轿车文娱电子推进了功用和容量的快速开展，促进规划人员在功用、本钱和灵敏性上做出归纳考虑。与其他轿车电子范畴不同，多媒体图形运用高度可视化，其需求多变，在许多情况下乃至还没有树立规范。轿车规划人员需求一个能够供给最灵敏、功用最佳而本钱可控的处理计划。可编程逻辑，特别是现场可编程门阵列（FPGA）就是这样的处理计划。
在曾经，专用集成电路（ASIC）能够为制作商供给本钱效益较好的芯片计划，因而，轿车图形运用在半导体方面一般选用ASIC。可是，ASIC开发本钱不断攀升，下降批量价格、快速面市的要求以及功用杂乱性的进步或许会预示着轿车市场中ASIC操控年代的完毕。尖端轿车供货商正在寻觅一种最具本钱效益的规划渠道，其强壮的功用和灵敏功用够满意越来越杂乱的轿车数字体系的需求。
专用规范产品（ASSP）在轿车和消费类市场上是ASIC的一种代替计划。这类产品的首要优势在于低本钱。可是，ASSP具有隐含的本钱，如寻觅各种功用都适宜的ASSP，而不用添加外部逻辑、软件以及其他ASIC或许ASSP。并且，跟着需求的不断改变，在规划前期或许不需求ASSP，规划一旦投产之后，便不再选用ASSP。
FPGA能够明显缩短工程开发时刻，下降多芯片重复运用本钱，成为轿车图形运用中代替ASIC和ASSP的功用强壮而又灵敏的处理计划。ASSP或许会丢掉所需功用，ASIC则有跟着规划修正而有必要重制的危险，而FPGA在规划过程中，能够进行编程，并依据需求从头编程，完成更快速的原型规划，加快产品面市。假如需求改变，即使是器材已经在车辆中投入运用了，FPGA也能够现场进行更新。FPGA不存在预先的ASIC流片（NRE）本钱以及最小订货量问题，也不存在ASSP相关的潜在本钱问题，它是体系规划最具本钱效益的挑选。并且，FPGA在通用硬件渠道上能够重复运用的才能显得十分重要，使规划人员能够生成不同的体系，凭仗一个根本规划便能够支撑多种功用，然后下降制作本钱。
FPGA参阅规划推进轿车图形技能
信息文娱运用要求越来越杂乱的图形处理才能。这种处理能够在高端处理器和DSP中完成，但价值是极高的本钱、杂乱度和功耗。能够在体系中参加FPGA来下降图形体系的总本钱、杂乱度，以及功用需求。图1所示为一个规范的图形参阅规划，该规划承载视频输入，掩盖LCD屏幕上显现的其他图画。
图1: 选用FPGA和主机处理器的轿车图形操控体系
该参阅规划在Altera Cyclone™ FPGA中完成了一个视频输入模块和LCD图形操控器，展现了轿车市场需求的低本钱运用中，FPGA所具有的强壮功用和灵敏性。参阅规划运行在Altera Nios II嵌入式处理器开发板上，并参加了用于完成相机/视频输入、输出显现驱动电路的模块。
视频输入模块包含一个前端相机接口和用于颜色空间转化、调整和缩放的IP，以及视频存储器接口。LCD显现接口包含操控不同层之间以及图象之间半通明作用的IP功用。这些输入和输出操控模块是Altera SOPC Builder体系的组成部分，该体系用于将一切IP模块进行无缝衔接。OpenGL-E图形库子集运行在主机CPU中。该库供给处理和表征位图、帧缓冲拜访和图形基元绘图的一切功用。
因为进行透视操作、旋转、制作直线和多边形、纹路操作以及类似的使命时，这些扩展图形运用会占用很多的核算，因而，或许会需求一个功用十分强壮的主机CPU来完成OpenGL图形库。FPGA可做为一个协处理器架构，卸载主机CPU中一般消耗很多CPU功用的算法功用。
图2: 带有硬件加快协处理器的图形操控体系
图2显现了在参阅规划体系中参加图形加快协处理器的实例。该协处理器可承载多种算法，如：
●直接blit、拉伸blit、通明、双线性滤波、每象素alpha、上色、抗锯齿处理等位块图画传送（BLIT）操作
●恣意宽度直线制作、圆角、截角、alpha梯度、图画边际含糊（含糊化）
●三角形、四边形等多边形制作、alpha梯度、图画边际含糊（含糊化）
●圆、椭圆和二次曲线截面制作
●生成二次和三次Bézier曲线
参加协处理器后，对主机CPU的CPU要求会明显下降。当然会运用更多的FPGA资源，可是体系规划人员能够自由挑选在硬件中选用何种算法，详细在软件中选用哪种以优化大部分要害体系要求（速度、功耗、本钱等）。
咱们能够进一步延伸该卸载典范，选用FPGA中完成的处理器将其他处理使命放在FPGA中。这样还具有削减体系元件和外部主机CPU的长处。图3显现了如安在FPGA中选用Nios II处理器完成其他软件操控使命（如抗锯齿处理和OpenGL兼容等）的图形参阅规划。
图3: 在FPGA中完成带有主机CPU的图形操控体系
渠道概念——多种小改变
经过在轿车图形体系中选用FPGA，相同的渠道可用于处理不同的市场需求。图4显现了怎样以单个通用渠道开端，进行多种改变来满意不同的市场需求，而不用重制ASIC或许树立并调试新的电路板。
本文论述的多种轿车参阅规划说明了这种概念是怎么作业的。依据市场需求，选用单个作业参阅渠道来完成多种图形操控器模块衍生。经过运用规范IP和参阅规划，开发团队能够将精力（和花费）会集在怎么使产品领先于竞争对手，满意客户的要求，而不用消耗在根本编程上。并且，运用FPGA并不扫除今后选用ASIC。因为一切的根本IP在未来器材系列中能够重复运用，因而FPGA中完成的规划能够移植到Altera HardCopy器材等结构化ASIC或许彻底定制的ASIC中。
定论
在发动机仓、乘客车厢内以及外部诊断体系中，FPGA为成功的体系规划供给了灵敏的低危险途径——下降了制作的杂乱性，完成了最佳本钱效益。FPGA可用作简略胶合逻辑以及不同组件间的接口桥接——有助于完成规范组件、微处理器和体系总线间的通讯。FPGA还能够扩展特性，集成内核体系功用以代替ASSP和ASIC。
当考虑到不断添加的杂乱度和及时面市的压力时，虽然轿车运用需求适宜的ASIC以完成大批量产品，可是FPGA依旧能够满意乃至逾越总工程本钱方针。FPGA中完成的低本钱结构和丰厚的器材资源组合使规划人员能够为这种批量产品运用供给全面而又经济的处理计划。并且，因为FPGA所具有的灵敏性，不用对全体渠道进行贵重的从头规划，便能够敏捷改善这些规划以满意多变的市场需求并细化产品。
责任编辑：gt
