وبلاگ شرکت در مورد ایکسلینس XA7S50-1FGGA484I FPGA اسپارتان-7 XA با کارایی بالا برای خودرو

Xilinx FPGA پیشرفته خودرویی Spartan-7 XA

شرکت شنژن مینگجیادا الکترونیکس قطعات Xilinx را تامین و بازیافت می کند، یک تراشه FPGA پیشرفته خودرویی Spartan-7 XA.

I. موقعیت یابی اصلی و مبنای انطباق خودرویی

XA7S50-1FGGA484I

به شدت با استاندارد خودرویی AEC-Q100 درجه 1 (محدوده دمای عملیاتی: -40 درجه سانتیگراد تا +125 درجه سانتیگراد) مطابقت دارد، گواهینامه ایمنی عملکردی ISO 26262 ASIL-B را دریافت کرده است و از زنجیره تامین خودرویی بدون نقص با تامین طولانی مدت (بیش از 15 سال) پشتیبانی می کند. این تراشه به طور کامل الزامات اصلی الکترونیک خودرو را در زمینه مقاومت در برابر لرزش، تداخل الکترومغناطیسی، دمای بالا و رطوبت، و عملکرد پایدار طولانی مدت برآورده می کند. برخلاف FPGA های صنعتی و مصرفی، این تراشه به عنوان پلتفرم اصلی برای دستیابی به قابلیت برنامه ریزی سخت افزاری و تکرار عملکرد انعطاف پذیر در سیستم های الکترونیکی خودرو عمل می کند.

II. مشخصات سخت افزاری اصلی و پارامترهای عملکردی 1. بسته بندی پایه و پارامترهای الکتریکی

نام کامل مدل:

XA7S50-1FGGA484I

درجه سرعت: -1 (درجه پایه با عملکرد بالا، متعادل کننده مصرف انرژی و زمان بندی)

درجه دما: درجه I (درجه صنعتی/خودرویی 1، -40 درجه سانتیگراد تا +125 درجه سانتیگراد)، مناسب برای محیط های دمای بالای خودرو مانند محفظه موتور و شاسی

ولتاژ تغذیه: هسته VCCINT 1.0 ولت؛ بانک I/O 3.3 ولت/2.5 ولت/1.8 ولت/1.5 ولت/1.2 ولت تطبیقی، پشتیبانی از اتصال مستقیم به لوازم جانبی خودرو با ولتاژ گسترده

مصرف انرژی معمول: آماده به کار < 10 میلی وات، پویا < 1.5 وات، به طور قابل توجهی کمتر از SoC های درجه خودرویی با عملکرد مشابه، مناسب برای طراحی های کم مصرف خودرویی (سیستم های برق خودرویی 12 ولت/24 ولت)

2. منابع منطقی و پیکربندی حافظه (معماری هسته Spartan-7 XA)XA7S50-1FGGA484I بر اساس فرآیند کم مصرف 28 نانومتری Xilinx ساخته شده است و یک آرایه منطق قابل برنامه ریزی کامل را ادغام می کند، با پیکربندی منابع که به طور دقیق برای الزامات کنترل خودروهای میان رده تا پیشرفته تنظیم شده است:

بلوک های منطق قابل پیکربندی (CLBs): 33,650، شامل 134,600 سلول منطقی (LC)، پشتیبانی از پیاده سازی سخت افزاری الگوریتم های کنترل پیچیده خودرو مانند منطق ترکیبی، منطق ترتیبی و ماشین های حالت

حافظه RAM بلوکی (BRAM): 1,920 کیلوبیت (240 × 8 کیلوبیت)، BRAM دو پورت، پشتیبانی از کش داده، FIFO و بافر فریم برای برآورده کردن الزامات انتقال ویدئو و داده خودرویی

اسلایس های پردازش سیگنال دیجیتال (DSP): 120، هر کدام شامل یک ضرب کننده 18×18 + انباشتگر 48 بیتی، پشتیبانی از عملیات نقطه ثابت و ممیز شناور، فعال کردن شتاب سخت افزاری پیش پردازش داده های سنسور ADAS، کنترل بردار موتور و الگوریتم های فیلترینگ

