وبلاگ شرکت در مورد Xilinx XA7S50-2CSGA324I اسپارتان-7 XA FPGA برای کاربردهای خودرو

شركت الکترونيک شينزين مينگجيادا توليد و بازيافت شيليکسXA7S50-2CSGA324Iتراشه Spartan-7 XA FPGA

به عنوان مدل پرچمدار سری Spartan-7 XA از FPGAs درجه خودرو،XA7S50-2CSGA324I، پشتوانه تکنولوژی فرآیند 28nm، گواهینامه قابلیت اطمینان در درجه خودرو و تخصیص بهینه منابع،به عنوان یک راه حل ایده آل برای بسیاری از سناریوهای بحرانی در الکترونیک خودرو. به طور کامل به تمامی نیازهای خودروها پاسخ می دهد، از کمک راننده تا سرگرمی در داخل خودرو،ارائه پشتیبانی سخت افزاری قوی برای عملکرد کارآمد و ارتقاء عملکردی سیستم های داخل خودرو.

I. موقعیت اصلی و ویژگی های کلیدی خودروXA7S50-2CSGA324I

XA7S50-2CSGA324I متعلق به سری Xilinx Spartan-7 XA است و یک دستگاه منطقی قابل برنامه ریزی با بهینه سازی هزینه است که به طور خاص برای بخش الکترونیک خودرو طراحی شده است.موقعیت اصلی آن است: قابلیت اطمینان بالا، مصرف انرژی پایین و هزینه های بالا، به آن امکان می دهد به طور مستقیم نیازهای عملیاتی سختگیرانه محیط داخل خودرو را برآورده کند.طراحی ویژگی های اصلی خودروی خود را بر روی سازگاری با شرایط عملیاتی پیچیده در وسیله نقلیه متمرکز شده است تا عملکرد پایدار طولانی مدت را تضمین کند.

1گواهینامه قابلیت اطمینان و سازگاری با محیط زیست

مقدمه XA به وضوح نشان می دهد که این دستگاه با استانداردهای درجه خودرو مطابقت دارد.این دستگاه گواهینامه AEC-Q100 درجه 2 را گذراند و می تواند با ثبات در محدوده وسیع دما (دما اتصال) از -40 °C تا 125 °C کار کند.، پوشش کامل تمام سناریوهای عملیاتی خودرو از سرما شدید تا گرما بالا.آیا در محیط های دمای پایین زمستان های شمالی یا مناطق دمای بالا در نزدیکی محفظه موتور، عملکرد پایدار را حفظ می کند و از خرابی عملکرد ناشی از نوسانات دمایی جلوگیری می کند.دستگاه شامل حفاظت ESD با قدرت بالا (HBM ≥ 2 kV) و حفاظت از قفل (≥ 100 mA) است.، به طور موثر مشکلات متداول در داخل خودرو مانند تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و نوسانات ولتاژ را کاهش می دهد.تضمین عملکرد مداوم و قابل اطمینان سیستم های داخل خودرو، در نتیجه نیاز اصلی صنعت الکترونیک خودرو به “صفر نقص” را برآورده می کند.

2طراحی کم مصرف و جمع و جور، مناسب برای سناریوهای نصب در خودرو

بر اساس یک فرآیند 28nm با عملکرد بالا / قدرت پایین (HPL) با دروازه فلزی بالا (HKMG) ، XA7S50-2CSGA324I عملکرد خارق العاده ای با قدرت کم را با مصرف قدرت عملیاتی معمولی ≤1 ارائه می دهد.5W و مصرف قدرت ثابت تنها حدود 0.3W. در مقایسه با نسل قبلی از FPGAs فرآیند 45nm، مصرف انرژی بیش از 50٪ کاهش می یابد، به طور موثر کاهش بار بر روی منبع تغذیه خودرو،پاسخگویی به الزامات سختگیرانه کنترل مصرف انرژی خودروهای انرژی جدید، و گسترش محدوده رانندگی. این دستگاه در یک بسته 324 پین CSGA (Ceramic Stud Grid Array) قرار دارد. ابعاد بسته موازنه مدیریت حرارتی با الزامات مینیاتوریزه،امکان سازگاری انعطاف پذیر با فضاهای نصب جمع و جور الکترونیک داخل خودرو. چه در گروه های ابزار، کنترل کننده های خودرو یا ماژول های ADAS، این امکان را برای یکپارچه سازی کارآمد فراهم می کند. علاوه بر این، طراحی نصب سطح تولید انبوه را تسهیل می کند.در نتیجه کاهش هزینه های تولید محصولات داخل خودرو.

