Autotechnika szakfolyóirat
Autotechnika szakfolyóirat
2022. november | Olvasson bele!

Miért szükséges az FPGA az ADAS rendszerek számára?

hirdetés

A testreszabás és a rugalmasság kulcsfontosságú az ADAS rendszerek tervezésében. Ez az oka annak, hogy az FPGA (Field Programmable Gate Array - felhasználás helyén programozható logikai kapumátrix) egyre népszerűbbek az ASIC (Application Specific Integrated Circuit” - Alkalmazás Specifikus Integrált Áramkör) megoldásokkal szemben. Ezeket azokban az esetekben alkalmazzák, amikor egy bizonyos, a szabványtól eltérő felhasználás a cél.

Mi is az FGPA?

Az FGPA olyan félvezető eszköz, amelyik "logikai blokk"-oknak nevezett programozható logikai (programmable logic) komponenseket és programozható összeköttetéseket tartalmaz. Az FPGA logikai blokkok úgy programozhatók, hogy azok olyan logikai kapuk funkcionalitásával rendelkezzenek, mint az ÉS (AND) és kizáró VAGY (XOR) kapuk, vagy akár olyan bonyolultabb funkcionalitással (kombinációs logika), mint egy dekóder vagy egy matematikai függvény megvalósítása. A legtöbb FPGA-ban a logikai blokkok memóriaelemeket is tartalmazhatnak, amelyek lehetnek egyszerű flip-flopok, vagy akár teljes memóriablokkok. Az FPGA-k különösen hasznosak az alkalmazás-specifikus integrált áramkörök (ASIC) vagy processzorok prototípusának elkészítéséhez. Egy FPGA újraprogramozható mindaddig, amíg az ASIC vagy a processzor tervezése végleges és hibamentes lesz, és meg nem kezdődik a végső ASIC tényleges gyártása. Az Intel maga is FPGA-kat használ új chipek prototípusaihoz.

A fejlett vezetőtámogató rendszerek (ADAS) gyorsan kerülnek be szinte minden új autóba. Ezek a rendszerek gyakran olyan egyedi számítási igényekkel rendelkező részegységeket igényelnek, amelyekre a szabványos CPU vagy GPU esetleg nem megfelelő. Az elektrotechnika sok más területén tapasztalható trendhez hasonlóan az ADAS számára is jól elfogadott megoldás a hardveres gyorsítás –  egyedi hardver, amelyet egy adott feladatra szántak. Más iparágakkal ellentétben azonban, ahol az ASIC-k jelentik a fő megoldást, az ADAS rendszertervezők hajlamosak az FPGA-k mellett dönteni, melyek jobban megfelelnek az ADAS rendszerek igényeinek.

hirdetés

Az FPGA-k magas testreszabhatóságot és rugalmasságot kínálnak. Minden intelligens autónak számos különálló ADAS funkciója van – az egyedi érzékelőktől származó információ olvasása, azok alapján algoritmusok futtatása – melyek többnyire még egyedileg márkafüggőek is. Láthatjuk a követelmények túl széles mezőt fednek le, és megjelenésük is meglehetősen ütemes, testreszabásuk egyik kiforrott módja az FGPA-k alkalmazása. Az FPGA-k lehetővé teszik a méretezhetőséget, pl. ugyanannak az autónak az új modelljeit bonyolultabb feladatokkal és tervezési megszorításokkal fejlesztik, a mérnökök könnyedén építhetnek az előző generációk FPGA-terveire anélkül, teljesen újra kellene tervezni a teljes rendszert.

Az FGPA-k autóipari alkalmazása magával hozta azok fejlesztését a speciálisan autóipari igénybevételekre vonatkozóan. A megbízhatóság az ADAS-ban az FPGA-k számára a legfontosabb szempont. Az FPGA-k eddigi nem autóipari alkalmazása során nem volt szempont a „strapabírás”, így hajlamosak meghibásodásra a csomagolási technológia, az összeszerelési technológia, a környezeti túlterhelés vagy az ESD (electrostatic discharge-elektromágneses zavarok) miatt, amelyek mindegyikét a magas hőmérséklet katalizálja. Ez fontos tervezési szempont az FPGA-k ADAS-ban történő alkalmazásánál, mivel az autók általában szélsőséges hőmérsékleti tartományokban üzemelnek.

Ezenkívül a kiberbiztonság is fontos szempont, mivel az autók egyre intelligensebbek és jobban összekapcsolódnak az IoT-n keresztül. Az autók több száz beágyazott eszközt tartalmaznak, CAN protokollon keresztül kommunikálnak, amelyeket nem mindig a biztonsági szempontokra terveztek vagy optimalizáltak, így autóba beágyazott eszközök közötti CAN-buszon keresztüli kommunikáció is sebezhető. Az FPGA-k kihasználhatók az ADAS-rendszer kommunikáció titkosítása illetve hitelesítése érdekében is.


Tetszett a cikk?

hirdetés

hirdetés