汽車中的電子系統(tǒng)持續(xù)快速增長，因此對比一下汽車電子發(fā)展和消費類電子便攜式產品的發(fā)展將會大有啟發(fā)。如今的消費者希望在汽車中獲得手持便攜式電子設備所提供的方便與舒適性。汽車電子將不再局限于引擎管理系統(tǒng)或車身控制，而是擴展至新的領域，諸如信息娛樂、通信以及司機/乘客輔助系統(tǒng)等。

　　一個嚴峻的挑戰(zhàn)是必須保證汽車壽命與車內電子設備壽命相匹配，這樣才能避免由于技術過時和設備淘汰而增加額外的成本。從8軌唱片播放機到音頻磁帶播放機、CD播放機到MP3播放機，如此迅速的發(fā)展提醒汽車設計工程師，車內電子設備的生命周期相對較短。汽車標準的產生和變化進一步導致選擇標準時必須考慮到其壽命、靈活性和被接受的廣泛程度。目前使用的標準主要有LIN、CAN面向媒體的系統(tǒng)傳輸（MOST）以及藍牙技術。

　　汽車電子部件設計人員面臨的其它挑戰(zhàn)包括滿足低成本目標、擴展溫度范圍以及小型化要求。FPGA在過去的10多年里有著長足的發(fā)展，提供了更高的性能、更低的功耗、更寬的工作溫度范圍、更小的體積和更低的成本，因此FPGA對汽車設計工程師有著越來越大的吸引力。

　　根據業(yè)界分析公司GartnerDataquest（2003年11月）的報告，全球汽車電子應用市場2003年約為7320萬美元，2004年會達到7790萬美元，2005年將達到8530萬美元。主要的汽車電子系統(tǒng)包括GPS導航系統(tǒng)、引擎控制單元和數字立體聲系統(tǒng)。

　　FPGA的優(yōu)點

　　由于FPGA具有可重復編程的靈活特點，因此可以快速實現新標準，這在現場部署完成后仍可進行。而且無需對FPGA進行物理拆卸，通過標準編程協議（如IEEE1149.1JTAG）就可以完成。從而設計人員可以像調整引擎那樣對車內電子系統(tǒng)進行升級。

　　當然，汽車型號是多種多樣的，從經濟型、標準型到豪華型。因此，車內的電子設備也因車而異。而通過FPGA可重復編程和靈活性的優(yōu)點，汽車設計工程師可以在同樣的平臺上提供從標準到豪華的不同特性組合。而對于ASIC，高昂的NRE和ASIC橋接的不靈活性使其從可行的解決方案中被排除出去。盡管ASIC有著較低制造成本的優(yōu)勢。

　　橋接功能

　　微處理器或微控制器是電子系統(tǒng)的核心。目前已有很多方案能夠以低成本靈活地實現兩種流行的汽車總線協議（LIN和MOST）與微處理器或微控制器接口之間的橋接。這些應用成功的關鍵是FPGA的靈活結構和可重復編程能力，使得可容易地與多種微處理器或微控制器橋接，從而為設計人員提供了最大的靈活性。要實現新的要求，或者對現有設計進行修改，不需要更改元器件，只要簡單地對FPGA進行重新編程就可以了。

　　現在已經有了用于汽車總線標準的IP核，如LIN和CAN。LIN是一種低成本單線（12V總線）串行通信協議，基于通用串行通信接口（UART）數據格式和旨在滿足汽車中分布式電子系統(tǒng)使用的單主控設備/多從屬設備概念。這個低成本網絡系統(tǒng)用于連接通信要求相對較低的分布式結點，主要針對使用智能傳感器、調節(jié)器或照明的汽車應用。而不是取代諸如CAN等高性能網絡。

　　同步機制是LIN的一個特點，該機制允許采用從屬結點恢復時鐘而無需石英或陶瓷振蕩器。線路驅動器和接收器的技術規(guī)格符合ISO9141單線標準，并且進行了額外的增強。最大的傳輸速率是為20kbps。這一限制源于EMI考慮以及時鐘同步機制。

