采用FPGA協處理器優化汽車信息娛樂和信息通信系統(04-100)
一個前沿的汽車娛樂系統體系結構實例已經由Delphi Delco電子系統公司出版。該平臺利用標準的SH-4微處理器和一個協同ASIC,日立的HD64404“Amanda”外設12,,滿足了80%的中等汽車市場的基本功能需求。該系統提供了一個具有標準API層的通用控制處理器,將硬件外設和協處理器分離。協同ASIC提供了外設和集成圖形處理器的基本功能。圖形處理器支持圖形和比例函數的交互,但是不能實現視頻編解碼器功能或其他的DSP應用。該系統為所有的娛樂應用提供了基本功能,但仍需為視頻編解碼器和無線通信功能附加ASIC和ASSP。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/80965.htmDelphi體系中的Amanda協同芯片采用雙處理總線,Piexl總線用于視頻處理等高性能數據流,而Register總線進行控制應用。這兩個總線都連在SH-4 MPX總線和一個外部存儲接口上。總線和存儲接口的結合使用為基于FPGA協處理器的無線通信平臺和靈活的視頻編解碼器提供了理想的接口。
協處理技術將FPGA和控制器或者DSP處理器緊密結合,使它們不再陷于主要的算法過程,而將標準的程序接口駐留在控制處理器中。這種集成方式非常適用于主要數據流或者算法駐留在FPGA或相關存儲器的情況。算法由控制處理器產生的低速控制信號進行控制。
這種體系結構可以應用于無線通信,以單個FPGA支持GSM/EDGE,WCDMA,1xEVDO和各種802.11協議中的數字處理。否則,對每一個標準都需要特定的硬件設計,從而增加了成本,限制了應用范圍。
此外,FPGA協處理技術,可應用于圖象處理,能夠以單個FPGA支持包括MPEG2,MPEG4和H.264在內的多路視頻編解碼器。實際上,可以同樣采用無線通信技術中使用的FPGA。
FPGA協處理器通過基于直接內存讀寫(DMA)的接口,集成在處理器系統中。嵌入式處理器的軟件層對每一個協處理器都有應用接口,通過適當的應用協處理器,將初始化程序寫入到FPGA中。一旦初始化完成后,軟件調用協處理器控制參數,時序和輸入、輸出數據流。根據采用的不同標準,在FPGA協處理器和控制處理器之間可能需要高級的通信對話,也可能FPGA協處理器單獨進行工作,在這種情況下,控制處理器簡單的將算法加載后,便不再參與處理過程。
每個加載到FPGA上的程序都必須同周圍系統緊密結合。采用FPGA進行編程,需要一個定義好的系統接口,每個基于FPGA的加速器通過它進行通信。一般而言,FPGA需要多個接口連接到控制處理器,存儲器和別的外設或者連接器上。FPGA也可以同時有幾個協處理器,共享一個控制處理器接口。每個外設或者協處理器可以有附加總線,進行高性能的數據流處理。
視頻編解碼器具有相應的輸入和輸出。Delphi體系結構的視頻輸入接口是Amanda協同ASIC的一部分,對視頻流采用ITU-R BT.656接口標準。可以進行后級處理,使用ASIC以適用于不同的顯示屏。FPGA可能需要連接到另外兩個總線上,即存儲器總線和主控制器的PCI/MPX總線,它們都與協同芯片相連。通過這三個連接,由存儲接口實現寬帶通信,PCI/MPX總線實現控制通信,這樣,FPGA可以支持視頻和通信應用。
FPGA為協同主處理器工作的專用處理體系提供了一個可編程平臺。FPGA程序與標準處理器體系的程序有根本不同。FPGA提供了可編程邏輯單元,布線,DSP處理模塊,存儲器和I/O的高性能硬件結構。FPGA的體系結構運行起來同標準的ASSP非常相似,都是通過軟硬件開發工具設計實現系統的特定功能。這些開發工具輸出的二值圖樣裝入到FPGA中后,定義了所有可編程邏輯單元,布線,DSP處理模塊等的功能。二值圖樣在系統運行時,由主處理器加載。可以產生各種程序圖樣以支持MPEG2,MPEG4,H.264,GSM/EDGE,WCDMA,1xEVDO,GPS,3D圖形加速器或者任何其他可用于汽車信息通信系統的算法。根據娛樂系統中不同的用戶菜單選項,專用程序由主處理器下載到FPGA中,并處于主處理器的控制之下。
評論