這(zhe)些(xie)車(che)輛(liang)的(de)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)不(bu)僅(jin)應(ying)滿(man)足(zu)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)
，而(er)且(qie)還(hai)要(yao)確(que)保(bao)在(zai)汽(qi)車(che)的(de)整(zheng)個(ge)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)期(qi)間(jian)無(wu)缺(que)陷(xian)和(he)故(gu)障(zhang)地(di)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)部(bu)件(jian)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)或(huo)超(chao)過(guo)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)協(xie)會(hui)（AEC）等各種工業團體規定的可靠性標準。安全性關鍵的汽車應用還應能夠防止這些係統功能因為任何未授權訪問、篡改或破壞而被改變並導致災難性結果（包括人命傷亡）。

 

汽(qi)車(che)工(gong)業(ye)正(zheng)經(jing)曆(li)重(zhong)大(da)的(de)結(jie)構(gou)化(hua)轉(zhuan)變(bian)。自(zi)主(zhu)駕(jia)駛(shi)革(ge)命(ming)增(zeng)加(jia)了(le)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)的(de)複(fu)雜(za)性(xing)和(he)縮(suo)短(duan)了(le)設(she)計(ji)周(zhou)期(qi)。隨(sui)著(zhe)人(ren)們(men)對(dui)安(an)全(quan)和(he)燃(ran)油(you)效(xiao)率(lv)的(de)關(guan)注(zhu)增(zeng)加(jia)，混(hun)合(he)動(dong)力(li)車(che)輛(liang)和(he)電(dian)動(dong)車(che)輛(liang)的(de)勢(shi)頭(tou)越(yue)來(lai)越(yue)猛(meng)。

 

這(zhe)些(xie)車(che)輛(liang)的(de)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)不(bu)僅(jin)應(ying)滿(man)足(zu)功(gong)能(neng)要(yao)求(qiu)，而(er)且(qie)還(hai)要(yao)確(que)保(bao)在(zai)汽(qi)車(che)的(de)整(zheng)個(ge)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)期(qi)間(jian)無(wu)缺(que)陷(xian)和(he)故(gu)障(zhang)地(di)安(an)全(quan)運(yun)行(xing)。這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)部(bu)件(jian)必(bi)須(xu)滿(man)足(zu)或(huo)超(chao)過(guo)汽(qi)車(che)電(dian)子(zi)協(xie)會(hui)（AEC）等各種工業團體規定的可靠性標準。安全性關鍵的汽車應用還應能夠防止這些係統功能因為任何未授權訪問、篡改或破壞而被改變並導致災難性結果（包括人命傷亡）。

 

 

汽車創新和技術進步正推動配置安全解決方案
、減少相關安全威脅的需求。雖然包括高級駕駛輔助係統（ADAS）、車(che)輛(liang)連(lian)接(jie)性(xing)和(he)自(zi)主(zhu)駕(jia)駛(shi)等(deng)先(xian)進(jin)特(te)性(xing)對(dui)車(che)輛(liang)的(de)舒(shu)適(shi)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)水(shui)平(ping)做(zuo)出(chu)了(le)重(zhong)大(da)貢(gong)獻(xian)
，但(dan)它(ta)們(men)也(ye)使(shi)車(che)輛(liang)更(geng)容(rong)易(yi)遭(zao)受(shou)黑(hei)客(ke)攻(gong)擊(ji)和(he)各(ge)種(zhong)安(an)全(quan)威(wei)脅(xie)。

 

例如，V2V/V2I通信係統采用專用車載短程通信係統，使車輛能夠將安全相關信息發送到其它車輛和從其它車輛接受此類信息。所有V2V/V2Ixinxidoulaiyuanyuzhidexinrendelaiyuan，bingqieyingyouanquanfanghucuoshi，quebaoxinxiweizaifasonghejieshouzhijianbeicuangai

