目前,，我國(guó)對(duì)于汽車電子" title="汽車電子">汽車電子系統(tǒng)的研究還不夠深入,。汽車制動(dòng)防抱死系統(tǒng)、安全氣囊,、自動(dòng)變速器和柴油機(jī)電控系統(tǒng)等僅在部分高校和企業(yè)進(jìn)行了探索性研究,，并未進(jìn)入實(shí)用階段。汽車電子技術(shù)為代表的高新技術(shù),，正是我國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展的“瓶頸”,。對(duì)此，我國(guó)汽車電子行業(yè)應(yīng)該盡快掌握它們的核心技術(shù),，縮小與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距,，因以車載通信和高速實(shí)時(shí)信號(hào)處理技術(shù)這類新興技術(shù)為突破口，依托國(guó)家信息技術(shù)研究的成果,，開(kāi)發(fā)出先進(jìn)的車載計(jì)算和信息處理產(chǎn)品,，提高汽車電子技術(shù)的進(jìn)步，帶動(dòng)我國(guó)汽車的電子化水平,。

       20世紀(jì)末,，在全球范圍內(nèi)興起了一股信息革命的大浪潮,，給汽車工業(yè)的發(fā)展帶來(lái)了千載難逢的機(jī)遇,。解決汽車帶來(lái)的諸如交通擁擠,、交通安全、環(huán)境污染,、能源枯竭等問(wèn)題需要靠信息技術(shù)的廣泛應(yīng)用,。同時(shí)，隨著汽車電子技術(shù)的不斷發(fā)展,，電子組件所占整車成本的比例也在逐步上升,。據(jù)資料表明，目前,，在歐美國(guó)家生產(chǎn)的汽車上,，電子組件已占到汽車總成本的20～30%，并且,，車用電子組件還以每年8.8％的速度飛快增長(zhǎng),，特別是數(shù)字信號(hào)處理器芯片（DSP" title="DSP">DSP）的用量更是將以每年驚人的25％速度猛增著?？梢?jiàn),，電子化、集成化,、數(shù)字化,、信息化、網(wǎng)絡(luò)化,、智能化,、小型化和個(gè)性化已經(jīng)成為并且還將繼續(xù)是汽車工業(yè)發(fā)展的重要趨勢(shì)。本文僅集中探討汽車電子中基于DSP和FPGA" title="FPGA">FPGA的數(shù)字化應(yīng)用技術(shù),。

　　汽車電子領(lǐng)域也有DSP和FPGA技術(shù)很廣泛的應(yīng)用舞臺(tái),。因?yàn)槠渚哂袠O強(qiáng)的實(shí)時(shí)性，使實(shí)時(shí)處理話音成為可能,；由于它是通過(guò)面向芯片結(jié)構(gòu)指令的軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能的,，因而僅修改軟件而不需改硬件平臺(tái)就可以改進(jìn)系統(tǒng)原有設(shè)計(jì)方案或原有功能，具有極大的靈活性,；又由于其并非專門為某種功能設(shè)計(jì)的,，因而使用范圍廣、產(chǎn)量大,、價(jià)格可以很低,。所以，如果DSP和FPGA在汽車電子系統(tǒng)中大量應(yīng)用的話,，將會(huì)極大地促進(jìn)汽車電子技術(shù)的發(fā)展,。

　  DSP

　　數(shù)字信號(hào)處理（Digital Signal Processing,，簡(jiǎn)稱DSP）是一門涉及許多學(xué)科而又廣泛應(yīng)用于許多領(lǐng)域的新興學(xué)科。20世紀(jì)60年代以來(lái),，隨著計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的飛速發(fā)展,，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并得到迅速的發(fā)展。數(shù)字信號(hào)處理是一種通過(guò)使用數(shù)學(xué)技巧執(zhí)行轉(zhuǎn)換或提取信息,，來(lái)處理現(xiàn)實(shí)信號(hào)的方法,，這些信號(hào)由數(shù)字序列表示。在過(guò)去的二十多年時(shí)間里,，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)在通信等領(lǐng)域得到極為廣泛的應(yīng)用,。德州儀器、Freescale等半導(dǎo)體廠商在這一領(lǐng)域擁有很強(qiáng)的實(shí)力,。

