FPGA:汽车智能化转型加速器

Latticesemi 2024-09-14 14:39

嵌入式视觉是莱迪思FPGA产品的重要应用领域之一。凭借低功耗、高性能的特点,莱迪思FPGA芯片被广泛应用于各种图像处理和视觉识别系统中。尤其是近年来伴随着智能驾驶技术的快速发展,汽车摄像头监控系统(Camera Monitor System, CMS)成为了新的市场驱动力。

莱迪思CMS系统不仅能够在各种光照条件下提供清晰的图像,还能在雨天和夜间等复杂环境中保持高质量的视觉输出,通过低延迟和高精度的图像处理,显著提升了车辆的安全性和驾驶体验。

自主研发的图像信号处理(ISP)和视频处理功能,是CMS系统成功的基石——它们不但能够提供更低延迟(<33ms)、更快上电和更低的功耗,小尺寸封装还支持灵活的输入/输出视频接口,可为客户系统实现功能安全特性一站式解决方案。

莱迪思功能全面的ISP流水线

得益于FPGA具备的高度可编程特性,当采用FPGA来实现ISP功能时,用户可以根据不同摄像头传感器的特点和要求进行参数调整,以获得最佳的图像处理效果。同时,莱迪思可为客户提供模块化设计的ISP功能,包括自动曝光、自动白平衡、自动对焦等,帮助客户打造自己的差异化设计。

其实,在汽车中,FPGA能扮演的角色远不止于此。在汽车信息娱乐系统中,FPGA可以通过AI和传感器桥接功能,帮助驱动和扩展各种尺寸和分辨率的多个显示器,从而实现购车者所期待的类似“车轮上的计算机”的体验。例如FPGA通过驱动DisplayPort和MIPI等高速视频接口,并在它们之间进行桥接,使汽车设计人员能够更灵活地从各种类型的显示器供应商和组件中进行选择,从而在现代驾驶舱中实现高度可视化环境。

FPGA之所以是更好的选择,是因为随着显示器、摄像头和其他视觉传感器数量的增加,以及设计用于管理更高数据速率的新接口超过了中央SoC的I/O功能,高效的桥接对于组合、多路复用或分离信号至关重要。而FPGA本身具有灵活性、可执行各种功能、而且尺寸较小,一辆汽车中用到多个FPGA,且每个FPGA都可以支持不同应用的例子十分常见。

此外,为了提高普通液晶显示屏的显示效果并增加对比度,使这些屏幕在车内不断变化的光线环境中看起来更清晰、画质更高,许多人也开始尝试将局部调光(Local Dimming)技术应用于车载显示屏中,以此找到一个具备高性价比的平衡点。

莱迪思提供了由FPGA实现的完整Local Dimming算法和解决方案,能够在分区数、视频分辨率、视频接口、客制化性能支持等方面提供足够的灵活性、低延迟和12位内部处理精度,大大增加了客户在系统设计中的选择余地,能够更好地满足不同的需求。

从技术角度来看,全阵列局部调光技术在LCD面板后面使用了一组LED,每个LED或LED区域能够单独调光,仅照亮显示器上所需的像素,从而动态适应显示器的图像内容。同时,汽车应用中的局部调光也是一个计算密集型功能,因为所需的算法相对复杂——除了考虑各个分区外,软件还必须持续监控照明条件,它会随着汽车的行驶而不断变化,如白天和黑暗、不同的天气条件、通过隧道等。

同样的局部调光技术还可用于汽车的平视显示器(HUD),这些显示器通常用于将驾驶信息投射到挡风玻璃上,例如汽车的速度,导航指令或警告。HUD的局部调光不仅增强了可视性,还能提供更加无缝的体验。

在与莱迪思设计合作伙伴Parretto和显示方案合作伙伴Lincoln Technologies Solutions合作开发的DisplayPort、缩放器和局部调光演示中,莱迪思的方案成功将带有全阵列局部调光功能的720p视频升级到了2160p视频。

在以上方案基础上,为帮助客户加速开发先进、灵活的汽车系统设计和应用,包括车载信息娱乐显示屏互连和数据处理、ADAS传感器桥接和处理、低功耗区域桥接等应用,莱迪思还推出了Lattice Drive™软件解决方案集合,先进的显示屏互连和处理、多个显示屏互连和高效的数据处理,是其带来的最重要的创新车载体验。

目前,汽车行业的技术和架构都正在经历一个快速演变的过程——传统的分布式方案被集成式方案取代,ECU、传感器等硬件得到高度整合;汽车OEM更关注客户在接口软件层面上的创新,以及为终端客户提供差异化产品的能力,等等。因此,必须要充分利用好低功耗FPGA具备的可编程、并行处理能力强、功耗低、散热少等特点,让它能够在当今最新的汽车设计中发挥至关重要的作用。 

Latticesemi 莱迪思半导体(NASDAQ: LSCC)提供基于低功耗FPGA、视频ASSP、60 GHz毫米波无线技术以及各类IP的智能互连解决方案,服务于全球消费电子、通信、工业、计算和汽车市场。我们致力于帮助客户加速创新,构建一个更智能互连的世界。
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