5可以聚合一切摄像头输入，将图画拼接在一起，进行鱼眼校对(这是FoV广角镜头导致的)，履行白平衡，运用HDR最大化图画质量等操作，然后将质量到达最佳情况的图画发送至处理器。
在上述运用中，一片ECP5器材即可代替多个摄像头接口有限的处理器。这样就为规划工程师供给了下降体系本钱和功耗的途径。
在规划上述类型的体系时有必要将以下要素归入考虑规模之内：
·所需的视频通道数和分辨率
·快速和安稳牢靠的传输
·预处理图画以下降主ADAS处理器的负载
视频通道和分辨率
莱迪思CrossLink器材使得规划工程师可以聚合多个图画传感器的数据，并通过单个CSI-2接口将数据传输到运用处理器。CrossLink的尺度很小，可以放在传感器邻近以前进规划灵活性。
莱迪思还为CrossLink器材供给了多款现成的IP，可完成MIPI D-PHY和其他摄像头或显现屏接口规范之间的桥接和聚合。这样规划工程师就可以运用带有OpenLDI、CMOS、LVDS等传统接口以及现代MIPI CSI-2或DSI接口的摄像头或显现屏。
DisplayPort是另一个在轿车职业越来越受欢迎的敞开规范。因为自带嵌入式时钟，所需的通道数量削减，它的电磁搅扰(EMI)也更低。它运用微包协议，可轻松扩展以支撑更高的分辨率和更长的间隔。运用ECP5供给的专用SERDES通道，DisplayPort(DP)或嵌入式DisplayPort(eDP)可以用于完成外表体系、外表板/导航显现屏、后座文娱体系等运用。
结合莱迪思轿车级MHL/HDMI ASSP处理方案，可轻松完成到智能手机和平板电脑等现代智能设备的衔接运用。
适用于在智能设备与轿车之间完成互连的莱迪思MHL/ HDMI ASSP
车内的数据传输
当轿车中有许多传感器需求办理时，点到点布线的杂乱程度和本钱就会大大前进。将多个传感器衔接到坐落轿车后部的ECP5，可以运用单根电缆将数据快速高效地发送到轿车前部，然后下降分量和本钱，并简化修理作业。
ECP5的3.2Gbps SERDES为许多网络和传输运用供给强有力的支撑。该器材可用于驱动车载网络，如BroadR-Reach或以太网，用于衔接PHY芯片或搜集用于车内的传感器数据。ECP5还支撑仿真CSI-2接口，可用于衔接多个摄像头或雷达设备。
运用ECP5完成车内传感器聚合以及网络衔接
视频预处理
ECP5也可用于预处理视频。跟着轿车职业开端选用移动处理器，规划工程师不得不面对各种新的接口。举个比如，尽管手机处理器一般具有衔接显现屏的单个DSI输出，但轿车商场上的干流显现屏都运用LVDS。FPGA可以完成不同分辨率的视频信号的预处理和不同接口之间的桥接。ECP5可用于构建运用处理器DSI或FPD-Link输出与大多数轿车显现屏LVDS输入之间的视频桥接处理方案。此外，ECP5还可用于车载信息文娱运用，将一路视频输出分割为两路用于后座显现屏的输出，或依照特定视频分辨率要求对单个视频输出进行裁剪和格局化。
带有雷达/激光雷达的高档驾驭辅佐体系
雷达和激光雷达不只适用于主动驾驭轿车，还可以作为驾驭辅佐工具。详细来说便是用于检测风险方针和条件，让轿车告诉驾驭员或许在必要时主动采纳措施以维护乘客的安全。尽管这些体系仍在开展之中，但可以预见未来的轿车将不只限于对摄像头接收到的图画进行图画信号处理，还将选用根据雷达的挨近传感器和根据激光雷达的地势传感器。雷达和激光雷达体系充分利用了高速MIPI接口，并运用CSI-2输出数据。将上述情况与处理器的资源归纳考虑之后，规划工程师将再一次面对MIPI CSI-2接口数量有限或接口类型不同的应战。轿车级CrossLink器材可用于聚合来自多个传感器的数据，或许简略地用作桥接处理方案，将CSI-2数据转化为运用处理器接口可以承受的格局。
