汽車電子中FPGA技術的應用

謝孟

摘 要：在汽車電子設計工作當中，采用FPGA技術，能夠保證汽車電子系統的安全運行，提高系統的運行效率。設計人員在實際工作當中，需要詳細了解汽車的內部結構，不斷調整相關的設計方案，保證汽車的生產質量。基于此，文章主要分析汽車電子中FPGA技術的具體應用，希望能夠給相關工作人員提供一定的參考與幫助。

關鍵詞：汽車電子系統；FPGA技術；應用

中圖分類號：U463.6 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）27-0160-02

FPGA又被稱為現場可編程門陣列，由于其具有運行穩定、安全可靠、操作簡單等特點，已經被人們廣泛應用到汽車電子設計當中。在汽車電子設計工作當中，采用FPGA技術，能夠為設計人員提供更多的低成本方案，減少安全事故的發生，降低企業的經濟損失。鑒于此，本文主要研究FPGA技術在汽車電子當中的應用，保證我國汽車企業能夠更加快速的發展。

1 FPGA的相關概念與圖形化FPGA編程

FPGA技術主要以PAL、GAL與CPLD等三種編輯器為基礎衍生出來的產物，在專用集成電路當中，其屬于一種半定制電路，對定制電路具有一定的保護作用，當編輯器件中的門電路發生故障時，FPGA能夠有效保證系統的穩定運行。根據大量的實驗數據表明，在車載測試當中，采用FPGA技術，能夠進一步提高汽車電子系統的可靠性。汽車電子設計人員在實際工作當中，需要熟悉掌握系統汽車內部各個硬件的使用情況與相關設計語言，將汽車車載的相關設計語言進行圖形化編程，能夠有效降低企業的設計成本，滿足汽車電子系統安全運行的要求。

在汽車電子系統當中，利用直觀的圖形化FPGA編程，能夠幫助工作人員更好的開發新產品，節約系統運行成本。例如，在汽車電子系統當中，運用LABVEEW FPGA圖形編輯時，能夠幫助工作人員更加直觀的掌握系統的運行動態，既提高了工作人員的工作效率，又能夠節系統的運行時間，為汽車電子系統的穩定運行打下一個良好的基礎。汽車電子系統設計人員在實際工作當中，可以將圖形開發現場中的各個編程輸入到相應的軟件當中，該軟件又被稱為自定義軟件。采用這種方法，能夠減少編程數據的錯誤率，幫助設計人員更好的監測系統的運行情況。當汽車電子系統升級時，相應的軟件也要隨之不斷升級，保證汽車電子編程數據的精確性，從而保證設計人員的工作質量。

2 FPGA技術的應用范圍

FPGA的應用主要范圍主要分為兩方面，分別是車載數據采集技術與汽車電子控制器的硬件仿真中的應用。

2.1 車載數據采集

目前，我國汽車電子系統測試當中，車載數據采集系統是比較常見的系統之一，其主要功能是記錄汽車系統內部出現的傳感信號。將FPGA應用到車載數據采集當中，能夠保證系統中的數據有效處理，提高了車載數據的利用率。常用的車載數據采集技術主要包括車載信號的采集與處理。另外，在車載數據采集技術中應用FPGA，還能夠及時處理系統中出現的“高級信號”。對于底層的信號數據來說，由于其內部的信號處理較多，要求具有較強的處理速度，與其他數據處理技術相比，FPGA技術能夠保證數據的安全性，提高了數據的處理效率。

2.2 汽車電子控制器的硬件仿真

在汽車電子系統當中，硬件在環仿真具有至關重要的作用，硬件在環仿真主要指的是在虛擬環境中，將系統中的硬件進行有效組合，幫助設計人員更好的掌握汽車電子系統中的內部運行狀態。將FPGA應用到硬件仿真當中，能夠有效提高汽車的運行速度，以便于工作人員更好的檢測汽車電子系統運行情況，也會縮短汽車電子系統的開發周期，有效減少設計成本，提高汽車的生產質量。

在汽車電子系統當中，為了保證系統能夠更加穩定的運行，采用FPGA具有非常重要的作用。由于FPGA主要是PAL、GAL與CPLD等三種編輯器發展得來。FPGA技術本身也具有強的邏輯性，當汽車電子系統當中的邏輯單元較多時，采用 FPGA技術，能夠將這些邏輯單元準確排列，提高汽車電子系統中邏輯單元的利用率。在汽車電子系統當中，車載數據的有效采集具有非常重要的作用，而采用FPGA技術，能夠有效提高系統的數據信號處理能力，為汽車電子系統提供保證。

