曩昔十年来,车载网络架构变得越来越杂乱。尽管车载网络协议的数量有所削减,但实践布置的网络数量却有明显添加。这就提出了网络架构的可缩放性问题,而且要求为满意各种运用和网络的实践需要而优化半导体器材。
FPGA曾一度被认为是仅用于开发的解决方案,但现在其价位下降十分敏捷,使得许多问题方便的解决,乃至能以低于传统ASIC或ASSP解决方案的整体体系本钱投产。现在,面向轿车市场的各大FPGA供货商均现已过ISO-TS16949认证,使得可编程逻辑器材逐步成为轿车市场的干流技能。
车载网络电气架构
在曩昔十年间,许多专用的OEM轿车制作商的网络协议现已让坐落CAN、MOST 和 FlexRay等更为标准化的全球协议。因而,半导体供货商能够专注制作契合这些协议的器材,并使一级配件供货商竞赛愈加剧烈而且纷繁降价,一起也促进了轿车OEM制作商之间的模块互通性。可是,今日的轿车电气架构中仍有许多问题困扰着轿车OEM制作商和一级配件供货商。
工程师能够按几种不同方法区分和拟定网络战略。高端轿车最多可有七条不同网络总线一起运转。例如,一辆轿车能够有一条LIN回路用于后视镜、一条500Kbps的低速CAN回路用于座椅或车门操控等低端功用、一条1Mbps的高速CAN回路用于车身操控、另一条高速CAN回路用于驾驶员信息体系、一条10Mbps的FlexRay回路用来供给实时驾驶员辅佐数据,以及一条25Mbps的MOST回路用于在导航或后座文娱等多种信息文娱体系内部或之间传输操控和媒体流。
另一方面,等级低轿车能够只要一条LIN或CAN回路,令一切其他模块简直毫无交互操作地独立作业。不同OEM轿车制作商会以不同方法处理模块间通讯和轿车网络拓扑结构,而且每种车载渠道都不同,这使一级配件供货商难以开发既有正确接口又可重复运用的模块架构。包容模块的终究架构的不确定性正是FPGA的用武之地。
ASIC、ASSP和微操控器具有固定的硬件架构,其资源往往不是短少便是过剩,毫无灵敏性可言。FPGA的可编程性(以及可再编程性)便于增减片上通道(如CAN通道),而且答应重复运用IP。有了这种灵敏性,即可将针对网络接口的数量和类型优化过的解决方案敏捷制成模块。
网络协议的半导体完成
FPGA的利益不只在于接口数量与类型方面的可缩放性。对ASSP、ASIC和微操控器来说,其外设宏指令是用硬件完成的,因而天生就短少灵敏性。而在FPGA环境中,网络接口IP自身可依据所用IP进行优化。
例如,运用Xilinx LogiCORE CAN或FlexRay网络IP,用户能够灵敏地设置发送和接纳缓冲器的数量以及滤波器的数量。在传统硬件解决方案中,运用CAN操控器的工程师一般只要16、32和64个音讯缓冲器这三种装备挑选。依据体系功用的等级和FPGA外部的可用处理才能,Xilinx的可缩放MOST网络接口解决方案包含可装备成主操作或从操作的网络操控器IP以及异步采样速率转换器(ASRC)、数据路由器或许仿制维护用加密引擎等很多IP。
这种IP答应优化,既能装入低端解决方案中的较低密度器材,也能装入高端解决方案的较高密度器材,而且常常在模块的方针电路板上运用相同的封装外形。别的,关于各首要协议,业界已开宣布可完善解决方案的中间件仓库和驱动器。FPGA解决方案的这种可缩放性和通用性在传统轿车硬件解决方案中是底子不可能完成的。
各大FPGA供货商都有软微处理器,这些软微处理器能够在操控功用的架构中高效完成,而且其运转速度可与某些硬件中嵌入的微处理器比美。FPGA架构的另一大优势是能够经过运用乘法器或片上硬MAC中的并行DSP处理功用来卸载微处理器和分区上的处理使命,然后进步整体功能和吞吐量。
可编程逻辑器材已获得长足进步
可编程逻辑器材已获得长足进步,逐步成为轿车市场的干流技能。各种可编程逻辑器材在可靠性方面难分伯仲,而FPGA技能则能够完成可缩放的灵敏的集成,这在传统的ASIC、ASSP或微操控器架构中是不可能完成的。开发周期缩短,可编程逻辑器材供货商选用先进的工艺技能以及可编程器材必定带来的规模经济,这些均促进整体出产体系本钱得以下降。
跟着车载网络的要害IP和解决方案日趋老练以及FPGA架构的功能潜力逐步进步,可编程逻辑器材将在霸占车载电气架构开发中固有的某些工程难题方面发挥重要作用。