作者：Joe Triggs and Derek Burke

攝像頭系統(tǒng)和攝像頭鏈接技術(shù)正被部署在越來越多的車輛應(yīng)用中，以協(xié)助駕駛員并增強駕駛體驗。采用單個攝像頭的傳統(tǒng)后視攝像頭（RVC）系統(tǒng)正在被具有4個或更多攝像頭的環(huán)視系統(tǒng)（SVS）所取代，這些攝像頭可提供車輛的360°視角。行車記錄儀、盲點監(jiān)控、夜視、路標識別、車道偏離監(jiān)視器、自適應(yīng)巡航控制、緊急制動和低速防撞系統(tǒng)都有助于減輕駕駛員的負擔。為了增強駕駛體驗，還引入了攝像頭，用于駕駛員生命體征監(jiān)測、乘員檢測和人機接口 （HMI） 的手勢識別等各種應(yīng)用。攝像頭系統(tǒng)的發(fā)展甚至允許汽車制造商通過替換后視鏡等傳統(tǒng)功能來重新構(gòu)想車輛輪廓。

列出的許多不同的攝像頭應(yīng)用都起源于標準清晰度（SD）RVC系統(tǒng)，這些系統(tǒng)仍然在當今許多車輛中具有特色。十多年來，SD攝像頭系統(tǒng)一直在汽車應(yīng)用中常規(guī)部署，根據(jù)立法要求和客戶期望，從高檔汽車擴展到更廣泛的車輛系列。標清視頻解決方案為汽車原始設(shè)備制造商提供了許多寶貴的優(yōu)勢：由于消費電視行業(yè)多年來成熟的技術(shù)成熟，風險低，低帶寬需求導致能夠使用廉價電纜和連接器，同時保持受控的發(fā)射，以及一系列成熟的視頻編碼器和解碼器，可對潛在的不穩(wěn)定視頻輸入進行經(jīng)過驗證的處理。

如今，超高清（UHD）顯示器在消費類設(shè)備中的普及推動了所有類型的車輛對更大、更高清顯示器的需求。雖然標清視頻解決方案在較小的顯示器上可能看起來令人滿意，但今天的消費者很容易在較大的顯示器上察覺到它的缺點（例如，由于標清視頻帶寬有限而導致的高頻細節(jié)缺失，或者在調(diào)制信號中將亮度和色度信號彼此分離時引入交叉色彩偽影）。大尺寸顯示器的趨勢導致汽車原始設(shè)備制造商面臨將其其余攝像頭架構(gòu)升級到高清的挑戰(zhàn)。解決這一挑戰(zhàn)的一個關(guān)鍵組成部分是選擇將圖像數(shù)據(jù)從相機傳輸?shù)浇邮諉卧ɡ鏓CU或顯示器）的相機鏈路技術(shù)。

為應(yīng)用選擇新的相機鏈路技術(shù)時，第一個用例特征是所需的帶寬。攝像系統(tǒng)在帶寬要求方面范圍很廣。使用標清視頻分辨率的傳統(tǒng) RVC 系統(tǒng)需要低帶寬（例如 6 MHz）。SVM 系統(tǒng)通常在低速下使用，使用低刷新率（例如 30 Hz）來最大化曝光，這可能會限制所需的帶寬。后視鏡更換系統(tǒng)在車輛的整個工作速度范圍內(nèi)運行，使用更高的刷新率（例如，60 Hz或更高）來最大限度地減少延遲，這需要增加帶寬。用于自動駕駛應(yīng)用的前置攝像頭需要超高分辨率（例如，18+ MPixel），因此具有非常高的帶寬要求。許多攝像頭鏈路技術(shù)可以提供廣泛的帶寬能力——它們的選擇受到攝像頭系統(tǒng)和整個車輛的多個方面的影響，并可能影響這些方面。

圖像質(zhì)量

相機鏈接技術(shù)實現(xiàn)的圖像質(zhì)量是架構(gòu)設(shè)計中的關(guān)鍵因素。通過無法提供足夠帶寬的相機鏈路技術(shù)發(fā)送視頻數(shù)據(jù)可能會導致圖像完整性丟失或圖像完全丟失。相機鏈接技術(shù)引起的圖像退化可以通過測量圖像清晰度和動態(tài)范圍等因素來評估。