3ویژگی های انعطاف پذیر و قابل تنظیم برای پشتیبانی از تکرار عملکردی داخل خودرو

به عنوان یک دستگاه FPGA،XA7S50-2CSGA324Iمزایای اصلی برنامه ریزی و پیکربندی را دارد. پیکربندی منطقی آن می تواند به طور انعطاف پذیر با توجه به الزامات عملکردی سیستم های داخل خودرو تنظیم شود،امکان ارتقاء عملکردی و تکرار بدون نیاز به تعویض سخت افزار.این ویژگی به طور کامل با سرعت سریع توسعه هوش خودرو مطابقت دارد، زمانی که سیستم های داخل خودرو به عملکردهای جدید نیاز دارند (مانند ارتقاء الگوریتم ADAS یا به روز رسانی پروتکل رابط)این امر چرخه تحقیق و توسعه را برای محصولات داخل خودرو به طور قابل توجهی کوتاه می کند، هزینه های ارتقاء را کاهش می دهد،و همچنین نگهداری بعدی سیستم های داخل خودرو را تسهیل می کند..

II. توضیح دقیقXA7S50-2CSGA324Iپارامترهای اصلی: پشتیبانی از برنامه های کاربردی چند سناریویی داخل خودرو

پیکربندی پارامتر XA7S50-2CSGA324I به دقت بهینه شده است، با تخصیص منابع متناسب با الزامات عملی الکترونیک داخل خودرو.این رویکرد از اتلاف هزینه ناشی از افزوده شدن منابع جلوگیری می کند و در عین حال عملکرد پایدار عملکردهای مختلف داخل خودرو را تضمین می کندپارامترهای اصلی آن عبارتند از:

منابع منطقی: شامل 52،160 سلول منطقی (CLBs) ، 4075 واحد LAB / CLB، و سوابق برش و جداول جستجو (LUTs) است.این امکان را برای اجرای یکپارچه عملکردهای منطقی اصلی در سیستم های خودرو فراهم می کند.، مانند تبدیل چند پروتکل (به عنوان مثال، UART به CAN، I2C به SPI) و کنترل ماشین حالت، پاسخگویی به خواسته های پردازش منطق پیچیده کنترل کننده های خودرو.

- منابع حافظه: کل ظرفیت رم به 2 می رسد،764،800 بیت (تقریبا 2.76 Mb) ، از جمله 36 Kb (2 × 18 Kb) از بلاک رم. از پیکربندی دو پورت و منطق داخلی FIFO پشتیبانی می کند،امکان اجرای انعطاف پذیر عملکردهای ذخیره سازی داده های سنسور داخل خودروبه عنوان مثال، می تواند داده های تصویری از دوربین های ADAS و داده های نمونه برداری از سیستم های مدیریت باتری را به طور موقت ذخیره کند و تداوم انتقال داده را تضمین کند.

- منابع DSP: مجهز به یک هسته DSP با یک ضرب 25 × 18 ، باتری های 48 بیتی و پیش از باتری ها و پشتیبانی از فیلتر سازی ضریب تقارن بهینه شده.این شرایط برای پردازش سیگنال دیجیتال متوسط تا کم در سناریوهای خودرو را برآورده می کند، مانند پیش پردازش تصویر ADAS، برابر سازی صوتی داخل خودرو و فیلتر کردن ولتاژ باتری و سیگنال های فعلی.

- قابلیت های I/O: 250 پین I/O قابل دسترسی کاربر را فراهم می کند و از بیش از 30 استاندارد رابط از جمله LVCMOS، LVDS، PCIe Gen2 (x1) ، DDR3/DDR2 و بیش از 30 استاندارد رابط دیگر پشتیبانی می کند.با پروتکل های معمول خودرو مانند CAN 2 سازگار است.0B ، FlexRay و GMSL ، امکان اتصال انعطاف پذیر به دستگاه های محیطی از جمله سنسورهای خودرو ، نمایشگرها و ماژول های ارتباطی را فراهم می کند. همچنین از رابط های DDR3 با سرعت تا 800 Mb / s پشتیبانی می کند.پاسخگویی به الزامات انتقال داده های پهنای باند بالا در کاربردهای خودرو.

