基于FPGA的汽車視頻和圖形控制系統(tǒng)設(shè)計

一個完整的FPGA圖形和視頻模塊如圖4所示。由于采用了FPGA圖形處理方案，因此物理尺寸較小，元器件數(shù)量也很少。該模塊的尺寸僅為70x50 mm，可以使用3.3V的單電源工作。

采用FPGA器件設(shè)計的車載圖形顯示方案減輕了ASSP和ASIC方案所面臨的問題。FPGA方案使模塊設(shè)計開發(fā)變得更加容易，可以提供集成不同IP模塊的靈活度，具體取決于系統(tǒng)的成本和功能需求。FPGA實現(xiàn)了設(shè)計的高集成度，從而減小了電路板面積，并減少了元器件數(shù)量。FPGA器件的長壽命還保證了產(chǎn)品的長壽命周期。絕大多數(shù)FPGA是現(xiàn)場可升級的(有些器件甚至可以在工作的同時進行升級)，因此可以方便地支持新標準和新功能。

用于FPGA的標準視頻和圖形IP提供了經(jīng)測試和經(jīng)驗證的設(shè)計，它們能夠方便地集成進圖形解決方案。利用打包的IP解決方案還能加速系統(tǒng)的研發(fā)，使工程師將精力集中于應(yīng)用開發(fā)，而不是在低等級的接口和圖形引擎上。模塊化圖形IP內(nèi)核還允許設(shè)計在視頻控制器中包含客戶定制的圖形加速器。這樣，設(shè)計師就可以針對目標系統(tǒng)對圖形處理性能進行特殊調(diào)整和優(yōu)化。

FPGA還提供了多功能性，以便包括最佳的總線和接口標準。這使得系統(tǒng)架構(gòu)中可以設(shè)計用于整個系統(tǒng)的最佳接口，而非僅僅圍繞圖形處理器接口或總線進行設(shè)計。采用FPGA的設(shè)計可以幫助系統(tǒng)設(shè)計師通過系統(tǒng)接口來完成控制：整個設(shè)計可以通過優(yōu)化來支持實時控制和顯示系統(tǒng)，并且視頻流的處理不會影響系統(tǒng)性能。

此外，F(xiàn)PGA制造在相同的封裝尺寸內(nèi)支持密度移植，從而允許增加更多的邏輯來提升性能，或者減少邏輯容量來減少功能，這一過程不會影響PCB版圖。通過密度移植可以降低開發(fā)、生產(chǎn)、維護和物流成本。

獲得AEC-Q100 Grade-2認證的FPGA系列產(chǎn)品目前已能付運，而且?guī)卓罹哂懈郊庸δ芎偷统杀镜钠骷矊⒃?008年初開始供貨。最新的產(chǎn)品提供真正的DSP塊以及單裸片非易失性板上閃存，后者在掉電時用來可以存儲內(nèi)部存儲區(qū)中的內(nèi)容。過去，設(shè)計師覺得在汽車系統(tǒng)中采用FPGA成本太高，但如今FPGA成本已經(jīng)降低，功能也更強，使得FPGA的單片價格相對于其他圖形解決方案具有極高的競爭力。

利用FPGA器件構(gòu)建視頻和圖形控制器還可以使設(shè)計師在其他應(yīng)用中提升圖形顯示技術(shù)。在汽車應(yīng)用中通過采用符合AEC-Q100 Grade-2標準的FPGA器件來代替與PC相關(guān)的圖形控制器后，產(chǎn)品壽命遠比目前ASSP解決方案的2到3年要長得多。