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基于FPGA的汽车电子设计

作者:

关键词:

摘要：

1 FPGA实际的含义

FPGA又可称为现场可编程门列阵，是以PAL、GAL等可编程器件为基础而发展的产物，是一种半定制电路。在其内部主要由可配置米模块、输入输出模块以及相应的内部连线这3个部分组成。在实际使用过程中对于能耗较低、并且更加标准化，可利用其进行反复编程，还可以在作业现场进行模拟作业实验。

2 汽车电子设计过程中FPGA所起的具体作用

（1）在汽车系统设计过程中所起的作用。通常FPGA相应的器件都是采用Altera公司的产品，此种系统在实际应用过程中可以很好的满足指纹识别以及密码锁功能，还可以使汽车具备GPS导航、汽车的倒车影像以及车内的摄像、车载电视等一系列功能，并且在此基础上在汽车内部设置了CAN总线控制接口，为后续的系统开发工作打下了良好的基础。在此系统实际的设计过程中，将相应的处理器、储存器以及I/O口集成到一个可编程的器件当中，从而使其形成一个可对其进行编程操作的片上系统。

（2）FPGA在汽车密码锁以及指纹识别功能当中发挥的作用。这两个功能主要是为了提高汽车防盗安全系数而设计的，在实际应用过程总既可同时使用又可单独使用，但是在单独使用其中一个模块式不会对整个系统产生任何影响，想要对系统做出调整必须两个模块同时使用。通常在使用汽车密码功能过程中需要选取六个数字作为密码，在实际设计过程中主要包括键盘设置、密码验证以及最终的结果输出这三个部分。在使用指纹识别功能时需要先通过相应的指纹采集模块进行指纹的录入工作，利用相应的数据接口将数据输入到FPGA器件当中，进行系统的预处理工作，通过对数字图像的分析，提取图像当中的特征点，并将其与指纹库当中乡音的指纹数据进行对比，然后再将结果输出，此模块在实际使用过程中需要以NiosII为基础。

（3）FPGA在车载防盗系统当中的应用。在安装汽车GPS系统时需要与其他车载信息装置分离，放置在隐蔽之处，并且为其配备独立电源。一旦汽车被盗，用户可以利用手机或者网络设备对汽车的GSM模块发送相应的短信指令，从而对汽车的实施坐标进行有效的定位，并且可以利用汽车内部的摄像头将汽车内部的影像进行捕捉，并且将影像利用GPRS网络发送给用户，在一些无法接收GPS信好的地方可以通过移动公司的GSM将汽车的大致位置定位出来。并且可以利用GSM模块对汽车发送指令，从而控制汽车的继电器，实现对汽车发动机、供油系统以及点火等设备控制的目的。

3 结语

通过在汽车电子设计工作当中使用FPGA设计方案，有效实现了汽车电子的多个模块进行集中控制，极大程度提高了汽车电子设计的灵活性，减少了对于汽车电子设计的研发周期，简化了平时的维护工作，提高了整体的经济效益，与此同时将整个系统稳定性进行了显著的提高，为汽车系统的升级工作提供了极大的便利，因此未来FPGA在汽车电子设计工作当中所起到的作用也将越来越明显。

［1］郭宝增，张立伟.基于FPGA的汽车电子设计［J］.电子设计工程，2009，17（8）：33-35.

［2］周莹.基于 FPGA 的汽车电子设计研究［J］.数码世界，2016，（4）：70.

［3］彭志成.基于CAN总线和SOPC的汽车仪表系统的研究与设计［D］.武汉：武汉理工大学，2008.

