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基于FPGA的汽車電子設(shè)計(jì)分析
安徽省馬鞍山工業(yè)學(xué)校 楊萬仙 2018/10/20 10:04:21
摘要：基于現(xiàn)代電子技術(shù)的汽車電子系統(tǒng)，在當(dāng)前眾多汽車架構(gòu)中都有著十分廣泛的使用，其可以使得汽車電子設(shè)計(jì)朝著更加靈活化的方向發(fā)展，繼而滿足快速設(shè)計(jì)的基本訴求。尤其是FPGA（現(xiàn)場可編程門陣列）的出現(xiàn)，使得汽車電子設(shè)計(jì)解決方案朝著更加高效化的方向發(fā)展，引領(lǐng)著汽車電子設(shè)計(jì)。本文首先概述了EPGA的概況，接著結(jié)合實(shí)際汽車電子設(shè)計(jì)案例，分析EPGA在汽車電子設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中的運(yùn)用。
關(guān)鍵詞：EPGA；汽車電子設(shè)計(jì)；汽車設(shè)計(jì)
一、EPGA概況
現(xiàn)場可編程門陣列，是在傳統(tǒng)PAL，CPLD，GAL等可編程器件基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)展而來的，其充分利用數(shù)字集成電路的優(yōu)勢，依靠存儲(chǔ)器，處理器，邏輯器件的基本架構(gòu)，可以為各種特定用途的設(shè)計(jì)工作提供服務(wù)。相比較傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)期間，其規(guī)模更加龐大，集成度更高，數(shù)字化效能明顯，可以進(jìn)行反復(fù)編程操作，實(shí)現(xiàn)了開發(fā)周期的縮短，使用成本也比較低，甚至可以進(jìn)行在線校驗(yàn)，由此成為很多領(lǐng)域產(chǎn)品生產(chǎn)和原型設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的重要輔助工具。
二、EPGA在汽車電子設(shè)計(jì)中的有效使用
EPGA在不同的汽車電子設(shè)計(jì)情境中，可以發(fā)揮自身完全不同的效能，由此在實(shí)現(xiàn)該工具使用的時(shí)候，就需要做到具體問題具體分析。從當(dāng)前實(shí)踐應(yīng)用案例來看，汽車電子設(shè)計(jì)中EPGA的使用，主要可以歸結(jié)為如下幾個(gè)方面：
（一）車載定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的使用
車載定位系統(tǒng)是現(xiàn)代汽車系統(tǒng)架構(gòu)的重要節(jié)點(diǎn)。隨著人們對于汽車性能要求的提升，車載定位系統(tǒng)的精確性，成為眾多消費(fèi)者關(guān)注的焦點(diǎn)。由此提供更加精確的車載定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，就成為汽車電子設(shè)計(jì)師普遍關(guān)注的焦點(diǎn)。在一款高智能汽車系統(tǒng)研發(fā)的時(shí)候，設(shè)計(jì)需求對于車載定位系統(tǒng)的精準(zhǔn)性提出了更高的要求，此時(shí)就要求設(shè)計(jì)人員去尋求更加理想的定位手段，以保證實(shí)際定位的精確性。在綜合考量之后，實(shí)際的設(shè)計(jì)方案如下：融合FPGA和GPS+GSM技術(shù)的優(yōu)勢，實(shí)現(xiàn)雙重定位系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以保證實(shí)際的車載定位系統(tǒng)處于高精度的狀態(tài)。本次設(shè)計(jì)方案中，首先充分肯定了EPGA的邏輯控制能力，認(rèn)為其可以很好的成為車載定位系統(tǒng)的核心，再者NiosII的外接口符合多種配置標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，這使得其呈現(xiàn)出良好的延展性。而GPS+GSM技術(shù)模塊的融合，可以實(shí)現(xiàn)更加有效的定位，兩者之間的協(xié)作，可以使得雙重定位價(jià)值得以全面發(fā)揮，并且在GSM網(wǎng)絡(luò)傳輸和接收的過程中，更加快捷的獲取監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)和信息，這將成為開展實(shí)際實(shí)時(shí)定位和監(jiān)控功能開發(fā)的重要技術(shù)手段。下圖1為GPS+GSM雙重定位的基本設(shè)備。本次的系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要的硬件設(shè)備主要包括：外部存儲(chǔ)器，LCD設(shè)備，GPS模塊，GSM模塊，控制模塊，EPGA芯片。詳細(xì)來講述，EPGA芯片主要包括：接口的驅(qū)動(dòng)，存儲(chǔ)器，軟核處理器，處理器系統(tǒng)這四個(gè)部分。
圖1 GPS+GSM雙重定位的基本設(shè)備
（二）電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的運(yùn)用
汽車電子機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)作原理比較復(fù)雜，其需要保證在剎車環(huán)節(jié)中踩下制動(dòng)板，此時(shí)通過電子感應(yīng)可以獲取到加速度，力度大小，位移的相關(guān)信息，由此可以準(zhǔn)確的判定駕駛?cè)藛T的想法。也就是說在此過程中制動(dòng)的指令需要通過各種模塊實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化，依靠電控單元，確定對應(yīng)的信息，由此獲取電控單元的傳輸信號，傳輸信號在隔離電路和放大電路的幫助下，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和輸出力矩的限制，由此將其傳遞給電機(jī)控制器，這樣就可以實(shí)現(xiàn)車輪的驅(qū)動(dòng)。在此過程中，將EPGA融入其中，可以依照制動(dòng)傳感器和電流傳感器的運(yùn)作情況，實(shí)現(xiàn)信號的有效反饋，當(dāng)期到達(dá)電控單元后，實(shí)際反饋的信號就可以被調(diào)整和改善，這就可以使得制動(dòng)行為處于可控的狀態(tài)，由此使得汽車的運(yùn)行處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)。在該節(jié)點(diǎn)中，主要的模塊結(jié)構(gòu)有：電子踏板單元，電控單元，車速采集模塊，無刷直流電機(jī)，傳感器，控制器等。這些都可以在EPGA的輔助下，進(jìn)行有效的協(xié)作，找到各個(gè)節(jié)點(diǎn)中可能存在的不協(xié)調(diào)，繼而采取有效的措施去改善和完善，由此保證實(shí)際系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是有效的，這樣的調(diào)試反饋，會(huì)使得整個(gè)設(shè)計(jì)效率得以不斷提升，這也是難能可貴的應(yīng)用價(jià)值。當(dāng)前很多汽車電子設(shè)計(jì)的過程中，部分設(shè)計(jì)人員也會(huì)將EPGA的SOPC技術(shù)融入其中，其主要的價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集模塊，控制單元，模糊算法模塊的進(jìn)一步融合，由此創(chuàng)設(shè)更加理想的檢測環(huán)境，為實(shí)際設(shè)計(jì)行為提供更多的數(shù)據(jù)信息參考，由此引導(dǎo)實(shí)際的設(shè)計(jì)工作朝著高效率的方向發(fā)展。
（三）車用語音信號處理設(shè)計(jì)中的使用
汽車智能化發(fā)展背景下，對于車用語音信號處理也提出了更高的要求，各種先進(jìn)的語音識別技術(shù)被融入到汽車電子設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)中去。一般情況下，語音識別的質(zhì)量評價(jià)主要從：反饋速度上。從（未完，下一頁）
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