PLD能否真的打破汽车网络瓶颈？

本文来自汽车电子系统设计网站

由于多种网络协议在汽车行业的快速应用,要求必须采用网络集线器进行网络间的数据通讯及对数据进行集中处理,也就是安装中央网关。但是随着汽车电子架构复杂性的不断增加,为了保证网关使用的高效性,很多问题必须考虑。首先,为了给CAN、MOST和FlexRay networks的模块编程,汽车制造厂不得不借助线外程序为汽车上载高达到几百MB甚至几GB的数据,目前数据上载已成为瓶颈。事实上,业界已看到了对高速路由器的需求。以太网以其高速的数据传输、廉价的硬件和众多的应用软件成为今后的发展趋势。

其次,性能也是一定要考虑的问题。处理器花在数据移动和中断处理上的周期比实际用在数据处理上的多很几倍。这样就影响了处理器的效率。如果采用硬件集成DMA控制器,数据无需通过处理器,可以直接在网关接口、存储器或其它接口之间进行传输,从而节省了处理器的指令周期,使其有更多时间处理数据。另外添加辅助处理器也是系统优化的一种方法。DMA传送的数据大小和类型也是一定要考虑的问题。

此外,设备能随标准的发展和制造厂平台操作系统的变更而快速变更的能力也是一个关键的问题。目前ASSP是基于固定硬件的,不可能进行变化。设计师经常发现ASSP尽管有许多特点和网络接口,但不是性能不够好就是性能过好,价格太贵。然而非重复性工程和掩模费用随着节点数的增加而成倍增加,随着技术发展到90纳米,硅片设计的复杂性使得返工率超过40%。往往使得生产ASIC芯片的费用让人望而却步。而如果使用固定的微控制器,基于顾客平台的特点设置的更改灵活性又很差。使得设计周期经常达到两年。

可编程逻辑器件(PLD),如比现场可编程门阵列(FPGA)为这种问题的解决提供了可选方案。使用可编程器件,可方便地随着网络标准的发展而更改设计。

一些PLD也提供嵌入式硬件处理器,软IP32位微处理器核、以太MAC及DMA,实现中央或均布的网关架构的性能最优化。因为PLD的可编程特点,系统设计师甚至能在设计中加入定制逻辑使自己的产品区别于竞争对手的产品。

FPGA的所有这些特点都能帮助汽车行业在迅速变化的市场中保持敏捷性。最近,随着PLD价格的急剧下降,以及行业标准AEC-Q100 IC强调测试单位的测试资格,从而使得软IP核开始在汽车行业认可的机构进行验证,阻碍这些技术应用的障碍已从开发及制造过程中去除,汽车网络应用的空间也可因这种变革而获益。