オートモーティブ・アプリケーションにおける Cyclone III FPGA　

オートモーティブ・グレード Cyclone® III FPGAは、次世代オートモーティブ・アプリケーションの要求に適合するために、低コスト、機能性、および低消費電力のこれまでにない組み合わせを提供します。また、製品開発を高速化し、リスクを低減できるように、ソフトウェア、IP（Intellectual Property）、リファレンス・デザイン、および開発キットの豊富なセットも提供されています。

• 課題
• ソリューション
• リファレンス・デザイン例（標準的なナビゲーション・システム）
• リソース

課題

自動車のプロトタイプ・サイクルおよびデザイン・サイクルは、数年に及ぶことがよくあります。設計者とシステムは、消費者需要の新たな出現や変化に対応できるだけの柔軟性を持ち合わせている必要があります。このような消費者需要の例として、デザイン・コンセプトの段階では支持を得ていなかった可能性があるにもかかわらず、製品立ち上げ時には必須の機能になっている新しいマルチメディア・インタフェースを挙げることができます。ほとんどの ASIC 実装や ASSP 実装では、こうした要求に柔軟に対応することができません。様々な機能セットを取り揃えて、手ごろな価格の車種と高級車種とを差別化することが必要な場合も少なくありません。さらに、非常に多くの自動車用ネットワーク規格に対処する必要もあります。車載用マルチメディアに対する需要の拡大により、デジタル信号処理（DSP）およびグラフィックス処理の要件は、従来の DSP デバイスの限界を超えたレベルに押し上げられています。また製品寿命は数年から数十年に及ぶ可能性があり、長期のアフターマーケット・サービスに対する要求が伴います。

ソリューション

オートモーティブ・グレード Cyclone III FPGA を使用することで、標準的なオートモーティブ OEM のデザイン・サイクルよりも短い期間で変化する機能ニーズに対応できる柔軟性を持ち続けることができます。Cyclone III FPGA の柔軟性により、複数の製品ラインに使用できる単一プラットフォームの作成が可能になります。Cyclone III FPGA には検証済みの IP を使用でき、CAN、MOST、LIN、FlexRay などの最新の自動車用ネットワーク規格を容易にサポートします。 Cyclone III FPGA を使用するオートモーティブ製品は、自動車の販売後にフィールドでアップデートすることもできます。Cyclone III FPGA の豊富なマルチプライヤおよびメモリを使用して、インフォテイメント機能での高品質ビデオに対する需要の増加に対応できます。Cyclone III デバイスは、高速パラレル・コンフィギュレーションおよび最高 125°C のオートモーティブ温度範囲のサポートにより、自動車システムに対する厳しい要件を満たすことができます。

表 1 に 最も重要な Cyclone III FPGA のオートモーティブ・アプリケーションの利点のいくつかを示します。

標準的なナビゲーション・システム

ナビゲーション・システムは、かなりの量のグラフィックス処理を利用する自動車分野における主要なアプリケーションの 1 つです。グラフィックス処理の複雑さは、単純なターンバイターン（TBT）ナビゲーションからより高度な 3D ナビゲーション・システムに至るまで様々です。グラフィックス処理には、スケーリング、フィルタリング、およびアルファ・ブレンディングなどの多数のアルゴリズムの計算が必要です。Cyclone シリーズ FPGA は、DSP プロセッサや ASSP と異なり、複数の命令を 1 クロック・サイクルで処理できるので、これらの演算を多用するアルゴリズムを実行するのにより適しています。

図 1 に アルテラの Cyclone III FPGA における低コストのグラフィックスの実装を示します。出力 RGB へのカラー・スペース・コンバータ（CSC）により、ビデオ入力は BT.656 入力（YUV 4:2:2）に対応します。SDR、DDR、およびDDR2 などのメモリ・インタフェースがサポートされています。アルテラの Nios II 32 ビット エンベデッド・プロセッサは、主にグラフィックス処理（線描画、フレームの作成）に使用され、追加のコントロール・ファンクションを提供します。グラフィックス・ハードウェア・アクセラレーションには、BitBlt （フレーム・バッファへのオブジェクトのコピー、2D-DMA 転送、可能な場合はブレンディング使用）などのファンクションを含めることができます。アルファ・ブレンディングに複数のチャネルを持たせることもできます。Cyclone III FPGA は、リモート・ディスプレイ・アプリケーション用に LVDS グラフィックス出力をサポートできます。

図 1. 標準的なナビゲーション・システムのブロック図

画像を拡大して表示

リソース

Cyclone III FPGA により従来のデザイン・ソリューションに比べ、より迅速な市場参入、製品コストの削減、柔軟性の向上を図ることができます。アルテラとアルテラのパートナは、様々な開発キット、IP、およびリファレンス・デザインを提供して、ドライバ情報／エンターテイメント・システムおよび車両制御システム用のスタンドアロン DSP、ASSP、または ASIC ソリューションのコスト、性能、および柔軟性の制限を打破する完全なソリューションをお届けします。表 2 に、オートモーティブ・アプリケーションの設計に利用できるリソースを紹介します。

表 2. オートモーティブ・デザイン・リソース
カテゴリ	リソース	詳細
開発キット・リソース
	Cyclone III 開発キット	アルテラおよびアルテラのパートナは、Cyclone III のデザインをすぐに開始するための開発キットを低価格で提供しています。このキットには、Cyclone III FPGA の評価と設計に必要なすべてのものが付属しています。 アルテラの販売代理店からご購入いただけます。
ソフトウェアおよびIP リソース
	オートモーティブ・リファレンス・デザイン	グラフィックス処理およびネットワーキングなどの自動車システム・デザイン用のリファレンス・デザイン
	オートモーティブ IP ファンクション	オートモーティブ・アプリケーション用 IP コアのライブラリ
	メモリ・コントローラ	DDR、DDR2、およびその他の一般的な外部メモリ・デバイス・インタフェース向けのメモリ・コントローラ IP をアルテラおよびパートナから提供します。
	Nios II エンベデッド・プロセッサ	簡単に使用できる開発ツールおよび各種 FPGA 開発キットによりサポートされるもっとも汎用性に優れたプロセッサ。
ビデオ・オンデマンド・リソース
	Design Cost Sensitive Automotive Application Using Low-Cost FPGAs（低コスト FPGA を使用した価格重視のオートモーティブ・アプリケーションの設計）	オートモーティブ・アプリケーション向けに Cyclone III FPGA の機能と利点の概要を紹介する 15 分間のビデオ（オンライン・セミナー・ビデオ・フォーマット、英語版）。
ホワイトペーパー
	シャープ社デュアルビュー液晶および標準 LCD に対応するフレキシブルなアーキテクチャ (PDF)	デュアルビュー液晶および標準 LCD に対応する FPGA および ソフトコア・エンベデッド・プロセッサをベースにした革新的なアーキテクチャを紹介します。
	フレキシブルな車載用機器デザインの実現（PDF）	オートモーティブ・アプリケーションへの実装による柔軟性の向上、および ASSP ベースのマイクロコントローラ・ソリューションに潜在する費用の排除について説明しています。

関連リンク

• Automotive Grade Device Handbook (PDF)
• Cyclone III デザイン・リソース・センタ および 資料センター
• アルテラの オートモーティブ・ソリューションについての詳細