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信息娱乐系统的平台构建

构建平台架构

  建立硬件平台架构一般有三个基本步骤。首先是选择最关键的组件,然后是围绕内部核心元件搭建外部“层“。一般来说,形成最终配置是一个反复实践的过程。

  第一步是选择核心芯片组,主要考虑因素是成本、特性和性能,虽然设计人员在这个阶段也需要考虑其它重要因素,如硬件/软件复用以及公司战略或OEM要求。

  在没有建立起所有层的架构以反映系统真实成本之前,通常不可能最终确定芯片组的选型。而外层所涉及的成本很多时候相当于甚至超过核心芯片组的成本。

  第二步是解决所有遗漏的特性和功能。对硬件设计人员来说,一个理想的情况是,有现成的系统级芯片或芯片组包含了需要的所有特性和功能,并且价格合理,能够满足不同客户的需求。

  不过,即使上述情形是可能的,但公司将如何实现有别于其它一级电子产品制造商的功能呢?也许更重要的是,公司将如何规划未知/潜在的特性?

  这就引发了一个看似矛盾的问题——外围电路是可以提供产品差异化的最好机会,并能满足可扩展性和可复用性;但人们又在尽量避免它,因为外围电路的设计和选择是一个反复的过程,类似于一个非常复杂的拼图过程。

  围绕核心芯片组的外围器件所执行的功能非常广泛,包括连接性(补充主芯片组遗漏的接口)、协处理/加速(从主芯片组卸载处理任务)和接口转换(弥补主芯片组上不合适的接口)。

  设计人员试图寻找能够满足特定功能并且价格可接受的合适器件,但他们经常到处碰壁,因为解决架构中某个部分的问题会导致另一个部分出现问题。即使确定了可接受的器件,也还会遇到汽车认证或长期可用性方面的问题。

  尤其是对于信息娱乐系统架构,设计人员必须综合考虑到很多方面,比如音视频的源端和接收端、有线和无线、显示器、消费者端口连接和存储,以及后端汽车网络等。

  上述内容涉及到汽车头部单元中的各种子系统,而这些头部单元正是信息娱乐系统的中心硬件组件。

  今天,实现系统设计所要求的全部接口数量——尚不包括服务于每个接口所需的性能——正在呈爆炸式增长,因此对核心芯片组的特性和性能也提出更高要求。

  FPGA解决方案

  目前已经有数代信息娱乐系统架构平台使用了FPGA器件,这些FPGA担负着主处理器或芯片组的支撑(或补充)作用。在这种角色中,FPGA一般被称为配套芯片。有经验的用户已经认识到,FPGA不仅可以用来弥补架构中的漏洞,而且还能更多地被用作核心元件,为基础架构增加更多的灵活性和可扩展性。

  这样做通常要求在架构定义的早期阶段就要引入FPGA,并将FPGA归类为核心芯片组中的一个元件。这样,设计人员就能在内存子系统、系统启动时序、通用系统性能和平台总体成本等方面获得各种系统级的益处。

  一些芯片组具有内置扩展能力,例如带有PCIe或其它专用串行/并行接口的芯片组。有些芯片组没有专门的内置扩展功能,设计人员不得不使用替代性接口,如USB或SD端口。这意味着FPGA必须能够通过其中一种解决方案支持一种接口,但代价是创建接口需要一定的时间和知识储备。

 

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