　　　2 DSP和FPGA在汽車電子中的應(yīng)用

　　比較DSP作為可編程超大規(guī)模集成電路（VLSI）器件,，是通過(guò)可下載的軟件或固件來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)展算法和數(shù)字信號(hào)處理功能的，其最典型的用途是實(shí)現(xiàn)FIR濾波器和FFT算法,。在硬件上,，DSP最基本的構(gòu)造單元是被稱為MAC的乘加器，它通常被集成在數(shù)據(jù)信道中,，這使得指令周期時(shí)間可以跟硬件的算術(shù)周期時(shí)間相同,。此外，DSP芯片還有若干個(gè)獨(dú)立的片內(nèi)存儲(chǔ)器,、ROM,、RAM、并行功能單元,、鎖相環(huán)（PLL）,、振蕩器、幾條8位或16位的總線,、時(shí)鐘中斷電路等,。為滿足無(wú)線便攜式器件無(wú)電保存數(shù)據(jù)的要求，DSP芯片還采用了諸如閃速存儲(chǔ)器,、鐵電存儲(chǔ)器等技術(shù),。當(dāng)前，大多數(shù)的DSP芯片采用改進(jìn)的哈佛結(jié)構(gòu),，即數(shù)據(jù)總線和地址總線相互分離,，使得處理指令和數(shù)據(jù)可以同時(shí)進(jìn)行，提高了處理效率,。另外還采用了流水線技術(shù),，將取指、取操作數(shù),、執(zhí)指等步驟的指令時(shí)間可以重迭起來(lái),，大大提運(yùn)算速度,。

　　不過(guò)，由于現(xiàn)有的FPGA的開(kāi)發(fā)系統(tǒng)幾乎都是為ASIC的原型驗(yàn)證而設(shè)計(jì)的,，導(dǎo)致這些開(kāi)發(fā)系統(tǒng)在節(jié)省工程開(kāi)發(fā)時(shí)間上效率非常高,，而在FPGA資源的利用效率方面卻比較差。HDL語(yǔ)言可大大提高設(shè)計(jì)能力,，但在最大限度地發(fā)揮器件性能方面HDL的設(shè)計(jì)方法還有一定的局限性,，還不能提供FPGA布局布線的優(yōu)化和約束,。

　　3 汽車電子中的DSP和FPGA應(yīng)用

　　提到汽車電子的數(shù)字化,，不能不想到目前無(wú)線通信很看好的軟件無(wú)線電技術(shù)，盡管它是針對(duì)無(wú)線通信的,，但軟件無(wú)線電所要實(shí)現(xiàn)的思想,，與汽車電子之所以要數(shù)字化處理所追求的目標(biāo)卻是殊路同歸的。因此,，有必要提及和采用這一技術(shù)的實(shí)現(xiàn)思路和思想,。軟件無(wú)線電概念的首次明確提出是在1992年5月，由MITRE公司的JoeMitola提出,，它是當(dāng)今計(jì)算技術(shù),、超大規(guī)模集成電路和數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在無(wú)線通信中應(yīng)用的產(chǎn)物；它所追求的基本思想和目標(biāo)是：構(gòu)造一個(gè)具有開(kāi)放性,、標(biāo)準(zhǔn)化,、模塊化的通用硬件平臺(tái)，將多種功能,，如工作頻段,、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式,、加密模式,、通信協(xié)議等用軟件來(lái)完成，以實(shí)現(xiàn)具有高度靈活性,，開(kāi)放性的通信產(chǎn)品,。因此，對(duì)于汽車電子數(shù)字化產(chǎn)品的研究,，完全可以吸取軟件無(wú)線電的以下主要思想：第一,，要使汽車電子產(chǎn)品擺脫硬件結(jié)構(gòu)的束縛；第二,，并不是不要硬件,；第三，汽車電子產(chǎn)品應(yīng)該具有開(kāi)放性和兼容性,，開(kāi)放是指對(duì)使用的開(kāi)放,、對(duì)生產(chǎn)的開(kāi)放和對(duì)研制的開(kāi)放,。下面，就基于軟件無(wú)線電的思想探討DSP和FPGA在汽車電子中的主要應(yīng)用,。 

　　隨著應(yīng)用日益多樣化,，DSP和FPGA演變成不再是一塊獨(dú)立的芯片，而變成了構(gòu)件內(nèi)核,。這使得設(shè)計(jì)師能選擇合適的內(nèi)核和專用邏輯“膠結(jié)”在一起形成專用DSP和FPGA方案,，以滿足信號(hào)處理的需要。目前,，還出現(xiàn)把DSP核和ASIC微控制器集成在一起的芯片,。汽車電子系統(tǒng)使用通用DSP和FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音合成，糾錯(cuò)編碼,。而語(yǔ)音合成,、語(yǔ)音壓縮與編碼是DSP最早和最廣泛的應(yīng)用，矢量編碼器用于將語(yǔ)音信號(hào)壓縮到有限帶寬的信道中,。