【導讀】自動(dòng)駕駛技術(shù)，作為出行安全和效率提升的有效途徑，獲得了汽車(chē)等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注。而隨著(zhù)計算機視覺(jué)系統的日益成熟，前視攝像頭(front camera)也日漸成為了自動(dòng)駕駛系統中經(jīng)濟、有效而又不可或缺的一環(huán)。
那本系列文章將會(huì )對前視攝像頭系統各個(gè)模塊進(jìn)行深度解剖，并詳細闡述各個(gè)模塊中TI 性?xún)r(jià)比極高的明星產(chǎn)品，為攝像頭的設計選型提供便利。整個(gè)系列將會(huì )分為以下幾個(gè)部分詳細展開(kāi)：
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(jīng)過(guò)一級變換后將電壓轉換為5V/3.3V的中間電壓。然后經(jīng)過(guò)第二級電壓變換，轉化為負載需要的電壓。一般來(lái)說(shuō)，基于車(chē)載攝像頭的使用以及安裝場(chǎng)景，前視攝像頭供電系統一般需要滿(mǎn)足以下三個(gè)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(huì )緊扣這三點(diǎn)，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(chǎn)品做一個(gè)詳細介紹。
圖2 Front camera供系統框圖
一級(Pre-regulation)電源--寬輸入Buck芯片
乘用車(chē)一般配備12V蓄電池，而商用車(chē)配備更高的24V蓄電池。由于汽車(chē)起動(dòng)瞬間會(huì )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(huì )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(chǎn)品如下表。
表1 一級電源Buck選型表
以L(fǎng)M7600X-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(chǎn)品升級;
(b)能夠實(shí)現PFM和PWM模式無(wú)縫切換，提高輕載時(shí)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(jiǎn)單，引腳專(zhuān)為簡(jiǎn)化 PCB布局而設計，可提供優(yōu)異的 EMI (CISPR25) 和熱性能,，如圖3(b).
(a) LM76003-Q1效率曲線(xiàn)
(b)引腳布局優(yōu)化圖
圖3 LM76003-Q1重要參數圖
2. 二級電源（POL）
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(huì )直接影響圖像質(zhì)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(jìn)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(zhì)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(wú)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(chǎn)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(jiàn)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(yōu)化PCB板設計，靈活度高
圖5 半集成供電方案
該方案性?xún)r(jià)比最高，且芯片可選種類(lèi)繁多。TI汽車(chē)中的LDO以及雙路Buck明星產(chǎn)品如下表所示。
表2 CMOS sensor 供電明星產(chǎn)品選型表
(c)Discrete分立方案--LDO+BUCK*2
分立方案總體價(jià)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(wǎng)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，
● TPS6594-Q1集成了5路Buck和4路LDO(其中一路極低噪聲的LDO);
● 具有低EMI噪聲以及良好的熱性能，并且外圍電路較少、易于使用;
● PMIC剩余輸出的Buck通道，還可以用來(lái)給存儲器(Memory)供電，能夠有效縮小整體解決方案的體積。
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
Mobile EyeQx供電參考設計: https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/snva869/snva869.pdf
Xilinx 供電參考設計: https://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/tidt182/tidt182.pdf
Renesas R-Car M3供電參考設計：https://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/snvu675/snvu675.pdf
綜上，TI 能夠提供一個(gè)非常完整的前視攝像頭供電方案，性?xún)r(jià)比高、電磁干擾低，能夠精簡(jiǎn)模塊設計，在滿(mǎn)足模塊熱性能的同時(shí)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。
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