حلقه های قفل فاز (PLLs): 4، پشتیبانی از ضرب، تقسیم و شیفت فاز کلاک؛ حداکثر فرکانس کلاک خروجی 450 مگاهرتز، برآورده کردن الزامات زمان بندی رابط های خودرویی با سرعت بالا (CAN FD، LIN، اترنت، LVDS)

شبکه کلاک جهانی: 16 خط کلاک جهانی، توزیع کلاک با کمترین انحراف، اطمینان از عملکرد همگام در سراسر تراشه

3. رابط های I/O و قابلیت های ارتباطی داخل خودرو (مزایای اصلی برای انطباق خودرویی)

به عنوان یک FPGA با درجه خودرویی،

XA7S50-1FGGA484I

دارای منابع I/O کاملاً سازگار با رابط های ارتباطی و کنترلی اصلی داخل خودرو است و از پیاده سازی مبتنی بر سخت افزار چندین پروتکل پشتیبانی می کند:

پین های کل I/O کاربر: 250، پشتیبانی از استانداردهایی مانند 3.3 ولت LVCMOS، 2.5 ولت LVCMOS، 1.8 ولت LVCMOS، 1.5 ولت HSTL و 1.2 ولت SSTL

I/O دیفرانسیلی با سرعت بالا: 120 جفت، پشتیبانی از LVDS، RSDS و mini-LVDS، با حداکثر نرخ داده 1.25 گیگابیت بر ثانیه، مناسب برای انتقال داده با سرعت بالا در دوربین های خودرویی، رادار و نمایشگرهاقابلیت های درایو: جریان درایو I/O قابل تنظیم از 4 میلی آمپر تا 24 میلی آمپر، پشتیبانی از درایو مستقیم لوازم جانبی خودرو مانند رله ها، شیرهای برقی و LED ها، در نتیجه نیاز به مدارهای درایو خارجی را کاهش می دهد

III. مزایای فنی اصلی هسته درجه خودرویی

XA7S50-1FGGA484I

1. ایمنی عملکردی و قابلیت اطمینان (الزامات اصلی برای الکترونیک خودرو)

مطابق با استاندارد ایمنی عملکردی ISO 26262 ASIL-B. دارای خودآزمایی سخت افزاری داخلی (BIST)، تصحیح خطای ECC (حافظه RAM بلوکی/پیکربندی)، نظارت بر کلاک و نظارت بر ولتاژ. پشتیبانی از تشخیص خطا و انتقال حالت ایمن، برآورده کردن الزامات ایمنی عملکردی برای الکترونیک خودرو

طراحی مقاوم در برابر تداخل: فرآیند بهینه شده 28 نانومتری، مدارهای محافظ EMI/EMC داخلی، گذراندن تست سازگاری الکترومغناطیسی الکترونیک خودرو، و سازگاری با محیط های الکترومغناطیسی پیچیده داخل خودرو2. مصرف انرژی پایین و ادغام بالا (سازگار با منابع تغذیه داخل خودرو و محدودیت های فضا)

فرآیند کم مصرف 28 نانومتری HKMG (High-k Metal Gate)؛ مصرف انرژی استاتیک تنها یک سوم FPGA های صنعتی است؛ مصرف انرژی پویا 40% نسبت به نسل قبلی از همین سری کاهش یافته است؛ سازگار با منابع تغذیه کم ولتاژ 12 ولت/24 ولت خودرو، کاهش الزامات طراحی حرارتی

ادغام تک تراشه ای منطق، حافظه، DSP، I/O با سرعت بالا و مدیریت کلاک جایگزین ترکیب سنتی 'MCU + ASIC اختصاصی + تراشه رابط' می شود، که مساحت PCB را 30% تا 50% کاهش می دهد و هزینه های BOM را کاهش می دهد، در حالی که الزامات کوچک سازی ECU های خودرو را برآورده می کند

