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从一款创新汽车摄像头接口技术入手,应对ADAS系统的性能挑战

来源:ADI     发布时间:2020-09-28
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高级驾驶辅助系统(ADAS)可谓是通往无人驾驶的第一步。作为自动驾驶发展过程中的关键技术,ADAS需要在车身四周安装大量传感器进行车内外环境信息的收集,而除了雷达、激光雷达、红外线、超声波和其他感应技术外,在ADAS系统中对于影像的完整捕捉和视觉处理能力的整合也尤为关键。可以预见,能在汽车座舱内对驾驶者进行人像识别、实时监控和智能交互的摄像头,也将成为未来ADAS系统中重要的技术增长点。

 

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1. 摄像头在现代化汽车中广泛应用

 

牵一发动全身,摄像头接口技术升级挑战

在设计车载摄像头系统时,摄像头接口技术的选择通常会受多种因素的影响。传统的后视摄像头(RVC)系统基于标清(SD)视频技术,为汽车OEM提供了一种可在车辆内实现视频传输的非常可靠、经济有效的方法。但是,近几年的消费产品趋势致使SD视频越来越不适用于大尺寸显示。同时摄像头数量的持续增加也相应地增加了车辆中电缆、连接器等配套部件的数量,对整车的成本和重量控制提出了更高要求在此背景下,如何开发出一种适应当今汽车摄像头系统发展趋势的摄像头接口技术成为了汽车厂商们的当务之急。

 

就现有摄像头接口技术而言,传统 SD视频技术虽仅适用于低带宽应用,然而只需使用极具成本效益的线缆和连接器;数字接口技术能够适用于高带宽应用,且具有像素精度等优势,但通常需要使用更昂贵的线缆和连接器;而高清模拟接口技术可谓融合了上述两种解决方案的优点,只需使用性价比高的线缆和连接器即可确保高清视频传输。ADI公司的C2B™就是这样一种高清模拟接口技术,只需使用性价比高的线缆和连接器即可为汽车OEM和一级供应商提供极具吸引力的、兼容EMC的高清视频方案。

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2. C2B架构概述

 

与其他技术相比,C2B 在下述应用领域具有明显的系统成本优势:后视摄像头、环视摄像头系统、电子后视镜和乘员监控系统等。经过独立验证的 C2B 视觉无损性具有类似于数字接口技术的高清性能,同时还可以节省大量系统成本。

 

专为汽车应用设计,C2B这样增画质降成本

C2B从一开始就是作为一种汽车级接口技术而设计的,可将高清视频从发送端传输到接收端,分辨率最高可达2百万像素(1920 × 1080)C2B 旨在充分利用用于SD视频系统的非屏蔽双绞线(UTP)线缆和连接器的最大带宽容量。C2B 的创新型均衡器架构支持最长30 m的线缆长度,且出现问题时无需重连机制。同时为确保C2B 满足所有的汽车要求,它针对EMC进行了重点优化(优化信号结构、抗混叠滤波器、频谱整形滤波器)。

 

C2B 具有一个控制通道,可以处理高达400 kHzI2C信号传输,最多4GPIO信号,以及来自摄像头模块的中断信号,从而简化了包括本地配置和远程配置的系统架构。4GPIO用于在 C2B 链路中传送静态信号。2个中断信号用于允许C2B发送端向C2B 接收端传送状态信息。C2B对控制通道数据运用CRC校验,并且能够在出现问题时自动启动重新传送。

 

C2B支持面向汽车应用的附加功能,如线缆诊断(线缆对电池或对地短路等)和帧数采集、生成、解码和传输,以提供对所传输数据完整性的洞察力。

 

C2B针对汽车应用定义和设计,采用了多种机制来确保低成本UTP线缆和低成本非屏蔽连接器传输,并符合EMC要求。这包括针对阻抗不匹配的回波消除、宽带下共模抑制(使用UTP线缆时很重要),以及输出信号的频谱整形以减少辐射。C2B经过测试符合设备级和系统级EMC国际标准(CISPR 255[辐射]ISO 11452-2/ISO 11452-4/ISO 11452-9ISO 7637-3 [抗干扰]ISO 10605 [ESD]等)。

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3. 数字链路与C2B链路的视频帧采集比较

 

这些特性使得C2B成为极具吸引力的解决方案,尤其是以下两类汽车制造商:仍在使用SD摄像头方案并寻求低风险升级途径的汽车制造商;以及已转向基于数字接口技术的高清摄像头方案但寻求降低成本的汽车制造商。

 

C2B专用收发器,打开高性能车载接口技术大门的“钥匙”

当前应用的C2B产品方案中,ADI公司已经实现量产的发送器ADV7990/91和接收器ADV7380/81是其中的主力产品组合。这些专为汽车应用而定义和设计的收发器,除了在非屏蔽基础设施上实现出色的视觉质量以外,还特别注意利用片内EMC/EMI缓解技术使之完全符合业界关于EMCEMIESD稳健性的严苛要求。

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4. C2B总线变送器/总线接收器

 

ADV7990/91ADV7380/81收发器具有延迟可忽略不计并支持无压缩传输的特性优势,双向控制通道使用同一电缆,因此不会产生额外成本。这些器件支持75MHz像素速率(75MHzY75MHzC)“冻结帧”检测,同时双向控制功能支持I2C、中断/状态和通用I/O(GPIO)。创新的电缆补偿设计性能出色,支持带多个在线连接的30米长电缆、分辨率高达200万像素(30Hz时)或100万(60Hz时)。

 

与此同时,ADI公司还可提供新一代C2B发送器(ADV7992)C2B接收器发送器(ADV7382/ADV7383)的评估板,以加快技术研究和系统原型设计。进行系统原型设计时,如果开发接收器,则C2B发送器评估板可用作为C2B 源端,而如果开发摄像头,则C2B接收器评估板则可用作为C2B接收端。

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5. ADV7992框图

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6. ADV7382/ADV7383框图

 

总结

C2B 提供了一个优化的解决方案,支持利用现有的视频链路从NTSC轻松升级到HD摄像头,同时提供出色的视频质量和鲁棒的 EMI/EMC性能。这项令人欣喜的新技术具有许多优势,并提供最佳系统解决方案,可解决在车内连接多个摄像头面临的日益复杂的问题。

 


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