汽車(chē)娛樂(lè )電子中采用FPGA推動(dòng)的參考設計

　　在以前，專(zhuān)用集成電路（ASIC）能夠為制造商提供成本效益較好的芯片方案，因此，汽車(chē)圖形應用在半導體方面一般選用ASIC。但是，ASIC開(kāi)發(fā)成本不斷攀升，降低批量?jì)r(jià)格、快速面市的要求以及功能復雜性的提高可能會(huì )預示著(zhù)汽車(chē)市場(chǎng)中ASIC統治時(shí)代的結束。頂級汽車(chē)供應商正在尋找一種最具成本效益的設計平臺，其強大的功能和靈活性能夠滿(mǎn)足越來(lái)越復雜的汽車(chē)數字系統的需求。

　　專(zhuān)用標準產(chǎn)品（ASSP）在汽車(chē)和消費類(lèi)市場(chǎng)上是ASIC的一種替代方案。這類(lèi)產(chǎn)品的主要優(yōu)勢在于低成本。但是，ASSP具有隱含的成本，如尋找各種功能都合適的ASSP，而不必添加外部邏輯、軟件以及其他ASIC或者ASSP。而且，隨著(zhù)需求的不斷變化，在設計早期可能不需要ASSP，設計一旦投產(chǎn)之后，便不再采用ASSP。

　　FPGA能夠顯著(zhù)縮短工程開(kāi)發(fā)時(shí)間，降低多芯片重復使用成本，成為汽車(chē)圖形應用中替代ASIC和ASSP的功能強大而又靈活的解決方案。ASSP可能會(huì )丟失所需功能，ASIC則有隨著(zhù)設計修改而必須重制的風(fēng)險，而FPGA在設計過(guò)程中，可以進(jìn)行編程，并根據需要重新編程，實(shí)現更快速的原型設計，加快產(chǎn)品面市。如果需求變化，即使是器件已經(jīng)在車(chē)輛中投入使用了，FPGA也可以現場(chǎng)進(jìn)行更新。FPGA不存在預先的ASIC流片（NRE）成本以及最小訂購量問(wèn)題，也不存在A(yíng)SSP相關(guān)的潛在成本問(wèn)題，它是系統設計最具成本效益的選擇。而且，FPGA在通用硬件平臺上能夠重復使用的能力顯得非常重要，使設計人員能夠生成不同的系統，憑借一個(gè)基本設計便可以支持多種功能，從而降低制造成本。 　　FPGA參考設計推動(dòng)汽車(chē)圖形技術(shù)

　　信息娛樂(lè )應用要求越來(lái)越復雜的圖形處理能力。這種處理可以在高端處理器和DSP中實(shí)現，但代價(jià)是極高的成本、復雜度和功耗?？梢栽谙到y中加入FPGA來(lái)降低圖形系統的總成本、復雜度，以及性能需求。圖1所示為一個(gè)標準的圖形參考設計，該設計承載視頻輸入，覆蓋LCD屏幕上顯示的其他圖像。

圖1: 采用FPGA和主機處理器的汽車(chē)圖形控制系統

　　視頻輸入模塊包括一個(gè)前端相機接口和用于色彩空間轉換、調整和縮放的IP，以及視頻存儲器接口。LCD顯示接口包括控制不同層之間以及圖象之間半透明效果的IP功能。這些輸入和輸出控制模塊是Altera SOPC Builder系統的組成部分，該系統用于將所有IP模塊進(jìn)行無(wú)縫連接。OpenGL-E圖形庫子集運行在主機CPU中。該庫提供處理和表征位圖、幀緩沖訪(fǎng)問(wèn)和圖形基元繪圖的所有功能。

　　由于進(jìn)行透視操作、旋轉、繪制直線(xiàn)和多邊形、紋理操作以及相似的任務(wù)時(shí)，這些擴展圖形應用會(huì )占用大量的計算，因此，可能會(huì )需要一個(gè)功能非常強大的主機CPU來(lái)實(shí)現OpenGL圖形庫。FPGA可做為一個(gè)協(xié)處理器架構，卸載主機CPU中通常消耗大量CPU性能的算法功能。

圖2: 帶有硬件加速協(xié)處理器的圖形控制系統

　　●直接blit、拉伸blit、透明、雙線(xiàn)性濾波、每象素alpha、著(zhù)色、抗鋸齒處理等位塊圖像傳送（BLIT）操作

　　●任意寬度直線(xiàn)繪制、圓角、截角、alpha梯度、圖像邊緣模糊（模糊化）

　　●三角形、四邊形等多邊形繪制、alpha梯度、圖像邊緣模糊（模糊化）

　　●圓、橢圓和二次曲線(xiàn)截面繪制

　　●生成二次和三次B