用于輔助駕駛系統的可編程平臺

XtremeDSP 實(shí)時(shí)圖像處理

---那么為什么Xilinx FPGA能夠提供比傳統DSP更快的視頻處理性能呢？最根本的原因是由于FPGA結構能夠實(shí)現數據的并行處理。來(lái)自Xilinx的最新Virtex-Pro系列器件還集成有嵌入式高性能乘法器模塊陣列，可以進(jìn)一步提高圖像處理的能力。與此相對比，DSP處理器順序執行指令和數據，并且以串行方式處理他們。因此FPGA可配置為能夠并行執行多個(gè)操作（在單個(gè)時(shí)鐘周期內）的乘法累加（MAC）單元陣列，而不是像傳統的DSP中那樣需要多個(gè)時(shí)鐘周期才能在一個(gè)或少量MAC單元中執行完畢。

---Xilinx FPGA還具有可利用準確的MAC陣列來(lái)滿(mǎn)足計算要求的額外優(yōu)點(diǎn)。這些特性對于完成圖像計算非常理想。這樣就可對圖像中的多個(gè)像素簇（如離散余弦變換（DCT）的宏塊）進(jìn)行并行計算，而不必依序掃描整個(gè)圖像。FPGA性能的提高還帶來(lái)更多額外好處，例如，緩沖像素值所需要的存儲器數量可更小，因為現在可實(shí)時(shí)處理。

---除了實(shí)時(shí)性能以外，Xilinx FPGA的可重編程能力還提供了優(yōu)異的系統靈活性，支持算法升級（即使在部署以后）。這一點(diǎn)非常重要，因為目前的輔助駕駛系統仍然處于早期研發(fā)階段。隨著(zhù)邊沿和目標檢測算法的不斷改進(jìn)，可在數分鐘中內完成硬件升級，而且不需要重新設計電路板。

利用可編程外設橋接汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )

---隨著(zhù)汽車(chē)中演化出真正小型網(wǎng)絡(luò )，設備制造商必須確定在眾多的網(wǎng)絡(luò )協(xié)議中哪種標準將是最成功的，或者哪些標準能夠為自己帶來(lái)最大的好處。不同的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)被用來(lái)滿(mǎn)足汽車(chē)中的不同需要，從駕駛艙內的多媒體范圍（面向多媒體的系統傳輸，MOST）直到汽車(chē)控制網(wǎng)絡(luò )（如FlexRay）。圖2中選擇了一種預驗證的控制區域網(wǎng)絡(luò )（CAN）接口內核作為例子。

---可應用于車(chē)內的一種此類(lèi)新興網(wǎng)絡(luò )協(xié)議就是藍牙。藍牙無(wú)線(xiàn)技術(shù)是一種用于移動(dòng)設備和WAN/LAN接入點(diǎn)的低成本、低功耗的短距離射頻技術(shù)。這種源于計算和電信行業(yè)的標準描述了手機、計算機和PDA等設備之間如何利用一種短距離無(wú)線(xiàn)連接實(shí)現方便的互連。

---例如，駕駛員可以利用藍牙無(wú)繩耳機與口袋中的手機通信。因此可避免司機分心并提高了安全性。汽車(chē)工業(yè)成立了一個(gè)特殊興趣組（SIG）來(lái)定義藍牙汽車(chē)標準。該特殊興趣組的成員包括汽車(chē)多媒體接口協(xié)作組織(AMIC)、寶馬、戴姆勒-克萊斯勒、福特、通用汽車(chē)、豐田汽車(chē)以及大眾汽車(chē)有限公司等。藍牙在汽車(chē)中應用的一個(gè)例子Johnson Controls公司的免提手機系統“BlueConnect”，該系統允許司機在雙手扶住方向盤(pán)的情況下通過(guò)支持藍牙功能的手機保持聯(lián)系。

---然而，藍牙器件的長(cháng)期支持還存在問(wèn)題，同時(shí)車(chē)內環(huán)境噪聲對于藍牙設備工作的影響也需要認真考慮。轎車(chē)和其他車(chē)輛的壽命要比消費類(lèi)產(chǎn)品或手機長(cháng)得多，因此芯片制造商必須解決由此而帶來(lái)的支持和服務(wù)生命期不匹配的問(wèn)題。然而，最近在底特律舉辦的Convergence 2002展會(huì )上，克萊斯勒集團展出了應用了藍牙技術(shù)的汽車(chē)。

---與采用ASSP相比，采用FPGA的最大好處之一是允許工程師設計出精確匹配系統要求的接口和外設。在開(kāi)發(fā)的早期階段試圖連接到不同的汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )時(shí)，這一點(diǎn)特別有用。當試圖快速將產(chǎn)品推向市場(chǎng)時(shí)，芯片組或ASIC重新設計即成本昂貴又耗費時(shí)間。在標準實(shí)現的早期，如果網(wǎng)絡(luò )協(xié)議規格有所變化，為了支持最新的版本，在使用FPGA的設計時(shí)只需要簡(jiǎn)單地修改軟件，然后再重新下載FPGA硬件配置就可以了。甚至還要以利用Xilinx IRL（因特網(wǎng)可重配置邏輯）通過(guò)廣域網(wǎng)來(lái)完成這一點(diǎn)，因此不需要成本高昂的派工費用或額外的人力就可以通過(guò)遠程維護完成硬件修改。

針對汽車(chē)應用的Xilinx IQ解決方案

---為滿(mǎn)足汽車(chē)電子設備設計人員的需要，賽靈思（Xilinx）公司推出了一系列支持擴展工業(yè)溫度范圍的新器件。稱(chēng)為“IQ”范圍的這些新器件包括Xilinx目前符合擴展溫度級（Q）要求的現有工業(yè)級（I）FPGA和CPLD（表1）。符合新的IQ溫度范圍要求的第一批器件是密度范圍從5K門(mén)至3K門(mén)的Spartan-XL 3.3V FPGA，以及36和72宏單元的XC9500XL 3.3V CPLD。在未來(lái)的幾個(gè)月時(shí)間里，IQ溫度范圍器件將會(huì )擴展包括密度高達30萬(wàn)門(mén)的FPGA器件，以及密度高達512個(gè)宏單元的CPLD器件，如表2所示。

結論

---輔助駕駛系統的開(kāi)發(fā)和應用需要高性能圖像處理，同時(shí)又不希望犧牲在目標檢測和汽車(chē)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)研發(fā)的早期階段所需要的靈活性。采用Xilinx FPGA作為此類(lèi)系統的核心為業(yè)界提供了最佳的DSP性能和無(wú)與倫比的網(wǎng)絡(luò )連接標準支持能力，同時(shí)為系統設計師提供了一個(gè)完全靈活的設計平臺。通過(guò)可實(shí)時(shí)工作的此類(lèi)系統，為駕駛人員提供緊急駕駛告警或輔助車(chē)輛控制功能就成為可能，從而可大大提高車(chē)輛駕駛和乘座的安全性。