随着当前社会数字化技术的不断进步与发展，汽车产品也逐渐朝着电子化以及智能化的方向发展，因此在生产汽车的过程中将更多的电子技术融入到汽车系统当中，而汽车的电子化程度也是当前社会衡量汽车现代化标准的重要因素，在开发新车型以及提高汽车实际性能过程中起着至关重要的作用。在一些高档汽车生产的过程中，大约有65%的生产成本被用到了汽车的电子设计上，因此想要将汽车技术进行不断的改革与创新，需要不断加大对于汽车电子设计的研发力度。但是在实际发展过程中下相应的汽车电子系统变得越来越复杂，整个系统各个零件的数量也在不断提高，这就需要不断提高汽车电子系统的实际使用性能。通过在汽车电子设计工作中采用FPGA，不仅显著提高了设备的整体性能，而且降低了实际的生产成本，在设计的后期可以更加容易进行变更操作，在未来FPGA也将成为汽车电子设计工作中较为理想的解决方案。1 FPGA实际的含义FPGA又可称为现场可编程门列阵，是以PAL、GAL等可编程器件为基础而发展的产物，是一种半定制电路。在其内部主要由可配置米模块、输入输出模块以及相应的内部连线这3个部分组成。在实际使用过程中对于能耗较低、并且更加标准化，可利用其进行反复编程，还可以在作业现场进行模拟作业实验。2 汽车电子设计过程中FPGA所起的具体作用（1）在汽车系统设计过程中所起的作用。通常FPGA相应的器件都是采用Altera公司的产品，此种系统在实际应用过程中可以很好的满足指纹识别以及密码锁功能，还可以使汽车具备GPS导航、汽车的倒车影像以及车内的摄像、车载电视等一系列功能，并且在此基础上在汽车内部设置了CAN总线控制接口，为后续的系统开发工作打下了良好的基础。在此系统实际的设计过程中，将相应的处理器、储存器以及I/O口集成到一个可编程的器件当中，从而使其形成一个可对其进行编程操作的片上系统。（2）FPGA在汽车密码锁以及指纹识别功能当中发挥的作用。这两个功能主要是为了提高汽车防盗安全系数而设计的，在实际应用过程总既可同时使用又可单独使用，但是在单独使用其中一个模块式不会对整个系统产生任何影响，想要对系统做出调整必须两个模块同时使用。通常在使用汽车密码功能过程中需要选取六个数字作为密码，在实际设计过程中主要包括键盘设置、密码验证以及最终的结果输出这三个部分。在使用指纹识别功能时需要先通过相应的指纹采集模块进行指纹的录入工作，利用相应的数据接口将数据输入到FPGA器件当中，进行系统的预处理工作，通过对数字图像的分析，提取图像当中的特征点，并将其与指纹库当中乡音的指纹数据进行对比，然后再将结果输出，此模块在实际使用过程中需要以NiosII为基础。（3）FPGA在车载防盗系统当中的应用。在安装汽车GPS系统时需要与其他车载信息装置分离，放置在隐蔽之处，并且为其配备独立电源。一旦汽车被盗，用户可以利用手机或者网络设备对汽车的GSM模块发送相应的短信指令，从而对汽车的实施坐标进行有效的定位，并且可以利用汽车内部的摄像头将汽车内部的影像进行捕捉，并且将影像利用GPRS网络发送给用户，在一些无法接收GPS信好的地方可以通过移动公司的GSM将汽车的大致位置定位出来。并且可以利用GSM模块对汽车发送指令，从而控制汽车的继电器，实现对汽车发动机、供油系统以及点火等设备控制的目的。3 结语通过在汽车电子设计工作当中使用FPGA设计方案，有效实现了汽车电子的多个模块进行集中控制，极大程度提高了汽车电子设计的灵活性，减少了对于汽车电子设计的研发周期，简化了平时的维护工作，提高了整体的经济效益，与此同时将整个系统稳定性进行了显著的提高，为汽车系统的升级工作提供了极大的便利，因此未来FPGA在汽车电子设计工作当中所起到的作用也将越来越明显。参考文献［1］郭宝增，张立伟.基于FPGA的汽车电子设计［J］.电子设计工程，2009，17（8）：33-35.［2］周莹.基于 FPGA 的汽车电子设计研究［J］.数码世界，2016，（4）：70.［3］彭志成.基于CAN总线和SOPC的汽车仪表系统的研究与设计［D］.武汉：武汉理工大学，2008.

文章来源：《电子设计工程》网址: http://www.dzsjgc.cn/qikandaodu/2020/1102/747.html