基于 MCU 和 FPGA 设计车载信息娱乐系统
汽车工业蓬勃发展，车载信息娱乐系统已经不再是豪华轿车的独有设施，越来越多的中低端轿车开始拥有自己的信息娱乐系统。然而，
车载信息娱乐系统是一个高度集成的复杂系统，其中可以包括导航系统、影音系统、电话系统、空调通风系统，以及其他车内外舒适设
备的控制系统等，这些系统涉及的通讯网络可以包括 LINK_KEYWORD0 、MOST、LIN、蓝牙和其他无线网络协议等。设计这样一个复
杂系统，不但要考虑系统的性能和成本，更要考虑设计的灵活性，以保持产品在快速变化的市场中的竞争力。
汽车电子系统要求温度适应范围大、有利于生产标准化和很长的设计寿命。车载信息娱乐系统是一个快速发展和适应各种用户的系统，
如果既要保持一个设计具有长的寿命又要有高度的灵活性，那么这种设计在软硬件，特别是在硬件方面要有很强的可扩展性。
一般来说，车载信息娱乐系统具有复杂的人机界面 (按键和旋钮 )，带一个可以显示地图、影像和汽车信息的液晶显示器，有时还会是触摸
屏。这种系统一般以一个高性能 MCU 为中心，加上各种标准接口以及一个视频加速器件。
DSP、ASSP 和 FPGA 都可以用来实现多种接口和视频处理。 DSP 专为信号处理而设计，具有灵活度高和功耗低的特点。然而，目前
DSP 的运算能力尚不能同时满足更高的图像处理和无线通讯的要求。 ASSP 通常为某个标准的图像处理和无线通讯而设计，换言之，它
不具有适应多种标准的可编程性。 FPGA 同时具有高的运算能力和内部逻辑的现场可编程性，它能够适应车载信息娱乐系统的灵活性。
另外，FPGA 的现场可编程性使之能够代替很多原来要 ASIC 来实现的功能单元，这样就给硬件设计带来很大自由度。
应用 MCU+FPGA 的设计，软件和外设硬件都可以在 FPGA 中变化，整个系统相当于一个很容易进行升级的软件，改变硬件就像改变软
件一样简单。这样的系 统可以满足从低端到中高端汽车电子产品的设计、测试和生产的要求。所以，基于
息娱乐系统带来了很大的灵活性。
MCU+FPGA 的设计给车载信
在确立了基本硬件框架之后，接着就要考虑基于这种框架的芯片的选择。对于车载娱乐信息系统这样一个复杂的人机交互系统，高性能
和高安全的嵌入式实时操作系统是首选的软件基础。而该操作系统支持的芯片组将是 MCU 的主要候选者。目前，在汽车工业界普遍接受
的组合是 SH4( MCU)加上 QN X(操作系统)。
FPGA 的选择要相对容易一些，至少有 Xilinx、Altera 、Lattice 、Actel 和 Quicklogic 等五家公司的产品可以考虑。 Xilinx 和 Altera 是 FPGA
的行业领袖，他们的产品应用广泛，有大量的标准库可以采用。图 1 的框图是一个硬件的基本构成示意图。
考虑了硬件之后，软件的架构就变得明晰了。由于 QN X 支持 POSI X 规范，所以基于它编写的模块化的应用程序和应用开发库具有良好
的可移植性，这对支持同类软件架构的其他平台的开发无疑是一件节约成本的好事。
图 1：硬件的基本构成示意图。
软件架构的概念设计实际上可以在操作系统明确之前就开始。软件设计不一定非要遵从
模块化、应用的可伸缩性和代码的可重用性及可移植性。
POSI X 规范，而是要满足系统的高性能、设计的
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