3 FPGA技術在汽車電子中的具體應用

3.1 便攜式車載數據采集系統

在汽車電子系統當中，便攜式車載數據采集系統主要包括4個部分，分別是溫度傳感信號、聲音振動信號、壓力荷載信號與位置信號等，這4個部分主要用于汽車總體性能的評價。根據大量的實驗數據顯示，以上這4種信號會隨著環境的變化而發生一定的變化，對車載數據與環境等要求較高，當采用NICompactRIO控制系統時，理論上應該選擇LabVIEW FPGA模塊與LabVIEW Real-Time模塊，采用以上這兩個模塊，能夠減少設計成本，保證汽車電子系統中的各個數據得到更好的處理。

FPGA技術在便攜式車載數據采集系統中的應用流程如下：首先，建立一個CompactRIO硬件平臺，該平臺主要用于承載FPGA中的運行系統；其次，在保證CompactRIO硬件系統穩定運行的條件下，構建FPGA芯片，該芯片是CompactRIO硬件的核心，將汽車電子系統中各個相對應的模塊進行有效連接，車載模塊能夠與汽車內部的傳感器與網絡系統進行有效連接，并將系統中的運行數據傳輸給上級處理器；最后，設計人員需要在汽車電子系統當中建立一個數據處理器，該處理器可以對系統中的數據進行二次處理，進一步提高了數據的精確性，保證汽車內部的各項數據得到更好的利用。

除此之外，在汽車電子系統當中，該便攜式車載數據采集系統的應用范圍比較廣泛，可以應用在汽車電子實驗室與車速測試場中。為了有效保證系統的運行效率，設計人員需要選擇合理的車載模塊與內部的運行程序，滿足汽車試驗的各項要求。在保證車載數據采集系統穩定運行的基礎上，設計人員還要隨時掌握外界溫度情況，并結合外界溫度的實際情況，選擇合理的運行程序與車載模塊。在汽車電子系統當中，設計人員還要安裝LabVIEW應用程序，該程序能夠將系統進行有效整合，并將系統數據直接輸出到計算機系統當中，進一步保證了汽車電子系統數據的精確性。endprint

3.2 FPGA技術在汽油發動機硬件環仿真中的具體應用

在汽車電子系統當中，汽油發動機硬件環仿真具有非常重要的作用。基于NL LabVIEW FPGA模塊與NI PXI-7831R模塊當中，通過對汽車電子系統的仔細分析，能夠保證FPGA技術在汽油發動機硬件環仿真中得到更好的應用。例如，在汽車電子系統當中的發動機硬件當中，利用以上兩個模塊與FPGA技術，能夠對汽油發動機硬件環進行更好的仿真，這在一定程度上也不斷提高了汽車電子系統的運行效率。

在汽油發動機硬件環仿真中，應用FPGA技術的流程為：首先，設計人員需要保持汽車電子系統當中的硬件仿真系統的旋轉角度與曲軸角度相同，并將系統當中的數據控制器作為仿真系統的輸入端；其次，對仿真系統中的數據輸出端輸出的數據詳細記錄，當出現異常數據時，可以進行二次輸入，從根本上保證輸入數據的準確性；最后，在汽油發動機硬件環仿真中，需要設置大量的信號傳感器，并根據規定的相關函數，不斷輸出系統中的信號，從而提高信號的安全性。

在實際應用的過程當中，為了保證系統中各個模塊的安全性，可以在汽車電子系統中設置相應的控制系統，一旦系統中的模塊出現破壞，該控制系統會及時發出警報，提醒設計人員及時調整系統，從而提高系統的安全性。研究表明，基于PXI平臺的重復設計模塊，能夠有效提高汽車電子系統的穩定性，提高了系統傳感信號的利用率。在該汽車系統當中，由于使用了LabVIEW來開發FPGA，能夠進一步提高汽車電子系統的邏輯性。針對不同氣缸的發動機，采用不同的計算機網絡軟件，能夠有效節省企業的投入成本。當然，如果采用LabVIEW仿真工具包，能夠幫助設計人員將MathWORKS Simulink（r）仿真模型更好融入到LabVIEW平臺當中，節省大量的研發時間，從而有效保證汽車電子系統的安全穩定運行。

4 結束語

將 FPGA技術應用到便攜式車載數據采集系統與汽車發動機硬件在環仿真當中，能夠提高汽車電子系統的運行效率，減少成本的浪費，從根本上提高了汽車的生長速度與質量。但是，由于我國的FPGA技術發展比較緩慢，汽車電子系統設計人員在實際工作當中，需要不斷學習先進的知識，提高自身的專業技能，從而保證我國社會經濟能夠更加快速的發展。

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