電纜屬性

現(xiàn)代車輛的完整電纜組件或線束是其最復雜、最重且最難安裝的組件之一。由于普通汽車的布線遠遠超過一公里，因此線束需要認真考慮。首先，具有更高帶寬要求的應(yīng)用（例如，用于自動駕駛汽車的超高分辨率前置攝像頭）需要高質(zhì)量、重型電纜。近年來，電纜重量已成為越來越受到嚴格審查的話題，因為人們的重點是使汽車更輕、更高效，以增加內(nèi)燃機汽車和電動汽車的續(xù)航里程。對于涉及通過車輛的復雜布線的應(yīng)用，電纜支撐的彎曲半徑可能很重要。對于攝像機位于鉸鏈主體部件中的應(yīng)用（例如，SVM 系統(tǒng)的門或 RVC 和 SVM 系統(tǒng)的行李箱蓋），電纜在打開和關(guān)閉循環(huán)中的堅固性至關(guān)重要。對于電纜可能暴露在惡劣環(huán)境中的應(yīng)用，可能需要防水性。

無論選擇哪種攝像頭鏈接技術(shù)和電纜類型，每一厘米的電纜都有成本，當線束的所有成本都經(jīng)過整理時，它可能導致線束成為車輛最昂貴的三個元素之一。

傳統(tǒng)的標清視頻解決方案由于其低帶寬需求，便于使用極具成本效益的光纜。在許多情況下，非屏蔽雙絞線（UTP）電纜（類似于通常用于CAN等低速控制鏈路的電纜）用于標清視頻解決方案。

連接

線束及其連接模塊的另一個關(guān)鍵元件是電連接器。除了將線束連接到控制模塊、傳感器或電機外，連接器還用于連接線束內(nèi)同一電纜的不同部分（直插式連接器）。直插式連接器廣泛用于汽車行業(yè)，以簡化線束的結(jié)構(gòu)、安裝和可維護性。例如，使用非常靠近攝像頭的直列式連接器意味著，如果攝像頭損壞，可以更換攝像頭，而不會對車輛線束的其余部分造成重大干擾。

連接器選擇與上述電纜選擇一樣，可以決定相機系統(tǒng)的總體成本。高分辨率系統(tǒng)通常需要支持更高帶寬的連接器，因此價格更高。

其他連接器注意事項包括連接器在PCB和ECU表面上的封裝，連接器是否必須密封或未密封，以及是否需要顏色編碼/鍵控。

傳統(tǒng)的標清視頻解決方案有助于在攝像機和ECU或主機（HU）上使用經(jīng)濟高效的連接器解決方案。例如，SD視頻RVC系統(tǒng)的視頻信號通常與多針連接器上的其他信號（例如，控制網(wǎng)絡(luò)和所需的電源信號）一起路由到ECU或HU;數(shù)字鏈路通常需要專用連接器，這會給ECU帶來PCB和封裝限制。

車輛架構(gòu)

所涉及的車輛的架構(gòu)會對選擇合適的攝像頭鏈接技術(shù)產(chǎn)生多種影響。標準車輛的電纜長度通常可達幾米，隨著消費者傾向于更大的運動型多功能車，電纜長度正在增加。一些車輛架構(gòu)具有額外的功能，可能會帶來新的電纜長度挑戰(zhàn)，例如拖車倒車輔助以支持拖車的倒車和操縱。商用車是攝像頭系統(tǒng)將電纜拉伸到最大長度的另一個架構(gòu)挑戰(zhàn)。大多數(shù)攝像頭鏈路技術(shù)可以支持這些車輛架構(gòu)和功能中的任何一種，但有些可能需要額外的模塊，如中繼器或轉(zhuǎn)發(fā)器來支持長電纜長度。

