PDF《高级辅助驾驶系统 》

高级辅助驾驶系统? (ADAS) 设计指南 www.

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2 www.maximintegrated.com/ADAS 支持摄像系统的吉比特多媒 体串行链路(GMSL) 提高道路的识别度是驾驶员安全驾驶以及 未来自动驾驶系统的关键特性.Maxim的 串行器/解串器(SERDES)产品拥有可靠、小? 尺寸等优势,可灵活构建通信链路,支持 高性能摄像系统.MAX967xx系列拥有众 多新功能,充分显示了Maxim在未来安 全、智能汽车设计领域的技术优势. 摘要 目录

3 ADAS概述

3 图像单元要求

3 MAX967xx GMSL SERDES

4 MAX967xx支持ADAS应用的特性

5 交叉切换

5 线路故障检测

6 同轴电缆供电

6 自适应均衡器

7 眼图宽度监测

7 8b/10b编码

7 计算像素时钟速率

8 选择输入数据宽度

9 相关资源

10 SERDES产品:ADAS应用 www.maximintegrated.com

3 www.maximintegrated.com/ADAS 图像单元要求 ADAS应用与摄像头(图2)紧密相关,关键设计挑战是快速、高? 效地将图像数据从摄像头传输到处理单元,并从处理单元 传输至每个显示屏.设计ADAS摄像系统时,需要对图像质 量、带宽、延迟、可靠性、成本和功耗等关键因素进行权 衡、折衷. ? 带宽―用途不同,对每台摄像机的性能要求也不同.例? 如,采用广角镜头的倒车辅助摄像头可能具有130万像 素、每像素18位颜色,速率为30fps.包括控制位和平 衡编码,单台摄像机将产生1Gbps以上的数据流! ? 响应时间―为62.5mph?(100km/hr),汽车每秒行进 27.8m (91.13?ft).对于乘客和交通安全而言,每一秒钟 都至关重要. ? 可靠性―为保证一切平稳运行,针对车辆有效使用期内 的磨损做出自适应调整,在维护时进行检测是必不可少 的. ? 功耗―随着车辆中电子系统的增多,将功耗控制在电池 容量及配电限制范围以内也越来越困难. ? 成本―为保证系统成本足够低的条件下仍可获取技术竞 争优势,在减少元件数、电缆长度的同时,增强系统功 能至关重要. ? 影像质量―基于视觉的ADAS,其目标检测与图像处理 能力密切相关,因此高质量影像是基本保障. ADAS概述 随着汽车领域ADAS技术的不断进步,道路安全性也大幅提? 其它技术则为车上人员提供信息,例如盲点检测,汽车则 仍由驾驶员控制.随着自动驾驶概念持续发酵,人们更加 关注驾驶员和乘客的安全性.ADAS技术越来越依赖于分布 在全车中的摄像头(图1). 图1. ADAS监视位置示意图 SURROUND VIEW LANE DEPARTURE WARNING TRAFFIC SIGN RECOGNITION PARK ASSISTANCE &

SURROUND VIEW SURROUND VIEW 表1. ADAS技术应用 提高能见度 增强控制 客舱安全性 倒车辅助系统 全景可视系统 盲点和对向车辆 识别 交通标志识别 自适应巡航控制 自动泊车 车道识别和保持 头灯方向 安全带检测 驾驶员注意力 监测 安全气囊展开 驾驶员疲劳检测 高.有些技术自动生效,在特定事件下完全控制车辆(表1). www.maximintegrated.com

4 www.maximintegrated.com/ADAS CAMERA ECU (x4) ADAS CONTROL UNIT IMAGE CAPTURE VIDEO SoC LDO LDO LDO STEP-DOWN DC-DC DISPLAY SERIALIZER CAMERA SERIALIZER CAMERA INTEGRATOR VIDEO STEP-DOWN DC-DC LOAD SWITCH MEMORY POWER LV STEP-DOWN DC-DC HV STEP-DOWN DC-DC V/I PROTECTION SUPERVISOR SUPERVISOR OSCILLATOR COLLISION AVOIDANCE RADAR ECU (x2) RADAR FRONT END IC IMAGING AND CONTROL SoC CONSOLE DISPLAY TOUCH/ BUTTONS CAN CAN PMIC CAN DRAM TEMP SENSE INPUT PROTECTOR STEP-UP DC-DC BRAKES STEERING ALERTS SoC ADC PARKING ASSIST/BLINDSPOT ECU (x4) ULTRASONIC MODULE CAN SEQUENCER BATTERY OSCILLATOR POWER RAILS LDO STEP-DOWN DC-DC 图2. ADAS系统框图 www.maximintegrated.com

5 www.maximintegrated.com/ADAS MAX967xx支持ADAS应用的特性 1. 控制通道误码检测和重传 ? 确保链路配置100%准确 ? 确保控制链路访问的外设可靠通信 2. 交叉切换 ? 任意并行输入至任意并行输出 ? 支持单主板连接多摄像头模块 ? 支持单摄像头模块连接多主板 3. 降低EMI/EMC ? 可编程输出扩频 ? 为解串器提供输入时钟展宽能力 ? 高抗扰性工作模式,确保控制通道的EMC容限 4. 增强电缆驱动 ? 50Ω同轴电缆或100Ω屏蔽双绞线 ? 可编程预加重和去加重支持长达15m电缆的全速传输 ? 提供线路故障监测 5. 眼图宽度监测和自适应均衡 ? 内置电缆均衡器,支持长电缆驱动 ? 眼图宽度监测,可触发均衡器重新调整 6. 可接受高达1.74Gbps的数据输入 ? 12.5MHz至87MHz @ 14位输入 + HSYNC和VSYNC ? 36.66MHz至116MHz @ 12位输入 + HSYNC和VSYNC 7. AEC-Q100认证 8. 专用帧同步GPO MAX967xx GMSL SERDES 推动设计创新 Maxim?Integrated最新推出的SERDES产品可有效增强 系统可靠性和设计灵活性,适合非压缩摄像头的图像传 输.SERDES芯片接收图像传感器的非压缩、并行视频输 出,将其与控制信号输入进行组合,然后串行转换为单路高 速输出,通过电缆传输图像数据;

