FPGA新突破：全新软件集合方案Lattcie Drive，助力汽车产品上市提早3-6个月

随着当前汽车智能驾驶技术的不断演进，汽车芯片的设计发挥着越来越重要的作用。现在，制造商迫切需要能够帮助他们进行创新，同时灵活更新，面向未来的解决方案。FPGA作为汽车设计的关键组件，其可编程性使得芯片能够灵活适应各种技术的发展需求，因而，汽车领域对于FPGA的市场需求也在不断增长。

最近，低功耗可编程器件领先供应商莱迪思半导体公司（以下简称“莱迪思”）推出第六款针对特定应用的软件解决方案集合Lattice Drive。这套全新解决方案集合可实现信息娱乐系统互连和处理、灵活的ADAS和低功耗区域桥接，旨在开发各类汽车应用，包括车载信息娱乐显示屏互连和数据处理、ADAS传感器桥接和处理、低功耗区域桥接应用，实现对驾驶员、座舱和车辆的监控。

(资料图片)

Lattcie Drive：可提供先进汽车应用功能

莱迪思亚太区汽车市场开拓经理杨静雯表示：“伴随着汽车电子化、智能化等“四化”的趋势，汽车半导体的数量呈上升趋势，且其成本占整车成本的比重也是在大幅提升。此外，不同的车对设计的灵活性、客制化和可扩展性的需求要比以前多很多，尤其是在摄像头，以及和司机以及辅助驾驶相关的领域，它们对实现低延迟以及稳定的数据处理的需求越来越高。”

莱迪思Drive解决方案集合提供全面的、针对特定应用的解决方案，集合了参考平台和设计、演示、IP模块和FPGA设计工具，加快客户应用开发和上市时间。莱迪思解决方案集合包括了多款面向不同市场应用的解决方案：实现AI应用的Lattice sensAI™、实现嵌入式视觉的Lattice mVision™、实现工厂自动化的Lattice Automate™、实现平台固件保护恢复机制的Lattice Sentry™、推动5G ORAN部署的Lattice ORAN™，以及实现先进自适应汽车设计的Lattice Drive。

杨静雯介绍说：“我们提供了一揽子的方案能够帮助客户在相关的应用场景上大大地缩短开发周期，能尽量早地上市。因为车一般整个开发周期是一年、两年甚至有三年的，客户拿到莱迪思现成的方案，可以使产品上市时间提早3-6个月。”

据介绍，首发版本的LatticeDrive主要关注车载信息娱乐显示屏互连和数据处理功能，可提供：

l先进的显示屏互连和处理：支持多种分辨率的缩放，最高支持4K显示尺寸；最高支持HBR 3 DisplayPort，每通道8.1 Gbps；通过可扩展的全阵列局部调光解决方案提供图像/视频增强。

l多个显示屏互连：可桥接多个显示器，提供比同类产品快1.5倍的DisplayPort接口。

l高效的数据处理：能够处理或协同处理数据以分担CPU的负载，功耗比同类竞品低75%。

在硬件平台方面，Lattice Drive已经有了一个基于CertusPro-NX的评估板，它会有DP、eDP的适配器，同时在开发板上，客户可以同时实现 DP、eDP和放大缩小scaling的功能，包括跟PCIe相关的接口，在整个开发板上客户都可以直接使用。IP相关方面，如果汽车里面牵扯到客户需要有大屏的显示，基本上90%以上都是eDP的接口，能有大量的数据的吞吐量，所以它既要有输入和输出，同时因为分辨率有时候在输入端和输出端还不太一样，所以Lattice Drive也提供了视频缩放的功能，可按比例进行缩放。此外，Lattice Drive还提供了很多跟图像处理相关的，比如说图像的增强，旋转、视频合并、视频加强，包括帧率的加和减等。这些图像相关的都有各种现成的方案。

