基于FPGA的汽車電子設計

吳 彤，徐斐然

（西華大學，四川 成都 610039）

隨著當前社會數字化技術的不斷進步與發展，汽車產品也逐漸朝著電子化以及智能化的方向發展，因此在生產汽車的過程中將更多的電子技術融入到汽車系統當中，而汽車的電子化程度也是當前社會衡量汽車現代化標準的重要因素，在開發新車型以及提高汽車實際性能過程中起著至關重要的作用。在一些高檔汽車生產的過程中，大約有65%的生產成本被用到了汽車的電子設計上，因此想要將汽車技術進行不斷的改革與創新，需要不斷加大對于汽車電子設計的研發力度。但是在實際發展過程中下相應的汽車電子系統變得越來越復雜，整個系統各個零件的數量也在不斷提高，這就需要不斷提高汽車電子系統的實際使用性能。通過在汽車電子設計工作中采用FPGA，不僅顯著提高了設備的整體性能，而且降低了實際的生產成本，在設計的后期可以更加容易進行變更操作，在未來FPGA也將成為汽車電子設計工作中較為理想的解決方案。

1 FPGA實際的含義

FPGA又可稱為現場可編程門列陣，是以PAL、GAL等可編程器件為基礎而發展的產物，是一種半定制電路。在其內部主要由可配置米模塊、輸入輸出模塊以及相應的內部連線這3個部分組成。在實際使用過程中對于能耗較低、并且更加標準化，可利用其進行反復編程，還可以在作業現場進行模擬作業實驗。

2 汽車電子設計過程中FPGA所起的具體作用

（1）在汽車系統設計過程中所起的作用。通常FPGA相應的器件都是采用Altera公司的產品，此種系統在實際應用過程中可以很好的滿足指紋識別以及密碼鎖功能，還可以使汽車具備GPS導航、汽車的倒車影像以及車內的攝像、車載電視等一系列功能，并且在此基礎上在汽車內部設置了CAN總線控制接口，為后續的系統開發工作打下了良好的基礎。在此系統實際的設計過程中，將相應的處理器、儲存器以及I/O口集成到一個可編程的器件當中，從而使其形成一個可對其進行編程操作的片上系統。

（2）FPGA在汽車密碼鎖以及指紋識別功能當中發揮的作用。這兩個功能主要是為了提高汽車防盜安全系數而設計的，在實際應用過程總既可同時使用又可單獨使用，但是在單獨使用其中一個模塊式不會對整個系統產生任何影響，想要對系統做出調整必須兩個模塊同時使用。通常在使用汽車密碼功能過程中需要選取六個數字作為密碼，在實際設計過程中主要包括鍵盤設置、密碼驗證以及最終的結果輸出這三個部分。在使用指紋識別功能時需要先通過相應的指紋采集模塊進行指紋的錄入工作，利用相應的數據接口將數據輸入到FPGA器件當中，進行系統的預處理工作，通過對數字圖像的分析，提取圖像當中的特征點，并將其與指紋庫當中鄉音的指紋數據進行對比，然后再將結果輸出，此模塊在實際使用過程中需要以NiosII為基礎。

（3）FPGA在車載防盜系統當中的應用。在安裝汽車GPS系統時需要與其他車載信息裝置分離，放置在隱蔽之處，并且為其配備獨立電源。一旦汽車被盜，用戶可以利用手機或者網絡設備對汽車的GSM模塊發送相應的短信指令，從而對汽車的實施坐標進行有效的定位，并且可以利用汽車內部的攝像頭將汽車內部的影像進行捕捉，并且將影像利用GPRS網絡發送給用戶，在一些無法接收GPS信好的地方可以通過移動公司的GSM將汽車的大致位置定位出來。并且可以利用GSM模塊對汽車發送指令，從而控制汽車的繼電器，實現對汽車發動機、供油系統以及點火等設備控制的目的。

3 結語

通過在汽車電子設計工作當中使用FPGA設計方案，有效實現了汽車電子的多個模塊進行集中控制，極大程度提高了汽車電子設計的靈活性，減少了對于汽車電子設計的研發周期，簡化了平時的維護工作，提高了整體的經濟效益，與此同時將整個系統穩定性進行了顯著的提高，為汽車系統的升級工作提供了極大的便利，因此未來FPGA在汽車電子設計工作當中所起到的作用也將越來越明顯。