为什么业界对高级驾驶员辅助系统（ADAS）有FPGA的需求

2021-02-26 10:00:54· 来源：汽车电子硬件设计作者：booksoser

定制和灵活性是设计ADAS的关键。这就是为什么FPGA成为首选的原因-例如，与ASIC相反。高级驾驶员辅助系统（ADAS）迅速集成到几乎所有新汽车中。这些系统经常向汽车制造商和一级制造商提出独特的计算需求，而标准CPU或GPU可能无法很好地满足这些需求。

定制和灵活性是设计ADAS的关键。这就是为什么FPGA成为首选的原因-例如，与ASIC相反。

高级驾驶员辅助系统（ADAS）迅速集成到几乎所有新汽车中。这些系统经常向汽车制造商和一级制造商提出独特的计算需求，而标准CPU或GPU可能无法很好地满足这些需求。

ADAS应用示例。

正如电气工程领域其他许多领域的趋势一样，ADAS的一种公认的解决方案是硬件加速，这是用于特定任务的唯一硬件。但是，与其他将ASIC作为首选解决方案的行业不同，ADAS系统设计人员倾向于选择FPGA。

FPGA 超越ASIC的案例

尽管ASIC似乎是硬件加速的合适解决方案，但是有许多原因使FPGA更适合于ADAS。

首先，FPGA提供高度的可定制性和灵活性。每辆智能汽车都有许多独特的ADAS功能-读取来自独特传感器的输入，对数据应用专有算法，并根据数据执行特定操作。

英特尔FPGA之一如何集成到单前摄像头ADAS中的示例。图片由英特尔提供

这样，每个车辆开发人员都集成了不同的传感器，确定了不同的应用优先级，并以不同的方式实现了算法。用例，数据采集系统和需求太宽泛，太动态了，FPGA使设计人员能够根据自己的需求定制解决方案，同时又能与众不同。

FPGA与ASIC的高级通用比较。

同样，FPGA还具有可扩展性。随着同一汽车的新模型的开发具有更加复杂的任务和设计约束，工程师可以轻松地基于前几代的FPGA设计，而不必经历旋转新ASIC的麻烦。

最后，快速上市使FPGA成为汽车制造商和经常发布最新，最好产品的一级制造商的理想解决方案。

汽车设计特有的约束

在关键任务汽车设计中使用FPGA进行设计与其他环境中的设计不同，因为它具有复杂的约束和恶劣的环境。

可靠性是ADAS中FPGA的头等大事。从历史上看，由于封装技术，组装技术，环境压力过大或ESD等原因，FPGA容易出现故障，所有这些因素均受到高温的催化。在ADAS中使用FPGA时，这是一个重要的设计考虑因素，因为汽车往往会遇到极端的工作温度。

结果，许多供应商创建了能够在极端条件下运行的FPGA架构。

汽车安全的各个层面。图片由NXP提供

此外，随着汽车变得越来越智能，并通过物联网实现更多连接，安全性始终是一个重要的问题。汽车包含数百个通过CAN协议进行通信的嵌入式设备，这些设备并非总是出于安全考虑而设计或优化的。

汽车中的嵌入式设备之间通过CAN总线进行的通信会使系统容易受到安全威胁的攻击。在ADAS系统中，可以利用FPGA来提高安全性，以将加密用于车内通信或通过硬件信任根执行系统身份验证。

FPGA需求不断增长

为了满足对FPGA不断增长的需求以及随后对FPGA设计人员的需求，莱迪思半导体（Lattice Semiconductor）开设了一个综合培训中心，旨在培训工程师FPGA设计领域的技术。该程序的推动力之一是汽车的电气化以及对更多FPGA的相关需求。

赛灵思专门研究汽车FPGA，随着ADAS成为新型汽车的主要产品，它已经为OEM增加了产量。图片由Xilinx提供

Gowen Semiconductor最近通过发布专用于车载远程信息处理，信息娱乐和动力总成的汽车级FPGA迎接了满足这一需求的挑战。Gowen指出，这些设备均通过AEC-Q100认证，证明它们具有弹性并能够承受恶劣的汽车条件。

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