在软件方面，CertusPro-NX是基于RADIANT和PROPEL。跟其他的应用不太一样的一点是，所有应用于Lattice汽车的器件上的软件工具，都是经过ISO26262的认证，这样可以满足客户功能安全的需求。莱迪思会提供eDP、DP、scaling所有的参考设计，包括Local Dimming、视频的旋转、scaling、加帧、减帧、图像增强、图像和电影图像分割等，所有跟图像相关的IP。

在定制化服务方面，Lattice Drive可提供包括Local Dimming、图像处理等方面的客制化服务。以驾驶舱应用为例，以前基本上车里的显示屏就是中控屏或者是后来升级为LCD的仪表屏，现在很多副驾驶上会有屏，前面还会有一个隐藏的抬头显示的屏，包括现在有很多的客户座后驾座的屏等。这样的应用需求使FPGA有了更多用武之地，例如需要驱动多个异形屏。由于屏的数目和分辨率还都是完全不一样的，因此在这样的情况下需要很高的灵活度的器件来支持，那就是FPGA的优势所在。

如果是以前的LCD屏的话，大多数的大光源会来自于两边有两条发光的灯，这样的情况整个光的分布会不太均匀。此外，如果屏上面内容显示是深色的或者是黑色的，其实不是黑的，肉眼看到的其实是灰的。为了提高对比度，让客户看到的图像的质量更好，现在整个显示行业在主推MiniLED为背光的一个Local Dimming的技术。莱迪思也做了这样的算法和方案。

Lattice Drive的理论是会根据LED上显示或者是前端送过来的视频，灯下面有分区，每个屏上会有几百个分区，甚至有的客户做几千个分区，这取决于客户的需求，然后莱迪思会根据每一个分区所对应的视频，去计算图上的亮度，来决定后面每个灯的亮度是多少。这样的好处是，以仪表盘为例，仪表盘大多数的背景是黑色的、深色的，我们可以把黑色的后面相对应的LED灯关掉，司机或者用户看到的屏的颜色是百分之百真的黑，同时前面有图像、有内容、有亮度的东西会更加亮，整个系统的对比度会比以前提高很多。屏的最高亮度也可以提高很多。在大多数的背景都是黑色的情况下，MiniLED灯大多数都关掉也可以大大减少整个系统的功耗。这就是Local Dimming基本的概念。

如下框图所示，有视频的接口如 openLDI 、eDP等，中间是Local Dimming的核心IP算法，输出的数据可以直接在屏上显示。它可根据客户不同的设计来调试Local Dimming的算法和显示的效果，最后会有很多定制化的效果。

杨静雯介绍说：“我们做了Local Dimming以后，有很多客户提出来，认为汽车PCB板的空间目前还是比较大的挑战，因此，希望把一些与功能安全相关的东西也放到FPGA里面来做一些设计。”于是，莱迪思做了一个跟OSD叠加相关的设计，可以把Local Dimming图像处理与旋转、视频缩放放在同一颗FPGA里面来实现，大大降低了整个系统设计的复杂度，同时也大大缩短了客户开发的周期。

结束语

莱迪思目前已经发布的5个解决方案合集，包括：sensAI，这是与边缘的AI如果需要低功耗的需要接封装小尺寸的AI的应用；mVision，主要是跟摄像头、视频相关的IP；Sentry，更多是提供在服务器上跟安全相关的东西；Automate，主要是跟工业自动化相关的方案；ORAN，是跟通信相关的。

此次发布的Lattice Drive，是能提供关于汽车的整体的解决方案。杨静雯介绍：“所以莱迪思现在eDP最高可以支持到3.8G。后续还会有一些跟AI相关的应用在汽车上，当然汽车的桥接跟互联是FPGA很传统的一个应用。”Lattice Drive目前计划做四大方面的相关IP和方案，主要是跟座舱娱乐、信息娱乐屏做桥接、互联互通和数据处理，与屏相关的IP和一些方案。据杨静雯分享，在不久的将来，莱迪思还会陆续地推出跟功能安全认证、AI、低功耗的司机检测、驾舱相关的功能，包括跟ADAS相关的数据处理和桥接的功能。