基於雷達和攝像機的應用現在也被用於安全駕駛領域。最初，自適應巡航控製和道路偏離報警等這些高級輔助駕駛係統(ADAS)隻是一些非常便利的特性。而現在
，它們在車輛控製上扮演了更積極主動的角色，支持實現道路輔助保持(LKA)等功能。以前的高性能CPU被認為是最適合這些應用的器件，但是綜合考慮計算性能和低功耗之後，促使工程師轉而采用FPGA器件。

ADAS需要滿足特殊的功能安全要求。2011年

，載重3.5噸以下客車的ISO26262標biao準zhun發fa布bu
，其qi目mu的de是shi降jiang低di係xi統tong出chu現xian故gu障zhang後hou造zao成cheng危wei險xian狀zhuang態tai的de風feng險xian。這zhe一yi標biao準zhun要yao求qiu采cai用yong嚴yan密mi的de設she計ji過guo程cheng
，在zai應ying用yong執zhi行xing過guo程cheng中zhong探tan測ce隨sui機ji硬ying件jian故gu障zhang，以yi減jian少shao係xi統tong性xing故gu障zhang。

應用開發人員定義了專門的安全目標
，針對每一目標分配了相應的汽車安全完整性等級(ASIL)。對於應用中最高級別的ASIL，通常定義了每一組件從開發直至工作到壽命終了時應滿足的要求。圖1顯示了從客戶需求角度看，ADAS應符合的ASIL目前的範圍。
圖1.ADAS ASIL市場需求(注：Range of Market Requirements for ADAS Applicatios:針對ADAS應用的市場要求範圍)

ASIL-B是市場上的最低級別，而某些應用則要求采用ASIL-D以支持某些功能。越來越多的ASIL有更嚴格的要求。在某些具體實現中
，組件的通用ASIL或者條目(係統)dengjidouhuidailaibubiyaodefuzadu，yingxianglekaifachengbenhejindu。fenxixitonggainian，dechuanquangainianheyaoqiuhou，haikeyibayingyongfenchengjizhongbutongdebuzhou，zhejiujuyoubutongdeASIL，更容易實現
，而且實現的效率更高。

例如，前端攝像機應用使用了ADAS中常見的一個圖像傳感器。圖2顯示了係統的高級結構圖。



一個圖像傳感器連接至圖像處理器，例如可以是Altera Cyclone V SoC。信xin號hao處chu理li鏈lian和he數shu據ju流liu被bei分fen成cheng四si個ge部bu分fen。首shou先xian，通tong過guo把ba圖tu像xiang變bian換huan成cheng更geng實shi用yong的de表biao現xian形xing式shi
，在zai像xiang素su級ji上shang進jin行xing底di層ceng處chu理li。然ran後hou，對dui行xing圖tu像xiang或huo者zhe塊kuai圖tu像xiang進jin行xing中zhong間jian級ji處chu理li，使shi用yong相xiang應ying的de算suan法fa
，提ti取qu出chu邊bian沿yan等deng特te征zheng。下xia一yi步bu
，進jin行xing高gao級ji處chu理li，提ti取qu出chu每mei一yi幀zhen的de數shu據ju，探tan測ce目mu標biao並bing分fen類lei。然ran後hou，係xi統tong會hui跟gen蹤zong目mu標biao
，如ru果guo需xu要yao采cai取qu措cuo施shi，則ze與yu刹sha車che或huo者zhe轉zhuan向xiang電dian子zi控kong製zhi單dan元yuan(ECU)進行通信。

在FPGA上，底層和中間級處理能被非常高效地實現
，但是
，用戶也可以在Cyclone V SoC硬核處理器係統(HPS)的Cortex-A9處理器等CPU上實現某些中間級處理。高級處理主要是控製代碼
，可以映射到HPS中的一個或者兩個Cortex-A9上。處理鏈的最後一步是目標跟蹤和決策，可以在外部微控製器上完成這一步。

在zai整zheng個ge處chu理li過guo程cheng中zhong
，每mei一yi步bu將jiang輸shu入ru數shu據ju進jin行xing簡jian化hua得de到dao更geng有you意yi義yi的de數shu據ju，數shu據ju減jian少shao意yi味wei著zhe提ti高gao了le安an全quan臨lin界jie。因yin此ci，底di層ceng實shi現xian可ke以yi分fen成cheng質zhi量liang管guan理li(QM)或者底層ASIL (例如

，ASIL-A)。原因是一個像素期間出現的故障對後續算法性能的影響很小
，可以忽略。在這個例子中，假設中間級處理符合ASIL-A或者ASIL-B
，識別目標並進行分類的高級處理功能應符合ASIL-B。對目標進行分類後，生成目標表，將之提供給微控製器，進行目標跟蹤和決策。這是信號鏈最關鍵的部分，Altera認為它應該符合ASIL-D，這對汽車的行為有直接影響。
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在zai這zhe類lei應ying用yong中zhong，最zui好hao對dui數shu據ju流liu進jin行xing更geng全quan麵mian的de分fen析xi，每mei一yi級ji的de安an全quan臨lin界jie定ding義yi對dui整zheng個ge係xi統tong的de性xing能neng會hui產chan生sheng直zhi接jie影ying響xiang。對dui前qian麵mian計ji算suan級ji有you太tai高gao的de安an全quan要yao求qiu會hui導dao致zhi難nan以yi滿man足zu係xi統tong性xing能neng目mu標biao，而er且qie對dui係xi統tong整zheng體ti安an全quan的de影ying響xiang很hen小xiao。但dan是shi