，zheshifeichangzhongyaode。ruguocheliangzhijianweijianlizhidexinrenqieanquandetongxin，houguohuifeichangyanzhong。gongxiangxinxihecheneitongxinshiyongdezengjia，yeshiqicherongyishoudaoheikegongji。ciwai，shiyongzheguanxinyinsiwenti
，yaoqiubaozhengxinxibuhuixielujiashiyuandeshenfenhuoweizhixinxi。nimingcheliangdeanquanxinxiyingzhitigonggeiyuxianshouquandecheliangheqitajigou。

 

一些FPGA集成了多種安全特征
，如差異化功率分析（DPA）保護、加密加速器

、高級加密標準（AES）、安全散列算法（SHA）、篡改檢測器、物理不可克隆功能（PUF）等
，可以提供硬件、設計和數據水平的安全，從而實施安全的汽車解決方案。

 

 

ADAS是(shi)提(ti)供(gong)被(bei)動(dong)和(he)主(zhu)動(dong)反(fan)饋(kui)以(yi)改(gai)善(shan)駕(jia)駛(shi)員(yuan)安(an)全(quan)性(xing)和(he)舒(shu)適(shi)感(gan)的(de)電(dian)子(zi)係(xi)統(tong)。它(ta)們(men)是(shi)預(yu)測(ce)性(xing)係(xi)統(tong)，針(zhen)對(dui)潛(qian)在(zai)危(wei)險(xian)提(ti)供(gong)預(yu)先(xian)報(bao)警(jing)，以(yi)防(fang)止(zhi)事(shi)故(gu)。由(you)於(yu)消(xiao)費(fei)者(zhe)安(an)全(quan)意(yi)識(shi)增(zeng)加(jia)及(ji)政(zheng)府(fu)法(fa)規(gui)規(gui)定(ding)，這(zhe)些(xie)係(xi)統(tong)正(zheng)日(ri)益(yi)被(bei)OEM采納。ADAS的各種特征包括自適應巡航控製、盲點預警
、偏道警告、避碰和行人檢測係統。ADAS以複雜的傳感器配置為基礎，傳送信息如速度、溫度
、物體存在性
、信號和車道檢測至處理和控製裝置。這些輸入經過處理，實現圖像增強、畸變校正
、物體識別和運動估計
，然後
，經分析後，采取糾正措施。控製係統接收處理過的輸入，控製輸出，如刹車或向駕駛員報警。ADAS必須堅守其功能以避免事故

，因此，需要安全的，帶有失效保護的實施方案。FPGA能夠實施數據處理和顯示功能

，提供可靠安全的解決方案。

 

采用車載專用短程無線電通信器件，V2X通信係統將有關安全的信息傳輸到其它車輛（圖1）。這些信息包括有關車輛速度
、方向
、刹車狀態和尺寸。這些係統還接收有關其它車輛的相同信息。配備V2X的車輛由於能夠通過其它車輛獲得更遠的檢測距離及“看到”周圍環境，因此能夠以比傳感器、攝像頭或雷達快很多的速度“意識”到其它車輛的存在
，並向其它駕駛員預警某些威脅。

 

圖1：車輛連接性：V2X (V2V和V2I)

 

但是，如果V2X係統無法確保信息來自於值得信任的來源
，且它們並未在發送和接收之間被篡改
，則可能出現嚴重的後果，包括人命傷亡。FPGA采用對稱或不對稱加密技術，產生公鑰基礎設施（PKI）係統的私鑰，能夠為V2X實施安全的通信係統（圖2）。

 

圖2：FPGA可以為V2X實施安全的通信係統

 

燃油價格持續飆升、近期有關碳排放的法律規定

、客戶對更好性能和質量的要求
，正迫使汽車工業提供更好的內燃機替代方案。向顧客提供各種選擇方案，包括混合、插電式混合動力和全電動方案的動力係統電氣化
，已經成為趨勢（圖3）。汽車電子在這種電氣化中起著非常重要的作用，從而導致了新的複雜的發動機控製單元麵世。混合/電動發動機控製單元在以下方麵使得設計人員麵臨挑戰：

 

 

閃存FPGA的優點有可重編程性、安全性、可靠性、硬件配置性及延展性溫度支持，使設計人員能夠應對前麵提到的挑戰。

 

圖3：混合
、插電式混合和全電動車輛提供更好的內燃機替代方案

 

