集成了数据通信，定位服务和视频娱乐的高端信息娱乐系统需要高性能的可编程处理技术，其最佳实现方法是在主流汽车系统构架中集成。本文讲述汽车娱乐系统的需求，讨论主流系统构架，以及FPGA协处理器是如何集成到软硬件体系中，以满足高性能处理、灵活性和降低成本的要求。

　　娱乐电子消费已经成为区分豪华轿车的标志之一，推动了汽车性能的快速发展，设计者必须在性能，成本和灵活性上进行综合考虑。高端应用包括卫星电话，后座娱乐，导航，各种音频回放，语音合成、识别以及其他新的应用。

　　带动汽车娱乐系统发展的核心技术同先前的汽车应用有显著的不同。不同于其他领域的汽车电子消费，这些娱乐应用要高度的可视化，并且需求变化很快。此外，过时的娱乐系统将是新车卖不动的主要原因，也是汽车转售和租赁的主要障碍。

　　传统的汽车电子消费主要满足一般标准，例如长的换代周期，低成本和长期的温度要求。这些要求也是汽车娱乐系统所需的。在汽车设计上，设计者面临长换代周期中经历系统性能快速发展的挑战，而不再是长换代周期中的小改进。新的需求使得系统结构必须具有灵活性和很好的性能表现，而这在基于专用标准

　　现在的基本车内娱乐系统要求能够支持具有图形人性界面的平面显示系统，能够显示动态地图和汽车信息。这种系统围绕高度标准化的微处理器实现，周围是各种标准接口和支持低端图形处理的简单硬件加速设备。它虽然以非常低的成本满足了中等汽车娱乐系统的市场需求，但是可以扩展到顶级豪华轿车的高端应用上。顶级应用包括视频图像和通信。各种支持这些应用的标准（视频：MPEG2，MPEG4，H.264；通信：GSM/EDGE，WCDMA，1xEVDO，卫星电话，卫星电视，数字视频广播和WiFi）均基于多种信号处理算法。这些算法要求非常高的可编程处理能力。现在有三种半导体技术可以实现这些非常复杂的算法。

　　这三种技术是可编程数字信号处理器（DSP），专用标准产品（ASSP）和现场可编程门阵列（FPGA）。DSP为信号处理应用提供了性能很高的可编程处理器。DSP处理器非常灵活，功耗低，成本效能高，但是缺乏硬件加速能力，无法为现在的尖端图像处理和无线通信算法提供所需的计算功能。ASSP通常含有DSP处理器，为单个视频或通信标准提供较好的解决方案，但是不能法通过编程来实现不同的标准要求。而FPGA同时具有很高的信号处理能力和可编程能力，能够满足很多标准和应用场合的要求。与其他两种技术不同，高性能、灵活的FPGA技术可以实现各种可能的算法。

　　前面所讲的信息通信系统需要额外的处理芯片以满足高端应用。这些芯片一般是在存储器或视频处理总线上集成了处理器的ASIC和ASSP，成为专用协处理器。FPGA应用上的强大之处在于对这种专用硬件的替代。FPGA和处理器配合使用，一般称为FPGA协处理器。以这种方式使用FPGA可以使新的专用加速器按需求下载到FPGA里，应用于任何高性能场合中。在高级军事多标准无线电中，这种概念被广泛采用，称为软件无线电（SDR）。SDR系统中，一个简单的无线单元以“一键式”方式自动适应不同的无线标准，可以应用于面向未来的装备中。这种方式还减少了处理器的数量，这些处理器在系统执行不同任务时，往往处于空闲的状态。软件无线电技术可以应用于汽车市场的通信和视频领域。

　　FPGA在视频处理和无线连接上的灵活性同样可以降低成本，提高系统价值。现在的基本构架需要为每个新的视频编解码器或者无线标准附加ASSP。以一个FPGA代替多个ASSP可以减少系统必须配置的各种体系结构，延长汽车的使用寿命。在基本车内娱乐系统构架中扩展使用FPGA可以使单个高端平台通过编程满足宽视频和无线标准的要求。这同样可以应用于高级汽车娱乐系统系统中。

　　一个前沿的汽车娱乐系统体系结构实例已经由Delphi Delco电子系统公司出版。该平台利用标准的SH-4微处理器和一个协同ASIC，日立的HD64404“Amanda”外设12,，满足了80％的中等汽车市场的基本功能需求。该系统提供了一个具有标准API层的通用控制处理器，将硬件外设和协处理器分离。协同ASIC提供了外设和集成图形处理器的基本功能。图形处理器支持图形和比例函数的交互，但是不能实现视频编解码器功能或其他的DSP应用。该系统为所有的娱乐应用提供了基本功能，但仍需为视频编解码器和无线通信功能附加ASIC和ASSP。

　　Delphi体系中的Amanda协同芯片采用双处理总线，Piexl总线用于视频处理等高性能数据流，而Register总线进行控制应用。这两个总线都连在SH-4 MPX总线和一个外部存储接口上。总线和存储接口的结合使用为基于FPGA协处理器的无线通信平台和灵活的视频编解码器提供了理想的接口。