在解串端将接收到的信号 转换为原始的并行视频输出.许多系统设计在同一电缆上双 向传输高速数据并提供供电.MAX967xx系列针对ADAS应 用提供新增功能,确保系统的安全性和可靠性(图3). CONF1 CONF0 RX/SDA TX/SCL/DBL OUT+ LCCEN DOUT[11:0] PCLKOUT IN+ IN- GPI RX/SDA TX/SCL LOCK DIN[11:0] PCLKIN SDA SCL GPU ECU DIN[11:0] PCLK DIN14/HS PCLK DIN[11:0] CAMERA HS I2C DIN15/VS VS SDA SCL MS/HVEN FSYNC LOCK OUT- LMN0 ERRB ERR DOUT12/HS HS DOUT13/VS VS LFLTB LFLT I2CSEL = CX/TP =

1 MAX96705 MAX96706 POWER SOURCE +7V TO +12V POWER OVER COAX FILTER OUTS1 OUTS2 OUT3 OUT4 IN3 DUAL BUCK CONVERTER DUAL LDO MAX16922 AVDD DVDD +3.3V 图3. 辅助倒车系统中的GMSL SERDES典型应用电路 www.maximintegrated.com

6 www.maximintegrated.com/ADAS 解串器侧可以获取相同益处.对于单个摄像头模块和串行 器组合,可采用不同的解串器板和图形处理器解析来自摄 像头的输入数据.使用内部交叉开关可有效提高兼容性. 线路故障检测 MAX967xx产品线中有些器件具有内部故障检测(图5).通过 在串行链路和LMN0/LMN1引脚之间连接外部电阻网络,结? 合内部1.5V至1.7V的基准电压,系统能够自动检测串行链 路的物理状态.可选择硬件引脚LFLTB/GPIO1,指示检测 到电缆开路、对电池短路或对地短路故障.两个线路故障 检测引脚(LMN0和LMN1)用于连接单芯同轴电缆和屏蔽双 绞线(STP)电缆. LMN0/LMN1引脚的正常工作为0.57V至1.07V.如果电缆 短路至GND,线路电压将被拉低至门限以下;

如果电缆开 路,线路电压将被上拉到1.5V至1.7V的基准电压;

如果电 缆短路至电池,线路电压将被拉高至2.5V以上. MAX96711串行器包含线路故障检测功能,MAX96706和MAX96708解串器也具有该功能. 交叉切换 内置专用交叉切换开关,任意数据输入均可配置连接到任意? 数据输出.该特性有利于缓解布局限制,重复使用设计,大? 幅降低开发成本. 如果特定应用支持具有不同输出总线的图像传感器,所有 传感器可以连接到同一块MAX967xx串行器板(图4).根据 具体场景配置交叉点开关,确保作用在串行器的信号连接 到相应的解串器输出.通过设计能够连接不同摄像头模块 的串行器板,而不是一个图像传感器对应一块专用的串行 器板,大大缩短总体设计时间. 图4. 交叉切换示意图 图5. STP (左图)和同轴(右图)电缆的线路故障检测 www.maximintegrated.com

7 www.maximintegrated.com/ADAS 除高频成分.由于每个电感都具有寄生电容,会引起自激并 造成高频阻抗下降,所以可选择不同大小的电感来滤除相应 频带的信号(图7). 通过电缆传输的电流必须流过电源滤波器中的每个电感,为 电感参数选择带来了附加限制,包括饱和电流、绕组直流电 阻以及封装尺寸.如果通过电感的电流大于ISAT,造成磁场 饱和,电感急剧下降.这里的功率损耗与通过电感的电流及 其DCR成比例,这会引起自热现象.如果电源轨没有电压裕 量,电源滤波器上的压降可能造成负载电压不足. 为了避免上述三个问题,最好在电缆上施加较高电压,使电 缆电流较低.此外,选择饱和电流足够大的电感,以处理必 须的电缆电流.MAX967xx产品线拥有同类中最佳的功耗指 标,能够降低同轴电缆供电的要求. 自适应均衡器 所有电缆都具有寄生电感,信号质量随频率升高而降低.较? 长的电缆也会影响信号质量.许多高速传输系统通过在接 收器输入前端安装电缆均衡器,对传输电缆的低通效应进 行补偿.均衡器对相应的高频信号进行放大,与电缆的频 率响应相结合,接收器可高保真恢复宽带信号. MAX967xx解串器内置自适应均衡器电路.均衡器拥有12 种不同的补偿水平,允许SERDES系统支持长达30m同轴电 缆和15m STP电缆传输. 自适应均衡器可设置为定期重新自适应调整,或手动触 发,以补偿传输环境的变化.随着电缆长时间磨损或更 换,系统通过自动设置自适应均衡器电平,使其自身处于 最佳工作条件(图8). 同轴电缆供电 许多系统中,一根STP电缆内部实际包括两对儿线――一对 用于供电,一对用于数据传输.在SERDES链路使用同轴电 缆代替STP时,具有便宜、重量轻、灵活等优势,并对高频 信号产生较小损耗.为了保证低成本同轴电缆的竞争力,需 要通过单根电缆同时实现供电和数据传输.为达到这一目 的,内部导体上传输信号的频谱分为三个频带――电源、反 向通道数据和正向通道数据(图6).通过滤波技术,使相应的 频........