使用FPGA實(shí)現(xiàn)低成本汽車多總線橋接
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一個(gè)LIN網(wǎng)絡(luò)包括一個(gè)主控結(jié)點(diǎn)和一個(gè)或多個(gè)從屬結(jié)點(diǎn)。所有結(jié)點(diǎn)都包括執(zhí)行傳輸和接收任務(wù)的從屬通信任務(wù)，而主結(jié)點(diǎn)還包括另外的主控傳輸任務(wù)。LIN網(wǎng)絡(luò)的通信總是由主控任務(wù)所發(fā)起，首先發(fā)送一個(gè)包括同步中斷、同步字節(jié)和消息識(shí)別組成的消息頭。同一時(shí)刻只有一個(gè)從屬任務(wù)接收并過(guò)濾標(biāo)識(shí)符，發(fā)送消息響應(yīng)。響應(yīng)由兩個(gè)、四個(gè)、或八個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)和一個(gè)校驗(yàn)字節(jié)所組成。消息頭及響應(yīng)部分共同構(gòu)成一個(gè)消息幀。
時(shí)鐘同步、UART通信的簡(jiǎn)單性以及單線介質(zhì)是LIN成本較低的主要原因。而實(shí)現(xiàn)低成本、低速LIN需要適量的FPGA資源，大約需要500個(gè)LUT和42個(gè)I/O。
MOST技術(shù)提供了連接簡(jiǎn)單多媒體設(shè)備的低開銷、低成本的網(wǎng)絡(luò)接口，既可支持低智能設(shè)備，也能支持需要高級(jí)控制和多媒體功能的基于DSP的復(fù)雜設(shè)備。這特點(diǎn)使整個(gè)汽車通信系統(tǒng)的靈活性大大增強(qiáng)。從整體上來(lái)看，MOST是一種基于同步數(shù)據(jù)通信的高性能、低成本的多媒體光纖網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。非常適合于汽車中的多媒體應(yīng)用，如模擬音頻網(wǎng)關(guān)、模擬視頻接口、數(shù)字視頻顯示接口、導(dǎo)航和通信等。MOST標(biāo)準(zhǔn)有不同的層，如物理層、數(shù)據(jù)收發(fā)鏈路層、傳輸層、會(huì)話層以及其它層?？梢愿采w從數(shù)kbps到24.8Mbps的廣泛應(yīng)用。
同時(shí)，MOST還是一種同步網(wǎng)絡(luò)。時(shí)鐘由一個(gè)定時(shí)主控設(shè)備所提供，所有其它設(shè)備都同步到這一時(shí)鐘。這一技術(shù)避免了采用緩沖和采樣速率轉(zhuǎn)換，因此可以連接非常簡(jiǎn)單和便宜的設(shè)備。該技術(shù)類似于交換式電話網(wǎng)絡(luò)，數(shù)據(jù)通道和控制通道都分別進(jìn)行了定義?？刂仆ǖ烙脕?lái)確定發(fā)送方和接收方使用的是哪一個(gè)數(shù)據(jù)通道。連接一旦建立，數(shù)據(jù)可以連續(xù)傳送，不需要處理額外的包信息。對(duì)于數(shù)據(jù)流傳輸來(lái)說(shuō)，這是一種理想的機(jī)制。
MOST網(wǎng)絡(luò)的主要優(yōu)點(diǎn)包括：容易使用、低成本實(shí)現(xiàn)、寬范圍的應(yīng)用、同步和異步帶寬、靈活性大且符合消費(fèi)和個(gè)人計(jì)算機(jī)行業(yè)的要求。
節(jié)約成本
利用FPGA內(nèi)在的靈活性和可重復(fù)編程特性，可以在單個(gè)平臺(tái)上簡(jiǎn)化實(shí)現(xiàn)各種汽車總線標(biāo)準(zhǔn)與微處理器或微控制器接口的橋接。并使汽車制造商能夠利用同一種FPGA滿足不同級(jí)別汽車，從經(jīng)濟(jì)型到豪華型對(duì)電子系統(tǒng)的不同要求。這樣就簡(jiǎn)化了庫(kù)存管理和獲取批量?jī)r(jià)格優(yōu)惠，從而降低了研發(fā)、生產(chǎn)、服務(wù)和物流的成本。
利用FPGA所帶來(lái)的成本節(jié)約優(yōu)勢(shì)延續(xù)到了汽車的整個(gè)生命周期過(guò)程中。通過(guò)重新編程和重新配置，F(xiàn)PGA不需要支付額外的工程成本就能完成產(chǎn)品的升級(jí)要求，而采樣ASIC時(shí)這是不可避免的。此外，一些FPGA制造商還提供封裝兼容情況下的密度升級(jí)能力，即在原來(lái)的PCB設(shè)計(jì)不變的情況下提供更大的邏輯容量，從而在系統(tǒng)要求變化較大時(shí)延長(zhǎng)電子平臺(tái)的壽命。
這些能力和優(yōu)點(diǎn)不僅使FPGA器件對(duì)于設(shè)計(jì)人員更具吸引力，還允許他們自由地選擇微處理器或微控制器。采用FPGA，設(shè)計(jì)人員就可根據(jù)需要選擇成本優(yōu)化的微處理器或微控制器，或者選擇功能豐富的產(chǎn)品。這一靈活性能夠直接降低汽車電子系統(tǒng)的總體解決方案成本。
LatticeECP 和 LatticeEC FPGA還提供了一種獨(dú)特的成本節(jié)約特性，支持標(biāo)準(zhǔn)SPI存儲(chǔ)器配置。傳統(tǒng)上，基于SRAM的FPGA需要使用FPGA供應(yīng)商提供價(jià)格較高的專用非易失性導(dǎo)入PROM。這些PROM在整個(gè)FPGA解決方案成本中占了35%以上。與之對(duì)比，低成本業(yè)界標(biāo)準(zhǔn)的SPI存儲(chǔ)器對(duì)于大批量應(yīng)用非常理想。SPI存儲(chǔ)器配置時(shí)間快、成本低而且占用的PCB空間更小。Lattice擁有ECP和EC器件，是首家提供SPI存儲(chǔ)器配置支持的FPGA供應(yīng)商。
結(jié)語(yǔ)
隨著新的汽車標(biāo)準(zhǔn)不斷出現(xiàn)，汽車設(shè)計(jì)人員的主要考慮是具有最大靈活性和適應(yīng)性 的接口實(shí)現(xiàn)。LatticeECP 和 LatticeEC系列為接口實(shí)現(xiàn)提供了極佳的功能、性能和價(jià)值。利用非常有效的架構(gòu)（大批量，130nm生產(chǎn)技術(shù)），這些低成本FPGA提供了DSP塊、嵌入式RAM塊的sysMEM、分布式存儲(chǔ)器、sysCLOCK PLLs、DDR存儲(chǔ)器接口、以及系統(tǒng)IO緩沖，以致于非常適合汽車應(yīng)用。使用這些器件，汽車設(shè)計(jì)人員能夠適應(yīng)汽車標(biāo)準(zhǔn)的改變，在產(chǎn)品開發(fā)階段容易采納新的標(biāo)準(zhǔn)，而且與現(xiàn)有FPGA解決方案相比較，總成本將降低30%至50%。
評(píng)論