針對(duì)汽車(chē)應(yīng)用的信號(hào)處理器
在當(dāng)今的汽車(chē)系統(tǒng)中，有很多類(lèi)型的芯片用于完成信號(hào)處理任務(wù)，從8位MCU到DSP，再到FPGA。在信號(hào)處理扮演重要角色的系統(tǒng)中，8位和16位MCU現(xiàn)已不常被采用，因?yàn)樗鼈兊奶幚硇阅苡邢蕖榻档统杀荆到y(tǒng)開(kāi)發(fā)商往往選擇那些性能正好夠用的處理器。但對(duì)某些應(yīng)用，預(yù)留一些性能空間是比較明智的，尤其是車(chē)內(nèi)信息娛樂(lè)系統(tǒng)，更能從這一性能空間的靈活性中獲益，因?yàn)橛行┕δ軕?yīng)用（如語(yǔ)音識(shí)別、導(dǎo)航及音頻控制）在選擇處理器時(shí)發(fā)展得尚不完善。
32位嵌入式通用處理器（GPP）一般用于中等性能要求的汽車(chē)信號(hào)處理控制系統(tǒng)。這一檔次的處理器一般采用RISC結(jié)構(gòu)，所用指令簡(jiǎn)單、普通且?guī)缀鯚o(wú)并行指令。GPP在強(qiáng)調(diào)決策和控制流變化的算法處理上特別有效，但許多情況下其信號(hào)處理性能也不錯(cuò)。此外，GPP也是很好的編譯對(duì)象。與一些難于編譯的特殊DSP結(jié)構(gòu)相比，GPP編譯代碼是相當(dāng)有效的。流行的32位GPP結(jié)構(gòu)（比如MIPS、ARM和PowerPC）已廣泛應(yīng)用于汽車(chē)和非汽車(chē)應(yīng)用系統(tǒng)。
市場(chǎng)的廣泛認(rèn)可所帶來(lái)的優(yōu)勢(shì)包括豐富的第三方軟件組件供應(yīng)和強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具支持。這一類(lèi)別的處理器包括德州儀器的TMS470系列（基于ARM7內(nèi)核）和飛思卡爾的MPC500系列（基于PowerPC內(nèi)核）。這兩種處理器都在32位通用處理器內(nèi)核上集成了汽車(chē)專(zhuān)用外設(shè)。飛思卡爾的MPC500系列處理器集成了外設(shè)、存儲(chǔ)器和專(zhuān)用I/O接口，主要針對(duì)引擎和變速控制應(yīng)用，它帶有大容量的閃存、多個(gè)CAN接口、一個(gè)Nexus調(diào)試接口、多個(gè)ADC，以及多個(gè)先進(jìn)的定時(shí)模塊。
DSP、DSP/GPP混合器件以及DSP增強(qiáng)型GPP一般用于車(chē)內(nèi)信息娛樂(lè)系統(tǒng)及需要信號(hào)處理功能的控制系統(tǒng)。這些處理器帶有特殊的功能，包括多積聚硬件、大容量存儲(chǔ)帶寬，以及采用多運(yùn)行算法的指令。這些特性綜合起來(lái)，可大大加速數(shù)字信號(hào)處理算法，比同樣時(shí)鐘速率的GPP要快得多。
DSP/GPP混合器件及DSP增強(qiáng)型GPP意在集成DSP和GPP的最佳特性：DSP的信號(hào)處理功能以及GPP在決策密集型算法和編譯代碼中的高效率。這種功能組合對(duì)那些既要求信號(hào)處理又需要決策處理的系統(tǒng)尤其重要。這類(lèi)處理器包括德州儀器的TMS320C2000系列、飛思卡爾的MC56F83xx系列、瑞薩的SH7760，以及模擬器件公司的ADSP-BF53x（Blackfin系列）。
FPGA似乎不大適合汽車(chē)處理應(yīng)用，因?yàn)樗鼈円幌蛞园嘿F著稱(chēng)。然而，最近幾年FPGA供應(yīng)商推出了一系列低成本、高效率的器件，使得FPGA也成為汽車(chē)系統(tǒng)的可選方案。與傳統(tǒng)的固定結(jié)構(gòu)處理器（比如DSP和GPP）不同，F(xiàn)PGA不受預(yù)先設(shè)定的指令集限制。相反，F(xiàn)PGA可為系統(tǒng)設(shè)計(jì)者提供極大的設(shè)計(jì)靈活性，以便開(kāi)發(fā)適于特定應(yīng)用的處理結(jié)構(gòu)。