，處chu理li鏈lian底di層ceng也ye會hui出chu現xian故gu障zhang，對dui係xi統tong安an全quan功gong能neng產chan生sheng較jiao大da的de影ying響xiang。例li如ru，底di層ceng處chu理li功gong能neng的de永yong久jiu故gu障zhang會hui導dao致zhi高gao層ceng數shu據ju永yong久jiu損sun害hai
，但dan是shi，合he理li性xing檢jian查zha很hen容rong易yi探tan測ce到dao這zhe類lei故gu障zhang，對dui係xi統tong性xing能neng的de影ying響xiang相xiang對dui較jiao小xiao。


圖3顯示了單前端攝像機係統實例的高級結構圖。由一個外部電源管理電路為Cyclone V SoC提供電源。當供電電壓不在額定工作範圍內時，單獨的電壓監控功能會產生複位。外部非易失存儲器連接至四路串行外設(quad SPI)模組，係統啟動過程中裝入應用程序，配置FPGA時會使用這些模組。執行應用程序代碼，存儲數據和圖像幀時，Altera使用DDR存儲器。通過SPI連接外部微控製器，進行目標探測和最終決策
，通過CAN接口與汽車底盤的其他部分進行通信。


應用中所使用的圖像處理器模組如圖4所(suo)示(shi)。視(shi)頻(pin)端(duan)口(kou)接(jie)收(shou)來(lai)自(zi)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)的(de)數(shu)據(ju)，將(jiang)其(qi)傳(chuan)送(song)至(zhi)圖(tu)像(xiang)預(yu)處(chu)理(li)模(mo)塊(kuai)。這(zhe)一(yi)模(mo)塊(kuai)展(zhan)示(shi)了(le)底(di)層(ceng)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)。在(zai)這(zhe)個(ge)例(li)子(zi)中(zhong)
，數(shu)據(ju)通(tong)過(guo)圖(tu)像(xiang)預(yu)處(chu)理(li)模(mo)塊(kuai)後(hou)，通(tong)過(guo)FPGA至HPS (F2H)橋接被寫入到DDR存儲器中，也可以傳送至下一級，實現的效率更高。第二級是中間級處理，由各種圖像處理模塊來完成。通過HPS至FPGA (H2F)橋接讀出以前存儲在DDR存儲器中的數據，再次將其寫入到DDR存儲器中。在這個例子中，由HPS完成高級處理。

xianzai，rangwomenlejieyixiayongyutanceshejizhongbutongquyushifouyouguzhangdezhenduangongneng。wenzhongsuotaolundeyixiezhenduangongnengnenggoutancedaoyongjiuguzhang
，eryoudezhinengtancedaoshunshiguzhang
，yeyoudenenggoutancegezhongguzhang。shunshiguzhangshiyizhongchuxianhouyouxiaoshideguzhang。duiyuzheyifenxi，Altera應考慮實現某些功能時存儲器中出現的故障，以及實現功能時邏輯中可能出現的故障。

zaiyingyongruanjianshiyongtuxiangchuanganqizhiqian，yingduiqijinxingpeizhi
，zaiyingyongchengxuzhixingguochengzhongbuduanxiugaipeizhiyishiyingbutongdeguangzhaotiaojian。tuxiangchuanganqiduiyuyingyongcaozuofeichangguanjian，yinci
，jianyizairongcuoshijianjiange(FTTI)期間對其配置至少進行一次檢查。這並不一定能夠覆蓋傳感器的所有可能的故障，但是，可以管理好配置寄存器組。

汽(qi)車(che)中(zhong)使(shi)用(yong)的(de)某(mou)些(xie)傳(chuan)感(gan)器(qi)支(zhi)持(chi)用(yong)戶(hu)在(zai)每(mei)一(yi)圖(tu)像(xiang)幀(zhen)的(de)輔(fu)助(zhu)掃(sao)描(miao)線(xian)中(zhong)傳(chuan)送(song)某(mou)些(xie)配(pei)置(zhi)寄(ji)存(cun)器(qi)數(shu)據(ju)。通(tong)過(guo)這(zhe)一(yi)功(gong)能(neng)，用(yong)戶(hu)可(ke)以(yi)檢(jian)查(zha)每(mei)一(yi)幀(zhen)的(de)傳(chuan)感(gan)器(qi)設(she)置(zhi)，不(bu)需(xu)要(yao)通(tong)過(guo)I2C接口來讀取寄存器。傳送幀數據時就可以在FPGA中實現這種檢查，而不需要在CPU上花費財力。

tongguodicengtuxiangchulishi，yigexiangsudebianhuabutaikenengduishijiyingyongdexingweichanshenghendadeyingxiang，yinci，zaihenduoqingkuangxia，keyihulvezheleiguzhang。danshi，huidaozhizhendiushihuozhezhenggezhenbeisunhuaideguzhangshibixubeijianzhadaode。

