自動駕駛之眼--前視攝像頭系統深度解剖Ⅰ

[ 熱門新聞 ] 汽車 2021-09-14 15:52:19

作者：Zoey Wu

自動駕駛技術，作為出行安全和效率提升的有效途徑，獲得了汽車等相關產業的廣泛關注。而隨著計算機視覺系統的日益成熟，前視攝像頭(front camera)也日漸成為了自動駕駛系統中經濟、有效而又不可或缺的一環。

那本系列文章將會對前視攝像頭系統各個模塊進行深度解剖，并詳細闡述各個模塊中TI 性價比極高的明星產品，為攝像頭的設計選型提供便利。整個系列將會分為以下幾個部分詳細展開：

第一節：供電模塊

第二節：信號處理模塊

第三節：接口模塊

第四節：監測以及檢測模塊

? ? ? ? ? ? ? ? 圖1?前視攝像頭系統框圖

第一節??供電模塊

攝像頭供電系統，如圖2所示，一般先從蓄電池取電，經過一級變換后將電壓轉換為5V/3.3V的中間電壓。然后經過第二級電壓變換，轉化為負載需要的電壓。一般來說，基于車載攝像頭的使用以及安裝場景，前視攝像頭供電系統一般需要滿足以下三個需求：

(1)盡可能小的體積；

(2)較好的熱性能；

(3)易于使用且支持后續編程拓展。

那下文將會緊扣這三點，從(i)?一級(Pre-regulation)電源； (ii)二級(POL)電源兩部分對TI提供的解決方案以及明星產品做一個詳細介紹。

? ? ? ? ? ? ? ? ?圖2 Front camera供系統框圖

乘用車一般配備12V蓄電池，而商用車配備更高的24V蓄電池。由于汽車起動瞬間會有較高的電壓尖峰，為了提高供電的穩定性，與蓄電池直連芯片的輸入電壓范圍通常會預留較大的電壓裕量。TI?針對12/24V蓄電池推薦的寬輸入Buck芯片明星產品如下表。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?表1 ?一級電源Buck選型表

以LM7600X-Q1系列同步降壓芯片為例，該系列

(a)提供Pin-to-Pin的不同電流擋位選擇，有利于后續的產品升級;

(b)能夠實現PFM和PWM模式無縫切換，提高輕載時的效率(LM76003-Q1最高效率達到95%，如圖3(a))；并且導通電阻較小，確保高效；

(c)外圍電路簡單，引腳專為簡化?PCB布局而設計，可提供優異的?EMI (CISPR25)?和熱性能,，如圖3(b).


(a)?????LM76003-Q1效率曲線	(b)引腳布局優化圖

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?圖3 LM76003-Q1重要參數圖

????? 2.1 CMOS傳感器供電

CMOS傳感器對噪聲非常敏感，尤其是AVDD供電紋波噪聲會直接影響圖像質量，甚至造成圖像失真。所以傳感器AVDD電平一般選用輸出噪聲噪聲極小的LDO進行供電。并且供電模塊的EMI?以及熱性能都對最后生成的圖像質量有影響。TI?根據方案的集成度，提供了三種可靠的CMOS供電方案。

(a)Integrated集成方案：PMIC(TPS65000-Q1/TPS650320-Q1)

以利用TPS65000-Q1給某品牌CMOS傳感器供電為例，TPS65000-Q1提供兩路高精度輸出的LDO以及一路高效率Buck，且輸入可調，能夠使用多品牌不同電源軌的需求。且buck頻率高達2.5MHz，有效地減小了電感等無源器件的體積，從而縮小了整體模塊的體積。

圖4?集成供電方案

后續即將量產的TPS6503X-Q1系列PMIC，針對不同的CMOS供應商，給出了定制的PMIC解決方案，詳見文檔：https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/slvaey0a

(b)Semi-integrated?半集成方案--LDO+雙路Buck

半集成方案的好處是可以根據CMOS sensor安裝位置，優化PCB板設計，靈活度高

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 圖5??半集成供電方案

該方案性價比最高，且芯片可選種類繁多。TI汽車中的LDO以及雙路Buck明星產品如下表所示。

? ? ? ? ??表2 CMOS sensor?供電明星產品選型表

(c)Discrete分立方案--LDO+BUCK*2

分立方案總體價格較低，但由于芯片數量增多，為攝像頭模塊的小封裝布局提供了極大的困難。所以一般不推薦使用。

2.2 Processor+Memory供電--PMIC

由于前視攝像頭處理器中集成了GPU、Safety MCU、圖像信號處理器ISP以及以太網接口等模塊，因此電源需求較多，且對各路電源要求不一。TI?為多種processor定制了PMIC供電方案。以處理器中常用的PMIC芯片——TPS6594-Q1為例，

TI為不同的處理器（TDA4/Mobileye Qx/Xilinx /NXP等）定制的PMIC供電方案,如下表所示。

? ? ? ? ? ? ? ? 表3 ?Processor?供電PMIC選型表

綜上，TI?能夠提供一個非常完整的前視攝像頭供電方案，性價比高、電磁干擾低，能夠精簡模塊設計，在滿足模塊熱性能的同時縮小整體解決方案體積，為您的前視攝像頭訂制完美的解決方案。