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运用FPGA完成ADAS规划的功用安全考虑

基于雷达和摄像机的应用现在也被用于安全驾驶领域。最初,自适应巡航控制和道路偏离报警等这些高级辅助驾驶系统(ADAS)只是一些非常便利的特

根据雷达和摄像机的运用现在也被用于安全驾驭范畴。开始,自适应巡航操控和路途违背报警等这些高档辅佐驾驭体系(ADAS)仅仅一些十分便当的特性。而现在,它们在车辆操控上扮演了更积极主动的人物,支撑完结路途辅佐坚持(LKA)等功用。曾经的高功用CPU被以为是最适合这些运用的器材,可是归纳考虑核算功用和低功耗之后,促进工程师转而选用FPGA器材。

ADAS需求满意特其他功用安全要求。2011年,载重3.5吨以下客车的ISO26262规范发布,其意图是下降体系呈现毛病后形成危险状况的危险。这一规范要求选用紧密的规划进程,在运用履行进程中勘探随机硬件毛病,以削减体系性毛病。

运用开发人员界说了专门的安全方针,针对每一方针分配了相应的轿车安全完整性等级(ASIL)。关于运用中最高档其他ASIL,一般界说了每一组件从开发直至工作到寿数终了时应满意的要求。图1显现了从客户需求视点看,ADAS应契合的ASIL现在的规模。


图1.ADAS ASIL商场需求(注:Range of Market Requirements for ADAS Applicatios:针对ADAS运用的商场要求规模)

ASIL-B是商场上的最低等级,而某些运用则要求选用ASIL-D以支撑某些功用。越来越多的ASIL有更严厉的要求。在某些详细完结中,组件的通用ASIL或许条目(体系)等级都会带来不必要的复杂度,影响了开发本钱和进展。剖析体系概念,得出安全概念和要求后,还能够把运用分红几种不同的过程,这就具有不同的ASIL,更简单完结,并且完结的功率更高。

例如,前端摄像机运用运用了ADAS中常见的一个图画传感器。图2显现了体系的高档结构图。


图2.高档单前端摄像机ADAS

一个图画传感器衔接至图画处理器,例如能够是AlteraCyclone VSoC。信号处理链和数据流被分红四个部分。首要,通过把图画变换成更有用的表现形式,在像素级上进行底层处理。然后,对行图画或许块图画进行中间级处理,运用相应的算法,提取出边缘等特征。下一步,进行高档处理,提取出每一帧的数据,勘探方针并分类。然后,体系会盯梢方针,假如需求采纳办法,则与刹车或许转向电子操控单元(ECU)进行通讯。

在FPGA上,底层和中间级处理能被十分高效地完结,可是,用户也能够在Cyclone V SoC硬核处理器体系(HPS)的Cortex-A9处理器等CPU上完结某些中间级处理。高档处理主要是操控代码,能够映射到HPS中的一个或许两个Cortex-A9上。处理链的最终一步是方针盯梢和决议计划,能够在外部微操控器上完结这一步。

在整个处理进程中,每一步将输入数据进行简化得到更有意义的数据,数据削减意味着提高了安全临界。因而,底层完结能够分红质量管理(QM)或许底层ASIL (例如,ASIL-A)。原因是一个像素期间呈现的毛病对后续算法功用的影响很小,能够疏忽。在这个比如中,假定中间级处理契合ASIL-A或许ASIL-B,辨认方针并进行分类的高档处理功用应契合ASIL-B。对方针进行分类后,生成方针表,将之提供给微操控器,进行方针盯梢和决议计划。这是信号链最要害的部分,Altera以为它应该契合ASIL-D,这对轿车的行为有直接影响。

在这类运用中,最好对数据流进行更全面的剖析,每一级的安全临界界说对整个体系的功用会发生直接影响。对前面核算级有太高的安全要求会导致难以满意体系功用方针,并且对体系全体安全的影响很小。可是,处理链底层也会呈现毛病,对体系安全功用发生较大的影响。例如,底层处理功用的永久毛病会导致高层数据永久危害,可是,合理性查看很简单勘探到这类毛病,对体系功用的影响相对较小。

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