- مدیریت ساعت: یک بلوک مدیریت ساعت حالت مخلوط پیشرفته را که شامل شش مدیر ساعت دیجیتال (DCM) و دو حلقه قفل فاز (PLL) است، ادغام می کند.تقسیم و تنظیم فاز، با حداکثر فرکانس ساعت 450 مگاهرتز. ساعت با دقت بالا (± 100 ppm) مورد نیاز سیستم های خودرو را فراهم می کند،تضمین عملکرد در زمان واقعی برای برنامه هایی مانند ADAS و ارتباطات داخل خودرو.

- ویژگی های دیگر: پشتیبانی از AES و محافظت از DNA دستگاه برای افزایش امنیت IP، به طور موثر حفاظت از الگوریتم های اصلی در خودرو و داده ها در برابر دستکاری؛ محدوده ولتاژ تغذیه 0.95V تا 1.05V، با توجه به ویژگی های ولتاژ خروجی منابع برق داخل خودرو؛ علاوه بر این، دارای سطح حساسیت رطوبت 3 (168 ساعت) است.با توجه به الزامات ذخیره سازی و جوشاندن در فرآیندهای تولید داخل خودرو.

III. سناریوهای کلیدی کاربرد خودرو برایXA7S50-2CSGA324I، توانمند سازی ارتقاء وسایل نقلیه هوشمند

با تشکر از قابلیت اطمینان ماشین آلات، پیکربندی انعطاف پذیر منابع و ویژگی های قدرت کم،XA7S50-2CSGA324I به طور گسترده ای در بسیاری از زمینه های حیاتی الکترونیک خودرو مورد استفاده قرار گرفته است، که به عنوان یک مرکز مرکزی برای اتصال عملکردهای سخت افزاری و نرم افزاری عمل می کند. سناریوهای کاربردی خاص عبارتند از:

1سیستم های پیشرفته کمک راننده (ADAS)

ADAS در قلب هوش خودرو قرار دارد و خواسته های فوق العاده بالایی از عملکرد دستگاه در زمان واقعی، قابلیت اطمینان و قابلیت پردازش داده ها دارد.XA7S50-2CSGA324Iمی تواند به عنوان واحد کنترل اصلی برای سیستم های ADAS، مسئول پیش پردازش و ادغام داده ها از سنسورها مانند دوربین های داخل خودرو، رادار امواج میلی متری و لیدار باشد.منابع DSP آن می تواند الگوریتم های پیش پردازش تصویر را اجرا کند، مانند فیلتر 3 × 3 convolution، به طور موازی با تاخیر کمتر از 5 ms هنگام پردازش داده های تصویر 1080P@30fps؛ رابط I / O از GMSL پشتیبانی می کند،امکان ارتباط مستقیم با سنسورهای تصویر، در نتیجه نیاز به تراشه های SerDes خارجی را کاهش می دهد و هزینه های BOM را کاهش می دهد؛ در عین حال منابع منطقی فراوان ادغام داده های چند سنسور را تسهیل می کند،ارائه پشتیبانی محاسباتی در زمان واقعی برای توابع مانند هشدار خروج از خط، هشدار برخورد جلو و کنترل سرعت سازگار، اطمینان از ایمنی رانندگی.

2سیستم های اطلاعات و سرگرمی داخل خودرو

سیستم های اطلاعات و تفریح داخل خودرو باید قابلیت های مختلفی را داشته باشند، از جمله پخش چند رسانه ای، ناوبری و تعامل انسان و ماشین.ایجاد خواسته های بالا در مورد انعطاف پذیری و سازگاری دستگاه.XA7S50-2CSGA324Iامکان گسترش رابط و پردازش سیگنال برای سیستم های IVI را فراهم می کند؛ رابط های I/O گسترده آن می تواند به دستگاه های محیطی مانند صفحه نمایش داخل خودرو، سیستم های صوتی،ماژول های بلوتوث و ماژول های GPS، پشتیبانی از تبدیل چند پروتکل برای اطمینان از ارتباطات پایدار بین دستگاه ها؛ منابع منطقی آن امکان رمزگشایی و تبدیل داده های چند رسانه ای را فراهم می کند،افزایش سرعت پخش صدا و ویدیودر عین حال، ویژگی های قدرت کم آن مصرف انرژی در سیستم سرگرمی داخل خودرو را کاهش می دهد و از هرگونه تأثیر بر محدوده خودرو جلوگیری می کند.در حالی که ماهیت قابل تنظیم مجدد آن ارتقاء آینده به نقشه های ناوبری و توابع سرگرمی را تسهیل می کند، در نتیجه تجربه کاربر را بهبود می بخشد.