 

隨著複雜性不斷增加和對駕駛員安全的不斷重視，邏輯上FPGA正日益適合新一代汽車係統。支持汽車應用采用FPGA的因素有幾個。

 

 

FPGA能夠並行運行多種功能，在ADAS、智能停車輔助係統和功率控製係統（電動車）等應用中提供巨大的優勢。這些應用涉及同時處理不同類型的數據，同時向駕駛員反饋
，或產生多種控製功能信號。例如，ADAS和智能停車輔助係統應用要求同時處理來自多個來源，如攝像頭、傳感器等的數據。處理IP可以在FPGA架構中實施，使單台器件可以同時執行多種功能。大多數FPGA還擁有集成外設內核，能夠實施通常使用的功能
，如控製器局域網通信（CAN）。這些外設內核經優化，可與各種輸入信號並行處理一起使用。

 

 

現代汽車包括控製和監測各種功能的多個處理裝置和傳感器。包括ADAS、V2V/V2Ihetingchefuzhuxitongdeyingyongxianzhugaishanleqicheshiyongzhedeanquanxing，danshi，zhexiexianjindetedianyedailailexindeqianzaifengxian。jianlianquanxitongdezhongyaoyibushiquebaoxitongbushoueyicuangaigongji。xianzaideFPGA擁有幾項集成安全特征，如高級加密加速器、AES、SHA、橢圓曲線密碼體製（ECC）、安全比特流
、PKI和防DPA
，所有這些特征使FPGA能夠構建安全係統。

 

另一個設計汽車係統的重要條件是需要連續運行幾年而不受環境影響（如單粒子翻轉（SEU））的高可靠係統。閃存FPGA基於閃存架構，因而對SEU免疫，提供零失效（FIT）率，應對汽車應用的高可靠性要求，極大地簡化了此類關鍵係統的冗餘要求和改進了可靠性。

 

 

現xian在zai，汽qi車che製zhi造zao商shang偏pian愛ai基ji於yu平ping台tai的de實shi施shi
，即ji以yi某mou種zhong設she計ji為wei基ji礎chu，將jiang其qi進jin行xing適shi度du修xiu改gai，形xing成cheng各ge個ge型xing號hao的de差cha異yi化hua方fang案an。。這zhe種zhong方fang法fa使shi汽qi車che製zhi造zao商shang縮suo短duan了le設she計ji周zhou期qi和he引yin入ru了le新xin的de特te征zheng。

 

FPGA帶有編程性和廣泛資源，因而是建立平台解決方案的理想選擇。由於FPGA可以編程，使得汽車製造商能夠在最後一分鍾修改設計，但並不會顯著延長上市時間
，是一個出色的選擇方案。

 

 

汽車設計周期正變得越來越短
，推動頂級公司不僅要快速建立設計原型，而且要滿足性能水平的要求。FPGA擁有可編程的靈活架構，提供了開發原型

、評價性能和設計定型的理想平台。

 

 

安(an)全(quan)性(xing)和(he)可(ke)靠(kao)性(xing)是(shi)汽(qi)車(che)應(ying)用(yong)重(zhong)點(dian)關(guan)注(zhu)的(de)問(wen)題(ti)

，汽(qi)車(che)係(xi)統(tong)需(xu)要(yao)滿(man)足(zu)該(gai)行(xing)業(ye)主(zhu)流(liu)的(de)高(gao)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)法(fa)規(gui)。美(mei)高(gao)森(sen)美(mei)公(gong)司(si)提(ti)供(gong)擁(yong)有(you)可(ke)靠(kao)性(xing)和(he)安(an)全(quan)性(xing)特(te)征(zheng)的(de)汽(qi)車(che)級(ji)（AEC-Q100）SmartFusion2 SoC FPGA和IGLOO2 FPGA。SmartFusion2和IGLOO2是功耗和成本優化的產品
，為汽車客戶提供最低總擁有成本。

 

美高森美應對汽車應用設計人員麵臨的基本挑戰
，提供（圖4）：

 

 

 

本文轉載自電子技術設計。