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汽车电子设计人员通过使用具有扩展温度范围的FPGA技术,能够显著提高应对多种故障的能力。虽然许多元件供应商采用预防性的设计技术及限定方法来模拟和仿真环境影响,但是某些FPGA构架在承受扩展温度范围方面仍然具有先天优势。举例说,Actel以反熔丝为基础的汽车器件能承受业界最高的结点温度(+150℃),为设计人员的高可靠性系统带来更大的性能冗余。
在高温下工作的能力不仅有利于抵御故障。由于汽车电子应用在空间和成本上都没有余地来加设风扇和散热装置,因此器件必须在没有外部散热装置的情况下仍能提供所需的性能。
极端的环境往往会导致与FPGA组装和封装相关的故障模式,而与装置本身无关。所以在汽车电子系统的各个层面预留规格余地非常重要。FPGA供货商如Xilinx和Actel等提供的产品具有较宽的军用温度范围,能够更好地定义热膨胀系数,避免热应力的影响。
即使在正常的温度和电压下工作,在FPGA的栅极氧化膜上反复施加电压应力最终也会使器件内的电介质绝缘层发生击穿。这种随使用时间累计而产生的击穿现象称为"时间相关绝缘击穿"(TDDB)。加上深亚微米技术的应用,会增加这类故障在现场发生的风险。
过去汽车电子产品的开发周期是漫长的,而现在许多汽车制造商现正致力于在更短的时间内,装备消费者所需的新一代汽车。诸如GPS导航系统和DVD播放机等设备的产品生命周期相对较短,因此,产品推向市场的速度非常重要。今天,采用ASIC可能会使开发周期增加30周,加上掩模成本大幅攀升,使得开支和风险也进一步提高。
与此同时,因为当今的汽车引入了许多标准和技术,使ASIC的应用缺乏灵活性,从而增加其被废弃和延迟应用的风险。消费者还要求享有各种功能选项,使得汽车厂商必需以一套元件组合为基础,再根据不同需求进行配置。为了快速实现这些高度集成和不断变化的系统,能够使产品快速推向市场的FPGA为汽车厂商带来了所需的灵活性,可在现场进行系统硬件升级,而毋须执行昂贵的返工工程和部件更换。所以,FPGA现已应用于汽车电子中,范畴从设计验证到制造和服务。随着汽车内的空间日益宝贵,可编程逻辑能在小型单芯片方案上集成许多不同功能的特性也显得极具吸引。
问题是新工艺采用了高压应力测试进行评估。这类测试在取得氧化膜寿命的统计预测数据以及探测重要的制造与工艺难度方面很有效,但在建模和预测产品的早期故障方面收效甚微,特别是对于偶发性的故障。最初的击穿会在器件投入使用后很短时间内造成严重的故障后果。
找出及消除这些最初击穿故障的原因是一大挑战。从TDDB数据进行测试和验证能得出氧化膜的真正击穿寿命极限,但是这些数据在确定单个器件产品的寿命方面并不可靠。
即使半导体供应商有方法找出或消除早期故障,越来越多推测指出90nm器件的真正寿命周期可能不足以满足许多商业应用的要求。如果这些理论正确,汽车产品设计人员可能别无选择,只有指定基于更可靠几何尺寸和工艺的器件,为了提高可靠性而被迫放弃新一代工艺的边际效益。
做无线通信买带你想要的网络模块的开发板就可以。 具体可以查网站开发板的实验例程和硬件资源,有无线通信相关实验的最好。 一般涉及到无线通信,都会涉及到Nios中编程,所以不单纯是VHDL。
你说的不太明确,我认为你现在应该考虑准备往哪方面发展,比如软件还是硬件,linux还wince ,arm 还是mips 或者其他...
