基于FPGA的汽車(chē)視頻和圖形控制系統設計

一個(gè)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器件設計的車(chē)載圖形顯示方案減輕了ASSP和ASIC方案所面臨的問(wèn)題。FPGA方案使模塊設計開(kāi)發(fā)變得更加容易，可以提供集成不同IP模塊的靈活度，具體取決于系統的成本和功能需求。FPGA實(shí)現了設計的高集成度，從而減小了電路板面積，并減少了元器件數量。FPGA器件的長(cháng)壽命還保證了產(chǎn)品的長(cháng)壽命周期。絕大多數FPGA是現場(chǎng)可升級的(有些器件甚至可以在工作的同時(shí)進(jìn)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)驗證的設計，它們能夠方便地集成進(jìn)圖形解決方案。利用打包的IP解決方案還能加速系統的研發(fā)，使工程師將精力集中于應用開(kāi)發(fā)，而不是在低等級的接口和圖形引擎上。模塊化圖形IP內核還允許設計在視頻控制器中包含客戶(hù)定制的圖形加速器。這樣，設計師就可以針對目標系統對圖形處理性能進(jìn)行特殊調整和優(yōu)化。

FPGA還提供了多功能性，以便包括最佳的總線(xiàn)和接口標準。這使得系統架構中可以設計用于整個(gè)系統的最佳接口，而非僅僅圍繞圖形處理器接口或總線(xiàn)進(jìn)行設計。采用FPGA的設計可以幫助系統設計師通過(guò)系統接口來(lái)完成控制：整個(gè)設計可以通過(guò)優(yōu)化來(lái)支持實(shí)時(shí)控制和顯示系統，并且視頻流的處理不會(huì )影響系統性能。

此外，FPGA制造在相同的封裝尺寸內支持密度移植，從而允許增加更多的邏輯來(lái)提升性能，或者減少邏輯容量來(lái)減少功能，這一過(guò)程不會(huì )影響PCB版圖。通過(guò)密度移植可以降低開(kāi)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，而且幾款具有附加功能和低成本的器件也將在2008年初開(kāi)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(shí)用來(lái)可以存儲內部存儲區中的內容。過(guò)去，設計師覺(jué)得在汽車(chē)系統中采用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(jià)格相對于其他圖形解決方案具有極高的競爭力。

利用FPGA器件構建視頻和圖形控制器還可以使設計師在其他應用中提升圖形顯示技術(shù)。在汽車(chē)應用中通過(guò)采用符合AEC-Q100 Grade-2標準的FPGA器件來(lái)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(cháng)得多。