汽车早在19世纪后期就已经出现了，但电子装置仅在过去几十年里才成为汽车界不可或缺的一分子。如今，汽车企业不仅努力相互竞争，还要与技术和时间竞争。随着技术的进步，汽车企业得以将硅片和传感器集成到汽车上，技术的进步使得电子装置价格优惠，体积小，整个车辆上可以安装许多电子控制单元 (ECU)。因此，随着技术的进步，汽车将有望配备与消费类电子产品一样最先进的电子技术。这里也存在着挑战；因为多年的芯片开发周期和严格的汽车质量和可靠性认证，基于 CPU 和 GPU 的电子控制单元难以跟上消费类电子产品的步伐。通过为系统架构提供先进的性能和灵活性，以便采用灵活的（可编程）现场可编程门数组结构定制自己的设计，现场可编程门数组可能在弥合这一缺口方面发挥重要的作用。随着现场可编程门数组越来越高效，价格越来越优惠，我们的目标就在眼前。
迈克尔·亨德里克斯 (Michael Hendricks) 是 Altera 公司汽车产品线经理，在其职业生涯的大部分时间里，一直致力于开发和研究先进的车辆控制系统。在这段时间里，他确定汽车技术必须以消费电子产品一样的速度发展。他解释说：“大型智能手机供应商每 18 个月就会发布新产品型号，作为消费者，我们已经习惯了这一惊人的创新速度。 现在，我们已经调整状态，期待我们的汽车具备相同水平的性能、功能和高分辨率显示器，但是，人们很多年，甚至几十年使用一辆汽车的现象非常常见。“这给汽车制造商带来巨大的挑战——如何在产品的生命周期内保持自己的汽车技术适当性？ 亨德里克斯指出，虽然可能无法升级老款车型的技术，因为在设计时没有考虑到这种功能，如今，越来越多的汽车制造商正转向可编程电子系统架构，以跟上技术创新的步伐。
“比较智能手机等现代消费电子产品和汽车信息娱乐系统的性能，”亨德里克斯解释说：“您就会期待信息娱乐系统具有您已经习惯了的智能手机的同等性能。”电子装置不能升级，汽车生产就不可能继续前进。一些公司已经开始更频繁地更新其硬件。亨德里克斯提到：“宝马等公司曾经大约每隔五年发布一款新的汽车音响本体，现在他们每两年更新一次。”
现场可编程门数组设计中的关键因素是，它们是可编程逻辑。CPU 中的软件显然可以更新，但计算机芯片的硅片不能更新。亨德里克斯先生解释说：“随着可编程逻辑的出现，软件和硬件更新将切实可行。现场可编程门数组可无数次配置或重新编程为不同的功能。“现在出售的许多车辆都有软件控制着很多驾驶功能所需的功能。“特斯拉 S 型已经支持通过 3G 连接进行无线软件升级，”亨德里克斯解释说。
目前，为了跟上当前的功能预期，已经可以更新汽车软件；然而，有了现场可编程门数组上的可编程逻辑，还可以再推进一步。执行代码背后的逻辑可以按要求更新，帮助硅片在某些领域更加有效地工作。“因为这种能力，”亨德里克斯说：“现场可编程门数组可帮助原始设备制造商实现可配置或可编程硬件架构系统，以跟上最新趋势。”因此，有人购买了新车时，因为新的软件和硬件可以在经销商和专业维修店进行更新，所以车辆的电子装置可以持续使用更久。这些软件更新可以应用到车辆的许多不同功能，因为随着这些装置变得越来越小，越来越便宜，车辆可以包含许多不同的现场可编程门数组。 “当然，安全和保障是最重要的，”亨德里克斯解释说：“作为首家获得 IEC 61508 功能安全认证（构成了汽车功能安全规范 ISO26262 的基础）的现场可编程门数组供应商，Altera 已经成为这个领域的先驱。“
现在，信息娱乐中心和仪表板包含可以按要求更新的视频屏幕。这些单元包含有助于控制其功能的电子控制单元。但是，不仅仅这些区域包含电子控制单元；动力转向、气体监测、数据测量、电动锁以及电动车窗等功能都利用车辆的电子控制单元工作。“现代戴姆勒 S 级豪华车型含有 100 多个电子控制单元。每个电子控制单元都有专用的微控制器或微处理器，支持这么多的电子控制单元成本相当高昂，” 亨德里克斯先生提到。
因为这些电子控制单元抬高了车辆的总成本，汽车设计工程师们正寻求方法减少电子控制单元的数量。电子控制单元还消耗车辆的大量能量，而车辆可以使用这些能量更有效地工作。目前，随着现场可编程门数组继续发展，在车辆内组合使用电子装置不失为明智之举。"现在有一种传感器融合和集中式架构的趋势——尤其是在高级驾驶员辅助系统应用中。按照现在的情况，实现纯粹的基于 CPU 的架构也是存在挑战的。我们开始看到 CPU 和 GPU 与 SoC 现场可编程门数组混合使用的混合方法，“亨德里克斯解释说。