　　一個LIN網絡包括一個主控結點和一個或多個從屬結點。所有結點都包括執(zhí)行傳輸和接收任務的從屬通信任務，而主結點還包括另外的主控傳輸任務。LIN網絡的通信總是由主控任務所發(fā)起，首先發(fā)送一個包括同步中斷、同步字節(jié)和消息識別組成的消息頭。同一時刻只有一個從屬任務接收并過濾標識符，發(fā)送消息響應。響應由兩個、四個、或八個數據字節(jié)和一個校驗字節(jié)所組成。消息頭及響應部分共同構成一個消息幀。

　　時鐘同步、UART通信的簡單性以及單線介質是LIN成本較低的主要原因。而實現低成本、低速LIN需要適量的FPGA資源，大約需要500個LUT和42個I/O。

　　MOST技術提供了連接簡單多媒體設備的低開銷、低成本的網絡接口，既可支持低智能設備，也能支持需要高級控制和多媒體功能的基于DSP的復雜設備。這特點使整個汽車通信系統(tǒng)的靈活性大大增強。從整體上來看，MOST是一種基于同步數據通信的高性能、低成本的多媒體光纖網絡技術。非常適合于汽車中的多媒體應用，如模擬音頻網關、模擬視頻接口、數字視頻顯示接口、導航和通信等。MOST標準有不同的層，如物理層、數據收發(fā)鏈路層、傳輸層、會話層以及其它層?？梢愿采w從數kbps到24.8Mbps的廣泛應用。

　　同時，MOST還是一種同步網絡。時鐘由一個定時主控設備所提供，所有其它設備都同步到這一時鐘。這一技術避免了采用緩沖和采樣速率轉換，因此可以連接非常簡單和便宜的設備。該技術類似于交換式電話網絡，數據通道和控制通道都分別進行了定義?？刂仆ǖ烙脕泶_定發(fā)送方和接收方使用的是哪一個數據通道。連接一旦建立，數據可以連續(xù)傳送，不需要處理額外的包信息。對于數據流傳輸來說，這是一種理想的機制。

　　MOST網絡的主要優(yōu)點包括：容易使用、低成本實現、寬范圍的應用、同步和異步帶寬、靈活性大且符合消費和個人計算機行業(yè)的要求。

　　節(jié)約成本

　　利用FPGA內在的靈活性和可重復編程特性，可以在單個平臺上簡化實現各種汽車總線標準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滿足不同級別汽車，從經濟型到豪華型對電子系統(tǒng)的不同要求。這樣就簡化了庫存管理和獲取批量價格優(yōu)惠，從而降低了研發(fā)、生產、服務和物流的成本。

　　利用FPGA所帶來的成本節(jié)約優(yōu)勢延續(xù)到了汽車的整個生命周期過程中。通過重新編程和重新配置，FPGA不需要支付額外的工程成本就能完成產品的升級要求，而采樣ASIC時這是不可避免的。此外，一些FPGA制造商還提供封裝兼容情況下的密度升級能力，即在原來的PCB設計不變的情況下提供更大的邏輯容量，從而在系統(tǒng)要求變化較大時延長電子平臺的壽命。

　　這些能力和優(yōu)點不僅使FPGA器件對于設計人員更具吸引力，還允許他們自由地選擇微處理器或微控制器。采用FPGA，設計人員就可根據需要選擇成本優(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LatTIceECFPGA還提供了一種獨特的成本節(jié)約特性，支持標準SPI存儲器配置。傳統(tǒng)上，基于SRAM的FPGA需要使用FPGA供應商提供價格較高的專用非易失性導入PROM。這些PROM在整個FPGA解決方案成本中占了35%以上。與之對比，低成本業(yè)界標準的SPI存儲器對于大批量應用非常理想。SPI存儲器配置時間快、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存儲器配置支持的FPGA供應商。

　　結語

　　隨著新的汽車標準不斷出現，汽車設計人員的主要考慮是具有最大靈活性和適應性的接口實現。LatTIceECP和LatticeEC系列為接口實現提供了極佳的功能、性能和價值。利用非常有效的架構（大批量，130nm生產技術），這些低成本FPGA提供了DSP塊、嵌入式RAM塊的sysMEM、分布式存儲器、sysCLOCKPLLs、DDR存儲器接口、以及系統(tǒng)IO緩沖，以致于非常適合汽車應用。使用這些器件，汽車設計人員能夠適應汽車標準的改變，在產品開發(fā)階段容易采納新的標準，而且與現有FPGA解決方案相比較，總成本將降低30%至50%。