举个比如，许多现代的77 GHz雷达运用CSI-2与ADAS MCU进行互连。运用下方图示的拓扑结构，ADAS体系可以通过多个CrossLink桥衔接到多个雷达设备来搜集轿车周围一切方向上的数据，并将数据通过并行接口发送至运用处理器。
ADAS体系中CrossLink用于雷达的桥接运用
ADAS还需求贵重的图画信号处理(ISP)资源来辨认目标或专心于特定目标而不是一般图画。跟着用于决议计划的机器学习算法不断开展，轿车的主动化程度也越来越高，FPGA可为规划工程师供给所需的灵活性。当决议计划权归于核算机时，它有必要决议怎么处理路途情况、路途上的目标，并在在任何情况下都要保证驾驭员的安全。
莱迪思ECP5具有来自Helion Vision，GmbH的全套HDR ISP，可用于前进拍照的图画质量。根据较高质量的图画，运用微处理器软核即可轻松完成方针辨认功用。
车载信息文娱体系(AIS)多屏视频显现
假如轿车制作商想要完成一套AIS体系为整辆轿车供给信息和文娱服务，这就需求支撑多个屏幕输出、一个后屏摄像头输入以及支撑移动设备的视频和数据输入。
移动处理器一般只能驱动一个DSI显现屏。而轿车范畴运用各类具有LVDS、DSI或DisplayPort等接口的显现屏。关于像LVDS这样的传统显现接口，ECP5可以将DSI转化为LVDS，并保证输出分辨率与显现屏兼容。ECP5还支撑DisplayPort(DP)和Embedded DisplayPort(eDP)接口的显现屏。关于不支撑DSI的处理器，CrossLink可以通过桥接来驱动DSI显现屏。规划工程师还可以运用MachXO器材支撑多个显现屏，而且运用HDMI轿车ASSP从移动设备输入视频。
客户运用实例研讨
莱迪思的客户运用ECP5 FPGA完成了相似的处理方案。客户的产品供给俯瞰全景视界处理方案，一起处理图画数据并供给硬件加快。该处理方案运用装置于车身上的4个摄像头(前、后和两边)。视频数据通过处理和无缝拼接可供给轿车周围的全景图画。
根据ECP5的盘绕式视界运用框图
如上图所示，一片ECP5即可代替多个ARM处理器完成的俯瞰全景视界功用。一切4个摄像头捕获的图画都通过处理与兼并，在ISP的协助下，如白平衡、鱼眼校对和除雾功用，可完成一整套的360度全景盘绕视界功用。这款处理方案可以在轿车制作阶段装置或作为后装商场产品增加。
每个摄像头供给720p模仿高清图画。终究的盘绕式全景视界处理方案的清晰度是1080p 60 fps。规划工程师运用一片低本钱、低功耗ECP5 FPGA代替了多个ARM处理器。一起需求一个低端ARM处理器进行初始校准和视频编码。
总结
在许多职业中，FPGA的灵活性已被证明对错常有价值的。在轿车商场，FPGA可以协助处理先进的文娱和安全体系与移动处理器之间的不匹配问题。这种商业模式具有显着的优势，让轿车制作商可以运用来自智能手机范畴通过许多商场验证的产品，并敏捷习惯轿车范畴不断改变的需求。
FPGA在其他范畴也能发挥作用。FPGA现已开端出现在电机操控等运用中，证明关于轿车职业也是有用的。可以必定的是，只需轿车的电子体系持续开展，ADAS等体系持续推进无人驾驭轿车前进，规划工程师就需求将更多的传感器集成到这些体系中。这将推进不断改变的商场对可以完成摄像头、传感器、视频和更高速衔接的FPGA的需求。