根据 ARM 公司的预计，车辆计算性能在未来 9 年内有望增加 100 倍。“现场可编程门数组的美妙之处在于，您所拥有的这样一个高度可配置、可编程的硅片具有非常宽的并行处理架构，使 1 级和原始设备制造商开发人员得以继续发展其算法，并一路进行设计调整，直至接近生产发布，“亨德里克斯说道。除了在生产前发布外，也可以在生产后进行逻辑升级。这样可以根据消费者的需求持续监控和更新非常特殊的应用。
有几种特殊的电流应用设计都具有现场可编程门数组。尤其前卫的一个应用是虚拟驾驶舱。“人们正在为车辆创造虚拟驾驶舱，模拟仪表和刻度盘都被转化为可重新配置的数字显示，例如仪表板，”亨德里克斯说道。这些仪表将替代仪表板上显示的计速表和每加仑英里数，显示在某种风档玻璃上。除了显示相关信息外，还有推送功能，使这些仪表更具互动性。“我们已经开始从传统的触感荧幕/电容式触感荧幕迁移出来，正在寻找新的方式控制人机界面（例如手势识别），使用相机和飞行时间传感器识别细微的手势，以控制车辆的电子装置，“亨德里克斯预计说。
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低延迟是关键。 例如，现代车辆的一个特殊硬件趋势是用嵌在后视镜和汽车音响本体控制台的显示器显示倒车摄像头。当汽车挂上倒档时，中央信息显示器显示后视摄像头的视图，以便驾驶员在倒车时可以看到身后的一切。这些系统的要求是，在车辆启动时，即刻显示从后视摄像头中拍摄到的实时视频图像，让驾驶员安全地倒车。亨德里克斯通过 Altera 的创新型 MAX 10 系列现场可编程门数组满足了这一需求，他说道：“现场可编程门数组本质上开机更快；配有集成闪速存储器的 Altera Max 10 现场可编程门数组可以在大约几十或几百毫秒内开机并显示图像。”而 CPU 则不具备快速启动（开机）时间这样的功能。“传统的 CPU 架构开机时间大约为几秒钟——驾驶员在倒车之前需要等待太长时间才能看到后视摄像头在屏幕上显示图像，”亨德里克斯说。现场可编程门数组彻底击败了启动时间问题，成为解决摄像头启动时间问题更好的解决方案。
当我们朝着未来的自动驾驶前进时，为的都是安全和生活质量。汽车中的前置摄像头现在用于各种应用，从而引发了一整套新而复杂的处理过程。“通过传感器（包括摄像头、雷达和激光雷达）的组合，我们正努力在高级驾驶辅助系统中实现沉重的基于分析的架构。有了这些先进的传感器和视觉分析，自动紧急制动、交通标志识别、行人检测和车道偏离警告等功能都将实现，“亨德里克斯说。随着卷积神经网络 (CNN) 的出现，这些功能中的许多功能都可以实现，卷积神经网络是一种前馈人工神经网络，越来越多地被用于图像和视频识别。现场可编程门数组实施到车辆的电子控制单元时，就可以使用卷积神经网络算法处理来自车辆摄像头的图像。
“在高级驾驶辅助系统视觉应用中，卷积神经网络可用于识别车辆周围的物体并将它们分类。 例如，卷积神经网络算法可以确定车辆前方的物体是行人、自行车骑手、动物、交通标志还是其它物体。“亨德里克斯解释说。然后，摄像头可以做出明智的决策，告知驾驶员有物体接近，甚至可以启动汽车的机器控制，在紧急情况下进行躲避。开可以应用到交通灯和交通标志上，使现场可编程门数组做出明智的决策，保障驾驶员的安全。 运行这些复杂算法所需的处理能力可能很大，对于尺寸小，没有通风或主动冷却装置消散电子元器件产生的热量的电子控制单元而言，功率消耗和散热是关键的属性。在微软近期发布的白皮书中，人们发现，Altera 现场可编程门数组只需要 GPU 的一小部分功率就可以运行类似的卷积神经网络数据集。
现场可编程门数组的实施取代或结合了 CPU，成为车辆内数百个电子控制单元更快、更有效的解决方案。现场可编程门数组的性能功耗比、可扩展性和定制能力更好。正如亨德里克斯所言：“通过集成，减少外部元器件，上市时间更快以及统一的开发流程，现场可编程门数组有助于降低总体拥有成本。“通过实施现场可编程门数组，可以减少电子控制单元的数量。特斯拉和奥迪等公司已经在信息娱乐系统和高级驾驶辅助系统中实施Altera 公司的 Cyclone 系列系统芯片和现场可编程门数组，以优化通信连接，提高性能。汽车应用可编程逻辑未来一片光明，我们期待看到更多先进的现场可编程门数组技术被用于未来的高级处理功能，如自动驾驶汽车、增强现实抬头显示器和人工智能处理。