為什么攝像頭接口對(duì)ADAS系統(tǒng)設(shè)計(jì)至關(guān)重要？

汽車(chē)正在快速演化成一臺(tái)安全聯(lián)網(wǎng)的自動(dòng)駕駛機(jī)器人，能夠感測(cè)環(huán)境、進(jìn)行思考并采取自主措施。變化更快的也許是小型自動(dòng)駕駛公共車(chē)輛——出租車(chē)、拼車(chē)或公交車(chē)，能夠?qū)⑽覀儚墓步煌ㄕ?、市中心或辦公區(qū)域帶到想去的地方(最后一公里)。

其中一個(gè)例子是2015年10月推出的NAVYA ARMA自動(dòng)駕駛電動(dòng)巴士。這臺(tái)小型巴士能夠安全搭載15名乘客，時(shí)速高達(dá)28英里，目前正在歐洲和美國(guó)的許多社區(qū)進(jìn)行測(cè)試或運(yùn)營(yíng)，并于CES 2017期間亮相拉斯維加斯街頭。

觀察周?chē)h(huán)境

無(wú)論是小型汽車(chē)還是公共巴士，自動(dòng)駕駛車(chē)輛都需要攝像頭、雷達(dá)或激光雷達(dá)來(lái)感測(cè)周?chē)沫h(huán)境。利用這些傳感器組合，汽車(chē)的高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)就能夠檢測(cè)車(chē)輛四周的環(huán)境。配備多個(gè)視頻攝像頭(至少5個(gè)，但通常多達(dá)8個(gè))是系統(tǒng)的關(guān)鍵。車(chē)輛前方以及后置的攝像頭需要高靈敏度和快速響應(yīng)，以幫助監(jiān)測(cè)交叉路口和碰撞，并正在迅速普及成為許多小汽車(chē)和SUV的標(biāo)準(zhǔn)配置。所有全景攝像頭的組合為緊急制動(dòng)輔助系統(tǒng)、自適應(yīng)巡航控制、盲點(diǎn)檢測(cè)、倒車(chē)盲點(diǎn)警示系統(tǒng)、車(chē)道偏離警告/自動(dòng)車(chē)道保持提供可靠的信息，以及不久之后，您的愛(ài)車(chē)將支持交通標(biāo)識(shí)識(shí)別系統(tǒng)，所以您將永遠(yuǎn)不會(huì)超過(guò)限速。

至關(guān)重要的攝像系統(tǒng)

舉個(gè)例子，特斯拉(Tesla)汽車(chē)上的最新硬件套件采用了NVIDIA Drive PX 2處理平臺(tái)，分別從8個(gè)攝像頭、超聲傳感器組合和1個(gè)雷達(dá)系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)。該平臺(tái)可從支持自動(dòng)巡航(AutoCruise)的高能效掌上模塊擴(kuò)展成為支持全自動(dòng)駕駛、功能強(qiáng)大的AI超級(jí)計(jì)算機(jī)。系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)了解車(chē)輛周?chē)那闆r，在高清晰度地圖上精準(zhǔn)的定位自己，并規(guī)劃安全的前進(jìn)路徑。系統(tǒng)結(jié)合深度學(xué)習(xí)、傳感器融合和全景視覺(jué)來(lái)改變駕駛體驗(yàn)。

攝像系統(tǒng)的性能對(duì)于安全輔助或自動(dòng)駕駛車(chē)輛至關(guān)重要。當(dāng)然，攝像頭分布在車(chē)輛周?chē)?，往往與CPU相距甚遠(yuǎn)。其性能決定了ADAS能夠看到多遠(yuǎn)的物體、能夠檢測(cè)到多小的物體，以及信息的傳輸速度——取決于分辨率、動(dòng)態(tài)范圍和幀速率。鑒于這些設(shè)備提供的信息的關(guān)鍵性，高誤碼率是不能容忍度的，因?yàn)槠鋽?shù)據(jù)速率也是非常高的。在全景視圖系統(tǒng)中，每個(gè)攝像頭的視頻流通常為1280 × 800像素分辨率，幀刷新率為30 f/s。

汽車(chē)中使用了大量的總線或網(wǎng)絡(luò)，包括CAN、LIN、FlexRay、MOST、LVDS及以太網(wǎng)。但視頻鏈路要求的數(shù)據(jù)速率排除了LVDS和以太網(wǎng)之外的所有總線類(lèi)型。

更好的解決方案

一種更好的方案是吉比特多媒體串行鏈路(GMSL)，它是以太網(wǎng)的無(wú)壓縮替代方案。因此，與以太網(wǎng)相比，GMSL的數(shù)據(jù)速率快10倍，電纜成本降低50%，且EMC性能更好。Maxim提供MAX96707和MAX96708 GMSL串行器/解串器芯片，采用電流型邏輯(CML)，具有極高的抗噪性，能夠通過(guò)50 Ω低成本同軸電纜或100 Ω雙絞線電纜傳輸數(shù)據(jù)，距離長(zhǎng)達(dá)15m。器件能夠與串行碼率高達(dá)1.74Gbps的兆像素?cái)z像頭配合工作。攝像頭數(shù)據(jù)時(shí)鐘為12.5MHz至87MHz × 12位 + H/V數(shù)據(jù)，或36.66MHz至116MHz × 12位 + H/V數(shù)據(jù)(使用內(nèi)部編碼)。IC之間以及與外部源之間共用一個(gè)9.6kbps至1Mbps 的I2C控制通道，用于更新和設(shè)置。值得一提的是，器件能夠在檢測(cè)到誤碼時(shí)自動(dòng)重發(fā)控制數(shù)據(jù)?？刂仆ǖ辣欢嗦窂?fù)用到串行鏈路，無(wú)論是否有視頻通道。

MAX96707串行器IC具有可編程預(yù)加重/預(yù)減重，以驅(qū)動(dòng)較長(zhǎng)的電纜。器件能夠?qū)σ曨l和控制數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯(cuò)，具有交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)，用于雙攝像頭選擇。串行輸出提供可編程擴(kuò)頻。芯片采用小尺寸、24引腳、4 x 4mm TQFN封裝，使用1.7至1.9V電源。最大電源電流為88mA。

圖1. MAX96707功能框圖

MAX96708解串器可跟蹤擴(kuò)頻串行輸入的數(shù)據(jù)，芯片的自適應(yīng)均衡極大地降低了誤碼率。輸出交叉點(diǎn)開(kāi)關(guān)提高了靈活性。IC的核心電源范圍為1.7至1.9V，I/O電源為1.7至3.6V。器件采用32引腳5 x 5mm TQFN封裝。

圖2. MAX96708COAXEVKIT#開(kāi)發(fā)套件

兩款芯片工作在-40º至115ºC溫度范圍，擁有±8kV接觸放電保護(hù)和±15kV氣隙靜電放電保護(hù)，符合IEC 61000-4-2和ISO 10605標(biāo)準(zhǔn)。兩款器件均滿足汽車(chē)標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100。經(jīng)銷(xiāo)商提供評(píng)估套件(圖2)。

毫無(wú)疑問(wèn)，如果我正在設(shè)計(jì)一套自動(dòng)駕駛系統(tǒng)，一個(gè)關(guān)鍵的問(wèn)題就是與攝像頭進(jìn)行可靠的通信。我會(huì)在實(shí)際車(chē)輛配置和最差噪聲條件下仔細(xì)檢查所有攝像頭連接的誤碼率，因此GMSL技術(shù)很可能為這一關(guān)鍵領(lǐng)域提供最佳的成功機(jī)會(huì)，在滿足行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)提供高可靠性。