面向智能汽车ADAS和车载信息娱乐系统等移动相关平台的桥接解决方案

在过去十年里，随着智能手机及其应用生态体系的不断发展，汽车电子领域中移动相关应用的创新技术也深受其影响。汽车制造商已经开始将用于智能手机的相同处理器平台应用到新一代汽车中，使得驾驶体验获得了质的提升的同时让汽车变得更加安全和便宜。除此之外，汽车制造商还希望能够充分利用当今移动产业规模化和应用支持的优势。虽然很多处理器制造商现在能够提供汽车级移动平台，但处理器仍然是按照智能手机的思路设计的。在很多案例中，这样的平台需要进行一定的调整以满足汽车制造商的需求。而使用FPGA可以快速实现低成本桥接解决方案，使得现有平台能够完美应用于汽车领域。

每当设计工程师试着将现有平台应用于全新领域时总会面临很多挑战。汽车行业也不例外。FPGA桥接解决方案能够解决许多问题。

汽车平台常见的挑战

根据系统设计、具体的理念和需求，汽车制造商可能需要多个部件来实现合适的解决方案。莱迪思半导体提供的多款FPGA能够实现各类满足上述要求的解决方案。

· CrossLink™器件 – 低功耗、低成本的传感器和摄像头接口桥接解决方案，可用于对来自多个摄像头接口（视觉或雷达）的数据进行聚合以及多路复用，然后发送至SoC。

· ECP5™ – 优秀、全面的汽车应用桥接芯片。ECP5是一款低功耗、低成本的器件，使用SERDES通过以太网或光纤方便地连接设备。DSP块能够实现传感器数据的预处理和后处理，或是将视频数据转换为各种标准显示格式。

· MachXO™ – 拥有最高每LUT I/O数量的小尺寸FPGA，能够很方便扩展I/O以及实现视频数据的简单转换。

以下是桥接解决方案在特定领域中的应用。

嵌入式视觉

虽然嵌入式视觉听起来有点科幻的感觉，但实际上它是当今最激动人心的应用发展趋势之一。 顾名思义，它是指机器查看和收集周围环境视觉数据的能力。该技术使制得造商能够实现可以"看见"的机器和汽车，可以感知的传感器以及可以自主做出通知决策的计算机。

嵌入式视觉系统收集的数据能够帮助机器学习技术变得更加智能，能力更强。人机界面（HMI）支持机器实现更智能的操作和控制，同时机器反馈信息以帮助决策。计算机视觉的一个重点是在目标识别和立体视觉应用中使用多维图像来测量距离和深度。使用传感器融合技术，这些系统能够将来自不同传感器的数据组合成有意义、有用的信息进行处理。同时，这些系统可以通过高速连接进行安全的通信，从而实现智慧城市、智能工厂和智能汽车。

莱迪思的多款可编程产品可提供协处理、桥接和互连解决方案，为网络边缘应用实现智能功能。FPGA的灵活性有助于加速产品上市进程、降低成本和功耗并最大限度地缩减工业和汽车级设备的尺寸。

高级驾驶辅助系统（ADAS）鸟瞰全景视野

现代处理器通常只有2个摄像头接口，但是许多ADAS系统需要至少4个接口，在某些情况下甚至需要多达8个摄像头来精确感知汽车周围情况。设计工程师面临的另一个挑战是如何处理这些摄像头收集的图像数据。这些数据需求通常需要一个大尺寸ISP（图像信号处理器）连接到处理器。莱迪思ECP5 FPGA专为实现并行处理而设计，可加速处理过程。该器件提供大量的I / O，可以轻松地连接多个摄像头。此外，它们的协处理能力可以提高处理器的效率。

ECP5可以连接多个摄像头并执行基本或高级图像处理任务，为处理器提供质量最高的图像以便进行决策。现代汽车的鸟瞰全景摄像头以及前视和后视侧视系统就是一个实例。鸟瞰全景系统能够实现从汽车上方20英尺往下俯视的全景视野。这是通过将4个（或更多）广角（FoV）摄像头的数据拼接在一起来实现的。ECP5可以聚合所有摄像头输入，将图像拼接在一起，进行鱼眼校正（这是FoV广角镜头导致的），执行白平衡，使用HDR最大化图像质量等操作，然后将质量达到最佳状态的图像发送至处理器。

在上述应用中，一片ECP5器件即可代替多个摄像头接口有限的处理器。这样就为设计工程师提供了降低系统成本和功耗的途径。

在设计上述类型的系统时必须将以下因素纳入考虑范围之内：

· 所需的视频通道数和分辨率

· 快速和稳定可靠的传输

· 预处理图像以降低主ADAS处理器的负载

视频通道和分辨率

莱迪思CrossLink器件使得设计工程师能够聚合多个图像传感器的数据，并通过单个CSI-2接口将数据传输到应用处理器。CrossLink的尺寸很小，可以放在传感器附近以提升设计灵活性。

莱迪思还为CrossLink器件提供了多款现成的IP