電磁兼容

電纜解決方案的電磁輻射和抗擾度魯棒性是攝像頭鏈路技術(shù)選擇過程中的另一個關(guān)鍵因素，因為電纜可能成為車輛內(nèi)的天線，從而產(chǎn)生有害結(jié)果。車輛中電氣和電子系統(tǒng)的激增導致越來越依賴以兼容方式共存的此類系統(tǒng)。當一個系統(tǒng)（例如，RVC 系統(tǒng)）影響或受另一個系統(tǒng)（例如，電動汽車牽引電機或電動座椅機構(gòu)）的影響時，這是不可接受的。為此，在選擇鏈接技術(shù)解決方案之前考慮其排放和抗擾度性能至關(guān)重要。

為了確保內(nèi)部或外部侵略者不會干擾車輛中的系統(tǒng)，汽車制造商將根據(jù)其特定的EMC標準測試所有系統(tǒng)。這些測試首先在系統(tǒng)級別（例如，后視攝像頭或環(huán)視系統(tǒng)）完成。這種測試昂貴、耗時且具有挑戰(zhàn)性，但可確保每個模塊在集成到車輛之前都具有高水平的魯棒性。一旦成功完成系統(tǒng)級測試，汽車制造商還必須通過測試系統(tǒng)在受到高功率輻射信號（輻射抗擾度）轟擊時的運行能力來驗證車輛中的系統(tǒng)運行和性能。制造商還將測量車輛中所有天線（例如，F(xiàn)M，GPS，蜂窩，Wi-Fi等）的接收頻段，以確保不存在干擾信號。在車輛級別解決EMC問題可能既昂貴又耗時。

其他要求

除了已經(jīng)概述的要求外，還有無數(shù)其他要求指導相機鏈路技術(shù)的選擇，例如控制通道可用性、像素精度和ASIL等級。

總結(jié)

在設(shè)計相機系統(tǒng)時，相機鏈接技術(shù)的選擇受到多種因素的影響。攝像頭鏈接技術(shù)的選擇也會影響其集成的車輛的幾個方面。基于標清視頻技術(shù)構(gòu)建的傳統(tǒng)RVC系統(tǒng)為汽車OEM提供了一種極其可靠且經(jīng)濟高效的車內(nèi)視頻傳輸方法。然而，近年來，消費趨勢已經(jīng)出現(xiàn)，使得標清視頻系統(tǒng)在大型顯示器上越來越難以接受。立法發(fā)展和消費者的期望也結(jié)合在一起，繼續(xù)增加每輛新車的攝像頭數(shù)量。

這些趨勢和發(fā)展為當今汽車攝像頭系統(tǒng)中使用的幾種攝像頭鏈接技術(shù)的出現(xiàn)提供了背景。今天的攝像機鏈路技術(shù)仍然從傳統(tǒng)標清RVC系統(tǒng)中經(jīng)過驗證的標清視頻技術(shù)（例如CVBS），到高清模擬鏈路技術(shù)，再到高清數(shù)字鏈路技術(shù)。

圖2.C2B 體系結(jié)構(gòu)概述。

標清視頻技術(shù)只能支持低帶寬應(yīng)用，但反過來需要非常經(jīng)濟高效的電纜和連接器。數(shù)字鏈路技術(shù)支持高帶寬應(yīng)用，并提供像素精度等優(yōu)勢，但通常需要更昂貴的電纜和連接器。高清模擬鏈路技術(shù)在上述兩種解決方案之間提供了折衷方案 — 通過經(jīng)濟高效的電纜和連接器提供高清視頻。

C2B?就是這樣一種高清模擬鏈路技術(shù)，它使用經(jīng)濟高效的電纜和連接器為汽車原始設(shè)備制造商和一級供應(yīng)商提供了對符合EMC標準的高清視頻的有吸引力的支持。

C2B 汽車攝像頭鏈路技術(shù)

C2B是ADI公司推向市場的高清模擬視頻傳輸技術(shù)。

從一開始就設(shè)計為汽車攝像頭鏈接技術(shù)，C2B 支持以高達 2 MPixel （1920 × 1080） 的分辨率將高清視頻從發(fā)射器傳輸?shù)?a target="_blank">接收器。C2B 旨在利用傳統(tǒng)上用于標清視頻系統(tǒng)的 UTP 電纜和連接器的最大帶寬容量。C語言的創(chuàng)新均衡器架構(gòu)2B 允許支持長達 30 m 的電纜，而無需重新傳輸。確保 C2B滿足所有汽車要求，具有針對EMC的多項優(yōu)化（優(yōu)化的信號結(jié)構(gòu)、抗混疊濾波器、頻譜整形濾波器），并受益于ADI公司作為汽車供應(yīng)商的可靠聲譽。

