為什么攝像頭接口對ADAS系統(tǒng)設計至關重要？

汽車正在快速演化成一臺安全聯(lián)網(wǎng)的自動駕駛機器人，能夠感測環(huán)境、進行思考并采取自主措施。變化更快的也許是小型自動駕駛公共車輛——出租車、拼車或公交車，能夠將我們從公共交通站、市中心或辦公區(qū)域帶到想去的地方(最后一公里)。

其中一個例子是2015年10月推出的NAVYA ARMA自動駕駛電動巴士。這臺小型巴士能夠安全搭載15名乘客，時速高達28英里，目前正在歐洲和美國的許多社區(qū)進行測試或運營，并于CES 2017期間亮相拉斯維加斯街頭。

觀察周圍環(huán)境

無論是小型汽車還是公共巴士，自動駕駛車輛都需要攝像頭、雷達或激光雷達來感測周圍的環(huán)境。利用這些傳感器組合，汽車的高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)就能夠檢測車輛四周的環(huán)境。配備多個視頻攝像頭(至少5個，但通常多達8個)是系統(tǒng)的關鍵。車輛前方以及后置的攝像頭需要高靈敏度和快速響應，以幫助監(jiān)測交叉路口和碰撞，并正在迅速普及成為許多小汽車和SUV的標準配置。所有全景攝像頭的組合為緊急制動輔助系統(tǒng)、自適應巡航控制、盲點檢測、倒車盲點警示系統(tǒng)、車道偏離警告/自動車道保持提供可靠的信息，以及不久之后，您的愛車將支持交通標識識別系統(tǒng)，所以您將永遠不會超過限速。

至關重要的攝像系統(tǒng)

舉個例子，特斯拉(Tesla)汽車上的最新硬件套件采用了NVIDIA Drive PX 2處理平臺，分別從8個攝像頭、超聲傳感器組合和1個雷達系統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)。該平臺可從支持自動巡航(AutoCruise)的高能效掌上模塊擴展成為支持全自動駕駛、功能強大的AI超級計算機。系統(tǒng)能夠實時了解車輛周圍的情況，在高清晰度地圖上精準的定位自己，并規(guī)劃安全的前進路徑。系統(tǒng)結合深度學習、傳感器融合和全景視覺來改變駕駛體驗。

攝像系統(tǒng)的性能對于安全輔助或自動駕駛車輛至關重要。當然，攝像頭分布在車輛周圍，往往與CPU相距甚遠。其性能決定了ADAS能夠看到多遠的物體、能夠檢測到多小的物體，以及信息的傳輸速度——取決于分辨率、動態(tài)范圍和幀速率。鑒于這些設備提供的信息的關鍵性，高誤碼率是不能容忍度的，因為其數(shù)據(jù)速率也是非常高的。在全景視圖系統(tǒng)中，每個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。

汽車中使用了大量的總線或網(wǎng)絡，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)，距離長達15m。器件能夠與串行碼率高達1.74Gbps的兆像素攝像頭配合工作。攝像頭數(shù)據(jù)時鐘為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)(使用內部編碼)。IC之間以及與外部源之間共用一個9.6kbps至1Mbps 的I2C控制通道，用于更新和設置。值得一提的是，器件能夠在檢測到誤碼時自動重發(fā)控制數(shù)據(jù)?？刂仆ǖ辣欢嗦窂陀玫酱墟溌?，無論是否有視頻通道。

MAX96707串行器IC具有可編程預加重/預減重，以驅動較長的電纜。器件能夠對視頻和控制數(shù)據(jù)進行檢錯，具有交叉點開關，用于雙攝像頭選擇。串行輸出提供可編程擴頻。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解串器可跟蹤擴頻串行輸入的數(shù)據(jù)，芯片的自適應均衡極大地降低了誤碼率。輸出交叉點開關提高了靈活性。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接觸放電保護和±15kV氣隙靜電放電保護，符合IEC 61000-4-2和ISO 10605標準。兩款器件均滿足汽車標準AEC-Q100。經(jīng)銷商提供評估套件(圖2)。

毫無疑問，如果我正在設計一套自動駕駛系統(tǒng)，一個關鍵的問題就是與攝像頭進行可靠的通信。我會在實際車輛配置和最差噪聲條件下仔細檢查所有攝像頭連接的誤碼率，因此GMSL技術很可能為這一關鍵領域提供最佳的成功機會，在滿足行業(yè)標準的同時提供高可靠性。