3سیستم مدیریت باتری (BMS)

برای وسایل نقلیه انرژی جدید، سیستم مدیریت باتری برای اطمینان از ایمنی باتری و افزایش عمر باتری ضروری است، و نیاز به نظارت در زمان واقعی پارامترهای باتری مانند ولتاژ،جریان و دمایXA7S50-2CSGA324I به عنوان تراشه اصلی کنترل برای BMS عمل می کند،اتصال به سنسورهای سلول باتری فردی از طریق رابط I/O برای جمع آوری پارامترهای باتری در زمان واقعیاز منابع DSP برای فیلتر کردن و کالیبراسیون داده های جمع آوری شده استفاده می کند و دقت داده ها را تضمین می کند.منابع منطقی آن می تواند الگوریتم هایی را برای کنترل تعادل باتری و محافظت از بیش از حد شارژ / بیش از حد تخلیه اجرا کند، در حالی که با واحد کنترل وسیله نقلیه از طریق اتوبوس CAN ارتباط برقرار می کند تا بازخورد در مورد وضعیت باتری را ارائه دهد و در نتیجه ایمنی و عملکرد پایدار باتری خودرو انرژی جدید را تضمین کند.

4کنترل کننده ها و دروازه ها

سیستم های الکترونیکی خودرو شامل کنترل کننده های متعدد (مانند کنترل کننده های موتور، کنترل کننده های بدن و کنترل کننده های نور) ،که نیاز به یک دروازه برای تسهیل ارتباطات و تبادل داده بین آنها دارندXA7S50-2CSGA324I به عنوان جزء اصلی دروازه داخل خودرو عمل می کند. با استفاده از پیکربندی منطقی انعطاف پذیر و قابلیت های پشتیبانی چند پروتکل،این امکان را برای تبدیل پروتکل و انتقال داده ها در میان سیستم های مختلف اتوبوس داخل خودرو فراهم می کند، از جمله CAN، LIN و Ethernet ✓ اطمینان از ارتباطات در زمان واقعی بین کنترل کننده ها. علاوه بر این، قابلیت اطمینان بالا آن تضمین عملکرد مداوم و پایدار دروازه را تضمین می کند.جلوگیری از خرابی سیستم های داخل خودرو که ناشی از قطع ارتباطات است و حمایت از عملکرد هماهنگ کل سیستم های الکترونیکی خودرو.

5سیستم های ایمنی و نظارت داخل خودرو

سیستم های ایمنی و نظارت در داخل خودرو (مانند دوربین های داشکام، نظارت در کابین و سیستم های ضد سرقت) نیاز به جمع آوری، ذخیره سازی و انتقال داده های نظارت در زمان واقعی دارند.XA7S50-2CSGA324Iامکان جمع آوری و ذخیره سازی داده های نظارت در زمان واقعی را فراهم می کند؛ حافظه حافظه بلاک آن می تواند داده های ویدیویی و صوتی را به طور موقت ذخیره کند تا از دست دادن داده ها جلوگیری شود؛منابع منطقی آن از فشرده سازی و رمزگذاری داده ها برای اطمینان از امنیت داده ها پشتیبانی می کند.علاوه بر این، قابلیت اطمینان خودرو، نیازهای عملیاتی طولانی مدت سیستم های نظارت بر خودرو را برآورده می کند، عملکرد پایدار را در دمای بالا، لرزش مستعد،یا محیط های تداخل الکترومغناطیسی.