C2B 具有一個控制通道，可以處理高達 400 kHz 的 I 2 C 信號、多達 4 個 GPIO 信號和來自攝像頭模塊的中斷信號的傳輸。這有利于系統(tǒng)架構(gòu)，不僅包括本地配置（攝像頭模塊中的微控制器單元（MCU）和ECU/HUU中的MCU），還包括遠程配置（ECU/HU中的MCU配置攝像頭模塊）。四個 GPIO 用于在 C 之間傳輸靜態(tài)信號2B 鏈接。提供兩個中斷信號以允許 C2B 變送器將狀態(tài)信息傳送給 C2B 接收器。C2B 對控制通道數(shù)據(jù)應(yīng)用 CRC 檢查，并在出現(xiàn)問題時自動啟動重新傳輸。

C2B 支持汽車客戶的增值功能，例如電纜診斷（有關(guān)電纜對電池短路和對地短路事件的信息收集）和幀計數(shù)收集、生成、解碼和傳輸，以深入了解傳輸數(shù)據(jù)的完整性。

專為汽車應(yīng)用定義和設(shè)計，C2B 采用多個模塊來確保低成本 UTP 電纜和低成本非屏蔽連接器的 EMC 合規(guī)性。其中包括阻抗不匹配的回聲消除、寬帶共模抑制（使用 UTP 電纜時很重要）和輸出信號的頻譜整形以減少輻射。C2B 經(jīng)過測試并符合國際設(shè)備級 EMC 標準和國際系統(tǒng)級 EMC 標準（CISPR 25 5 類 [輻射]、ISO 11452-2/ISO 11452-4/ISO 11452-9、ISO 7637-3 [抗擾度]、ISO 10605 [ESD]）。

圖3.數(shù)字鏈路與 C 的視頻幀捕獲比較2B 鏈接。

圖4.數(shù)字鏈路與 C 的視頻幀捕獲比較2B 鏈接。

這些功能使 C2B 對于兩種類型的汽車制造商來說，這是一個有吸引力的解決方案：那些仍在使用SD相機解決方案并尋求低風險升級路徑的汽車制造商，以及那些已經(jīng)轉(zhuǎn)向基于數(shù)字鏈路技術(shù)的相機解決方案并正在尋求從高清模擬鏈路技術(shù)降低成本的汽車制造商。

C 中的應(yīng)用程序空間2與后視攝像頭、環(huán)視攝像頭系統(tǒng)、電子后視鏡和乘員監(jiān)控系統(tǒng)等其他技術(shù)相比，B具有顯著的系統(tǒng)成本優(yōu)勢。獨立驗證的 C 語言的視覺無損特性2B可以提供與數(shù)字鏈路技術(shù)類似的高清性能，同時節(jié)省大量系統(tǒng)級成本。

結(jié)論

C2B為汽車制造商提供了一個引人注目的鏈路技術(shù)解決方案，可用于促進將現(xiàn)有的SD攝像機解決方案升級到高清，或者促進使用數(shù)字鏈路技術(shù)的系統(tǒng)遷移，以降低系統(tǒng)成本。關(guān)于 C 的信息2B技術(shù)和可用于汽車應(yīng)用的產(chǎn)品可在 analog.com/c2b 或聯(lián)系您當?shù)氐腁DI公司銷售辦事處找到。用于 C 語言的評估板2B 發(fā)射器 （ADV7992） 和 C2ADI公司提供B接收器（ADV7382/ADV7383），以加速技術(shù)研究和系統(tǒng)原型設(shè)計。在系統(tǒng)原型設(shè)計期間，C2B變送器評估板可用作C2B源如果開發(fā)接收器，而C源2B 接收器評估板可用作 C2B 下沉，如果開發(fā)相機。

審核編輯：郭婷