3. قابلیت برنامه ریزی سخت افزاری و تکرار انعطاف پذیر (روند به سمت الکترونیک خودروی نرم افزار محور)

پشتیبانی از محیط توسعه Vivado Xilinx، ارائه مجموعه کاملی از هسته های IP با درجه خودرویی (CAN FD، اترنت خودرویی، کنترل موتور، پردازش ویدئو، پیش پردازش ADAS)، و پشتیبانی از توسعه C/C++ و Verilog/VHDL، در نتیجه چرخه توسعه ECU های داخل خودرو را کوتاه می کند

پشتیبانی از پیکربندی مجدد در مدار (ICAP)؛ سیستم های داخل خودرو می توانند منطق FPGA را از طریق CAN یا اترنت به صورت از راه دور به روز کنند تا تکرار ویژگی ها، ارتقاء الگوریتم ها و رفع نقص ها را بدون نیاز به تعویض سخت افزار فعال کنند، که با روند به روز رسانی های OTA خودرو همسو است

سازگار با طیف کامل IP های Spartan-7، که امکان انتقال سریع راه حل های بالغ داخل خودرو و کاهش ریسک های توسعه را فراهم می کند

IV. سناریوهای کاربردی اصلی داخل خودرو برای

XA7S50-1FGGA484I

ADAS (سیستم های پیشرفته کمک راننده): امکان پیش پردازش داده های رادار موج میلی متری، LiDAR و دوربین (فیلترینگ، تشخیص اشیاء، تبدیل مختصات)، کمک به کنترل کننده های دامنه (MCU/SoC) در کاهش بار محاسباتی، و پشتیبانی از عملکردهایی مانند حفظ خطوط، هشدار برخورد و نظارت بر نقاط کور

کنترل دامنه پیشرانه: مورد استفاده برای کنترل کننده های موتور (MCU)، سیستم های مدیریت باتری (BMS) و مبدل های DC-DC؛ پیاده سازی کنترل PWM، سنجش جریان/ولتاژ، کنترل بردار و حفاظت از خطا؛ پشتیبانی از سیستم های محرکه الکتریکی خودروهای انرژی نو

ماژول کنترل بدنه (BCM): ادغام کنترل چراغ جلو، کنترل قفل پنجره/درب، کنترل برف پاک کن شیشه جلو و کنترل صندلی، با داشتن رابط های I/O و باس چند کاناله، جایگزین تراشه های کنترلی گسسته سنتی می شود

گیت وی و ارتباطات داخل خودرو: امکان تبدیل پروتکل و مسیریابی داده های CAN FD، LIN و اترنت داخل خودرو، تسهیل ارتباط بین دامنه های خودرو و پشتیبانی از اتصال پرسرعت شبکه های داخل خودرو

V. خلاصه

XA7S50-1FGGA484I

XA7S50-1FGGA484I

یک FPGA مقرون به صرفه، بسیار قابل اعتماد و کم مصرف با درجه خودرویی در سری Xilinx Spartan-7 XA است که برای کاربردهای خودرویی میان رده تا پیشرفته طراحی شده است. بر اساس فرآیند 28 نانومتری، AEC-Q100 درجه 1، ISO 26262 ASIL-B، و ادغام منابع منطقی، DSP و I/O با سرعت بالا فراوان. این تراشه به طور کامل الزامات اصلی الکترونیک خودرو را برای ایمنی عملکردی، مصرف انرژی پایین و قابلیت برنامه ریزی انعطاف پذیر برآورده می کند و آن را به یک پلتفرم سخت افزاری ایده آل برای کاربردهای ADAS خودرو، پیشرانه، کنترل بدنه و گیت وی داخل خودرو تبدیل می کند. این تراشه از ارتقاء فناوری الکترونیک خودرو به سمت راه حل های 'نرم افزار محور، شتاب دهنده سخت افزاری' پشتیبانی می کند.