arm
了解汽车电子产品的主要物理故障风险后,现在来讨论安全和防篡改等问题可能显得奇怪。然而,任何影响汽车系统可靠性因素的讨论,如果没有考虑人为干预(有意或无意的)的影响,都是不完整的。重要的是,我们必须确认汽车安全性和可靠性的建立是从组件层面开始。举例说,如果黑客能够侵入基于FPGA的卫星无线总台接收器,并破坏用户的身份鉴别机制,某些不道德的用户就可以免费取用服务。系统的安全机制一旦被击破,便可轻易地将有关的技术散布给大众取用。只要登陆某些网站,就可轻松找到各种破解收费服务的控制台软件。从汽车制造商的角度来看,高风险的情况可能涉及汽车的防盗或安全系统。
或许更危险的情况是越来越多人尝试"调校"汽车产品以提高性能,此举通常会破坏地区或国家性的安全和环境标准。这类非法改装活动经由多种渠道提供,往往很难以控制和打击。许多改装者会重新校准各式车载系统元件的常规设置,并修改燃油输送、电子点火时间及其它控制功能,以便增强性能。
当然,这些改变可能会造成汽车在违反制造商的技术规格和保修规定的情况下行驶,但聪明的改装者却提供选项,可以将所有改动还原,令到损坏及超标使用的汽车符合制造商的保修条款,以期获得合法的赔偿。
要减少这些安全问题,应从技术的选定开始。业界专家普遍同意反熔丝是现有最安全的可编程架构,因为要清楚读取以反熔丝为基础器件的状态极之困难。例如,Actel的200万门反熔丝FPGA包含约5,300万个反熔丝,当中只有2-5%会在一般的设计中进行编程。因此,若要成功读取某项设计的内容机会微乎其微,更何况更改其中的编程状态。
一般而言,基于Flash的器件也是安全的;由于Flash的半导体层面不会发生任何物理变化,因此不可能通过非法探测来得知器件的状态。一些供应商甚至采用访问密钥等方案,进一步加强保护措施。Actel的新型ProASICPLUS系列便采用了79至263位长的密钥,一旦用密钥来保护后,内容便不可能被读取,除非对器件进行解锁。相反地,基于SRAM的器件需要外加配置器件(通常为板载PROM),在上电时向SRAM器件发送配置位流。但此位流很容易被黑客拦截,从而进行复制或直接读取其内容。
在众多汽车电子系统开发领域中,赛车一直是FPGA大显身手的场所。在汽车ECU领域,FPGA可协助提升灵活性、性能和可靠性。各大涉及赛车业务的机构,如先进引擎研究有限公司(AER,AdvancedEngineResearchLtd)属下的电子设计部LifeRacing,已开始在其ECU设计中引入Actel以Flash为基础ProASICPlus的FPGA器件。有竞争力的赛车ECU需要采用复杂的调节算法,专为每个独立的控制器而优化,以管理引擎的定时功能。使用传统的解决方案即标准定时处理单元(TPU)控制器,这个关键软件会随着应用要求的改变,需要进行重大的修改。然而,借助基于Flash的FPGA的系统内可重编程功能(ISP),设计人员可以利用单芯片的上电运行FPGA器件取代以往的TPU控制器,从而缩短软件开发时间、减少调试需求和加速产品的整体上市时间。
在ECU中,一般FPGA的主要功能是从机轴触轮信号中提取引擎的位置信息。FPGA会根据抽象的机轴角度发出CPU中断信号,而非传统设计应用的触轮齿位,因而提高了灵活性和精度。ECU通常会将燃料添加和点火动作编为定时的调度事件,并以调度代码执行时间的引擎工作状况为基础。在事件发生前改变引擎工作状态会引起角度误差,而调度代码往往与当前引擎的机轴触轮轮齿式样密切相关。FPGA能令调度代码不受信号式样影响,还能通过监测引擎工作状况来进行事件调度和持续调节,直至事件发生。此举能提升代码效率和灵活性,同时改善动态状况下的控制精度。而且,基于Flash的FPGA(如Actel的ProASICPlus)的上电运行功能,能助设计人员除去传统需要用来阻止燃料注射驱动器或点火线圈驱动器在上电期间启动的附加元件。
LifeRacing专有的ECU设计F88便成功地应用于2003年度SuperfundWorldSeries的第一轮赛事中-这是进入一级方程式大赛(Formula1)的重要踏脚石。
目前,商用道路车辆制造商也在考虑采用LifeRacing的ECU。这个控制单元具有高度灵活性,最适用于原型制造和研发环境,能应付各式不同的引擎设置。FPGA正获得广泛接纳,用于新一代汽车电子的设计方案中。在选择FPGA的过程中深入了解各种技术的独特性能,汽车设计人员便能从最有前景的技术中获益,而不会影响业界在制造高可靠性和成本效益汽车方面的美誉。
通用型FPGA开发板设计
摘要 I 摘要 近年来,FPGA应用技术发展迅速,由此产生了对 FPGA开发应用人才的迫切 需求。因此,掌握 FPGA的发展现状,了解 FPGA的功能应用尤为重要。 运用 protel 开发软件,通过对通用型 FPGA开发板的原理图设计与 PCB印制电路板的制作, 深入了解 FPGA的接口功能与拓展电路的功能原理及应用,对出现的问题进行分 析与解决,从而对 FPGA芯片功能的认识以及对 FPGA拓展电路的认识, 进而学会 FPGA产品的开发与应用。 ABSTRACT II ABSTRACT In recent years,the development of FPGA application technology is very quickly, as a result,there is urgent need of qualified personnel at FPGA dev
ARM开发板的制作.