IV. مزیت های اصلی و ارزشXA7S50-2CSGA324Iبرای کاربردهای داخل خودرو

در مقایسه با سایر FPGAs صنعتی یا تراشه های اختصاصی خودرو، XA7S50-2CSGA324I مزایای قابل توجهی را در برنامه های کاربردی داخل خودرو ارائه می دهد.ارزش اصلی آن در سه ابعاد کلیدی منعکس شده است: "تغییر پذیری، مقرون به صرفه بودن و مقیاس پذیری" که به طور کامل با نیازهای در حال تکامل الکترونیک خودرو مطابقت دارد:

1- سازگاری بالا: به طور دقیق با شرایط سخت محیط های خودرو سازگار است

این دستگاه به طور خاص برای محیط های خودرو طراحی شده و گواهینامه AEC-Q100 دارد.مقاومت در برابر تداخل و مقاومت در برابر لرزش همه نیازهای سختگیرانه الکترونیک خودرو را برآورده می کنند. این می تواند به طور مستقیم در سناریوهای خودرو بدون نیاز به مدار محافظ اضافی مستقر شود، بنابراین پیچیدگی طراحی سخت افزار محصولات خودرو را کاهش می دهد.قدرت کمش، طراحی فشرده با نیازهای نصب انواع مختلف وسایل نقلیه، از جمله وسایل نقلیه انرژی جدید و اتومبیل های سنتی سوخت، سازگار است و انعطاف پذیری استثنایی را ارائه می دهد.

2- بهره وری بالا از هزینه: تعادل هزینه و عملکرد برای تولید انبوه

به عنوان یک FPGA بهینه سازی شده هزینه، XA7S50-2CSGA324I از یک مدل تخصیص منابع "پای به عنوان شما بروید" استفاده می کند، اجتناب از هزینه های ناشی از افزوده شدن منابع.استفاده از فرآیند 28 نانومتری هزینه های تولید را کاهش می دهد، که آن را برای تولید انبوه محصولات خودرو مناسب می کند؛ علاوه بر این، ماهیت بازسازی قابل تنظیم آن هزینه های تکرار سخت افزار را کاهش می دهد، چرخه عمر محصول را افزایش می دهد،و هزینه های تحقیق و توسعه و تولید برای تولید کنندگان خودرو را کاهش می دهد.

3مقیاس پذیری بالا: پشتیبانی از ارتقاء مداوم عملکردهای داخل خودرو

با توسعه سریع هوش خودرو، الزامات عملکردی سیستم های داخل خودرو به طور مداوم در حال تکامل هستند.XA7S50-2CSGA324Iامکان توسعه عملکرد محصولات داخل خودرو (مانند بهینه سازی الگوریتم های ADAS یا اضافه کردن ویژگی های اتصال جدید داخل خودرو) از طریق ارتقاء نرم افزار به تنهایی،بدون نیاز به تعویض سخت افزاراین امر چرخه های توسعه محصول را به طور قابل توجهی کوتاه می کند و به تولید کنندگان خودرو کمک می کند تا به سرعت به تقاضای بازار پاسخ دهند و رقابت محصول را افزایش دهند.کتابخانه هسته ای IP گسترده آن (مانند AXI bus)، کنترل کننده های Ethernet MAC و DDR) پیچیدگی توسعه را بیشتر کاهش می دهد و زمان وارد شدن به بازار برای محصولات داخل خودرو را تسریع می کند.

V. خلاصه ازXA7S50-2CSGA324I

Xilinx XA7S50-2CSGA324I Spartan-7 XA FPGA، با قابلیت اطمینان در درجه خودرو در هسته خود و ارائه مزایای مصرف انرژی کم، انعطاف پذیری بالا و بهره وری هزینه عالی،به طور دقیق نیازهای سختگیرانه الکترونیک خودرو را برآورده می کندآن شامل چندین سناریوی کاربردی کلیدی از جمله ADAS، IVI، BMS و دروازه های داخل خودرو است.ارائه یک راه حل منطقی قابل برنامه ریزی کارآمد و قابل اعتماد برای انتقال به سمت وسایل نقلیه هوشمند و الکتریکیماهیت قابل تنظیم مجدد آن از ارتقای مداوم عملکردهای داخل خودرو پشتیبانی می کند، در حالی که طراحی بهینه سازی شده هزینه آن نیازهای تولید انبوه را برآورده می کند.نه تنها الزامات عملکردی اصلی الکترونیک موجود در خودرو را برآورده می کند، بلکه برای پاسخ به روند آینده در هوش خودرو نیز مناسب است، خود را به عنوان یک جزء اساسی ضروری در زمینه الکترونیک داخل خودرو و هدایت توسعه سیستم های داخل خودرو به سمت بهره وری، ایمنی و هوش بیشتر.