由于FPGA具有強(qiáng)大的并行處理能力，其信號(hào)處理速度比最快的固定結(jié)構(gòu)處理器還要快。但高性能是要付出代價(jià)的：基于FPGA的信號(hào)處理系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本要比固定結(jié)構(gòu)軟件開(kāi)發(fā)的成本高得多。雖然FPGA在汽車(chē)系統(tǒng)中的作用會(huì)逐漸擴(kuò)大，但目前它主要用于車(chē)內(nèi)信息娛樂(lè)系統(tǒng)的接口。當(dāng)然，一旦FPGA進(jìn)入汽車(chē)系統(tǒng)，它就會(huì)有更多其它用途，有可能會(huì)替代其它系統(tǒng)組件的功能。
例如，隨著用FPGA實(shí)現(xiàn)“軟”處理器內(nèi)核的出現(xiàn)，就像Altera的Nios II和賽靈思的MicroBlaze（二者都是32位RISC處理器內(nèi)核），微處理器可能會(huì)更多地采用FPGA實(shí)現(xiàn)，而不是單獨(dú)的芯片。這樣可節(jié)省成本，因?yàn)檐浐丝梢远ㄖ疲ㄔO(shè)計(jì)者可以包括和剔除某些特性，也可以在功能和資源消耗上左右取舍），而且還易于實(shí)現(xiàn)與采用FPGA結(jié)構(gòu)的專(zhuān)用硬件（比如特定算法加速器)的接口。
數(shù)字信號(hào)處理器遍布汽車(chē)各個(gè)角落
隨著汽車(chē)應(yīng)用的電動(dòng)和電控程度越來(lái)越高，數(shù)字信號(hào)處理將遍布汽車(chē)的各個(gè)角落。那些已經(jīng)采用數(shù)字信號(hào)處理的應(yīng)用將會(huì)增加計(jì)算負(fù)荷，從而促使新一代高性能汽車(chē)處理器的發(fā)展。例如，飛思卡爾新型MCP5554處理器的運(yùn)行速度是其前一代產(chǎn)品MPC566的兩倍，而且新增的SIMD指令執(zhí)行功能可進(jìn)一步提高其信號(hào)處理性能。
數(shù)字信號(hào)處理在汽車(chē)領(lǐng)域的新應(yīng)用既包括需要高信號(hào)處理性能的計(jì)算密集型應(yīng)用（如車(chē)道跟蹤系統(tǒng)），也包括僅需一般處理性能的應(yīng)用（如胎壓監(jiān)控系統(tǒng)－TPMS）。面向汽車(chē)信號(hào)處理應(yīng)用的處理器具有很寬的性能范圍，而且將來(lái)更會(huì)趨于多樣化。基于視頻的安全和信息娛樂(lè)系統(tǒng)等高端應(yīng)用將需要更高的信號(hào)處理性能，而TPMS等低端應(yīng)用則需要節(jié)能高效的處理性能。
更多的處理器，更廣的性能范圍，這一趨勢(shì)何時(shí)是盡頭？也許要等到嵌入式處理器滲透到汽車(chē)系統(tǒng)的每一個(gè)角落。想象一下這一場(chǎng)景：除了集成進(jìn)每個(gè)輪胎的氣壓監(jiān)控器外（新型汽車(chē)將會(huì)強(qiáng)制實(shí)施），每個(gè)輪胎還內(nèi)置一個(gè)處理器用于收集和轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)于其狀態(tài)和性能的信息。例如，輪胎可能會(huì)自動(dòng)發(fā)出警告：“這是右前方輪胎，我注意到路面是濕的，但我的胎面花紋深度不足以應(yīng)付這種狀況。”
你也許認(rèn)為這有點(diǎn)太超前，但在汽車(chē)系統(tǒng)中采用更多的處理器將是不可逆轉(zhuǎn)的趨勢(shì)。鑒于半導(dǎo)體產(chǎn)品的成本不斷降低，以及智能汽車(chē)器件的潛在好處，可以預(yù)見(jiàn)有一天我們的汽車(chē)將配有智能輪胎。