大(da)部(bu)分(fen)圖(tu)像(xiang)傳(chuan)感(gan)器(qi)含(han)有(you)傳(chuan)送(song)定(ding)義(yi)好(hao)的(de)測(ce)試(shi)幀(zhen)的(de)功(gong)能(neng)，不(bu)需(xu)要(yao)傳(chuan)送(song)正(zheng)常(chang)的(de)圖(tu)像(xiang)數(shu)據(ju)。定(ding)義(yi)好(hao)輸(shu)入(ru)數(shu)據(ju)後(hou)，也(ye)就(jiu)定(ding)義(yi)了(le)圖(tu)像(xiang)處(chu)理(li)模(mo)塊(kuai)的(de)輸(shu)出(chu)數(shu)據(ju)。然(ran)後(hou)進(jin)行(xing)後(hou)續(xu)測(ce)試(shi)。例(li)如(ru)，通(tong)過(guo)對(dui)輸(shu)出(chu)數(shu)據(ju)進(jin)行(xing)循(xun)環(huan)冗(rong)餘(yu)校(xiao)驗(yan)(CRC)，找到係統中出現的任何永久故障。這種測試覆蓋了整個數據通路中的永久故障。

另外，還應該探測到FPGA中(zhong)一(yi)個(ge)模(mo)塊(kuai)向(xiang)另(ling)一(yi)個(ge)模(mo)塊(kuai)傳(chuan)輸(shu)數(shu)據(ju)時(shi)數(shu)據(ju)的(de)變(bian)化(hua)。前(qian)麵(mian)提(ti)到(dao)的(de)測(ce)試(shi)碼(ma)型(xing)或(huo)者(zhe)測(ce)試(shi)幀(zhen)方(fang)法(fa)涵(han)蓋(gai)了(le)大(da)部(bu)分(fen)永(yong)久(jiu)故(gu)障(zhang)，但(dan)是(shi)
，探(tan)測(ce)不(bu)到(dao)瞬(shun)時(shi)故(gu)障(zhang)。而(er)各(ge)種(zhong)傳(chuan)輸(shu)或(huo)者(zhe)信(xin)息(xi)冗(rong)餘(yu)技(ji)術(shu)能(neng)夠(gou)探(tan)測(ce)到(dao)這(zhe)類(lei)故(gu)障(zhang)。

中zhong間jian層ceng圖tu像xiang處chu理li實shi現xian了le邊bian沿yan或huo者zhe角jiao探tan測ce算suan法fa，還hai可ke以yi應ying用yong特te征zheng提ti取qu算suan法fa。因yin此ci
，隻zhi查zha看kan圖tu像xiang中zhong關guan注zhu的de特te征zheng，減jian少shao了le生sheng成cheng數shu據ju。數shu據ju減jian少shao後hou
，由you於yu故gu障zhang會hui導dao致zhi後hou續xu處chu理li步bu驟zhou中zhong丟diu失shi目mu標biao，因yin此ci
，丟diu失shi特te征zheng的de風feng險xian增zeng大da了le。

高級圖像處理階段包括目標探測和目標分類。從軟件術語的角度來講，這一級主要是控製代碼，因此，非常適合在CPU上運行。HPS采用了幾種硬件功能(例如，ECC
、MMU
、看門狗)，在HPS中進行故障診斷。

功能安全重要的另一麵是確保減少係統性故障。這通過使用可靠的開發過程和工具來實現。ISO26262標biao準zhun詳xiang細xi規gui定ding了le功gong能neng安an全quan的de管guan理li要yao求qiu，例li如ru，對dui安an全quan生sheng命ming周zhou期qi和he支zhi持chi過guo程cheng中zhong不bu同tong的de行xing為wei進jin行xing一yi致zhi性xing測ce量liang
，類lei似si配pei置zhi和he修xiu改gai管guan理li。如ru果guo所suo使shi用yong的de工gong具ju有you可ke能neng造zao成cheng應ying用yong故gu障zhang，那na麼me就jiu應ying該gai分fen析xi這zhe些xie工gong具ju，進jin行xing測ce量liang以yi減jian小xiao故gu障zhang發fa生sheng的de概gai率lv。

ADAS是確保越來越擁擠的道路更加安全的下一波創新。這些係統的性能需求給現有以及未來的標準商用貨架(COTS)產品帶來了挑戰
，而可編程FPGA在這方麵有很大的優勢。實現專用診斷能夠擴大係統的診斷覆蓋。很多COTSchanpinzaishejishibingmeiyoutixiangongnenganquan
，ertongguoshiyongjuyougongnenganquandepingtaihekaifahuanjing，yushanchanggongnenganquandehezuohuobanhezuo，zhexiedouyouliyuxitongdezhengtishixian。

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