ARM 开发板的制作 2008-05-24 11:16 (一) 开发板的模型 我设计的开发板以三星 44B0 demo 板为原型 (二) 开发板的焊接 贴片式元器件的拆卸、焊接宜选用 200~280℃调温式尖头烙铁。 贴片式电阻器、电容器的基片大多采用陶瓷材料制作,这种材料受碰撞易破裂,因此在拆卸、焊接时应掌握 控温、预热、轻触等技巧。 控温是指焊接温度应控制在 200~250℃左右。 预热指将待焊接的元件先放在 100℃左右的环境里预热 1~2 分钟,防止元件突然受热膨胀损坏。 轻触是指操作时烙铁头应先对印制板的焊点或导带加热,尽量不要碰到元件。 另外还要控制每次焊接时间在 3 秒钟左右,焊接完毕后让电路板在常温下自然冷却。 以上方法和技巧同样适用于贴片式晶体二、三极管的焊接。 贴片式集成电路的引脚数量多、间距窄、硬度小,如果焊接温度不当,极易造成引脚焊锡短路、虚焊或印制 线路铜箔脱离
基本特点
1),用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。
2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。
3)FPGA。
4)FPGA是ASIC电路中的器件之一。
5) FPGA,可以与CMOS、TTL电平兼容。
可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。
FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此,工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。
加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。
具有 100k 系统门 1/13 英寸 CMOS VGA (640x480) 彩色摄像机模块的 Xilinx Spartan 3E FPGA
用于图形/视频缓冲器的 1MB 异步 10nsec SRAM
用于提高 LCD 性能的存储器映射 LCD I/F
用于存储配置数据的 1KB I2C 存储器
用于 FPGA 编程的标准 1 x 6 和 2 x 5 接头
8 个 FPGA 测试板(可提供 3 个 I/O 和 5 个输入)为用户提供了灵活的功能
8 个 FPGA 测试板可提供 5 个输入和 3 个 I/O,便于用户在 GPM D16-A12 模式下以 50MHz 的频率进行 EPI
第1章 基于FPGA的最小系统板的设计及下载 1
1.1 FPGA最小系统板的设计及应用(SpartanⅡE、SpartanⅢ) 1
1.2 FPGA开发板的设计 10
1.3 FPGA最小系统板下载配置 18
第2章 FPGA的存储模块设计 29
2.1 静态随机存取存储器SRAM程序设计 29
2.2 FIFO先进先出模块程序设计 31
2.3 XC18V02存储芯片(E2PROM)的接口电路、时序及应用程序设计 45
2.4 AT24C02存储芯片的接口电路、时序及应用程序设计(I2C串行通信) 50
2.5 AT28C256存储芯片的接口电路、时序及应用程序设计 65
第3章 FPGA的时钟模块设计 70
3.1 实时时钟芯片DS12887的接口电路、时序及程序设计 70
3.2 实时时钟芯片PCF8563的接口电路、时序及程序设计 81
3.3 DCM时钟管理应用设计 120
第4章 FPGA的外围接口(I/O)及显示设计 133
4.1 轻触开关的应用设计 133
4.2 平拨开关的应用设计 138
4.3 BCD码拨盘的应用设计 139
4.4 PS/2键盘及鼠标的应用设计 141
4.5 LED显示模块设计 155
4.6 LCD显示操作时序及驱动模块的程序设计 160
4.7 VGA显示模块设计 184
4.8 触摸屏的应用模块设计 190
4.9 电机的应用设计 207
第5章 FPGA的控制模块设计 221
5.1 VHDL语言中状态机的程序设计 221
5.2 基于FPGA的高速微型打印机的控制程序设计 231
5.3 基于FPGA的CAN总线控制器程序设计 239
第6章 FPGA的模/数、数/模转换模块设计 261
6.1 DAC0832数/模转换电路及程序设计 261
6.2 TLC7524数/模转换电路及程序设计 266
6.3 AD9740数模转换电路及程序设计 272
6.4 ADC0809模数转换电路与程序设计 279
6.5 TLC5510模数转换电路与程序设计 287
6.6 ADS5102高速模数转换器的程序设计 290
第7章 FPGA的通信模块设计 298
7.1 RS-232串行通信接口模块设计 298
7.2 RS-485串行通信接口模块设计 310
7.3 USB 接口通信协议及传输模块程序设计 323
第8章 FPGA高级应用 362
8.1 基于FPGA的片内逻辑分析仪的应用 362
8.2 基于FPGA的IP Core复用 372
8.3 基于FPGA的片内延迟锁相环应用设计 377
8.4 基于FPGA的嵌入式系统设计与应用 379
第9章 FPGA的工程设计实例 397
9.1 基于FPGA的真空镀膜机控制系统的设计 397
9.2 基于FPGA的连续自动测氡仪系统的设计 430
9.3 基于FPGA的多道脉冲幅度分析器的设计 448
9.4 基于FPGA的全自动配料控制系统的设计 471
9.5 基于PI控制算法的全数字锁相环的设计 482
9.6 多功能移相式函数信号发生器的设计 489
参考文献 497