許多不同的攝像頭應用與現在大量汽車(chē)中部署的標清(SD) RVC的工作原理相同。十多年來(lái)，SD攝像頭已成為汽車(chē)應用中的常規部署，并從高端汽車(chē)擴展到大眾車(chē)型，以滿(mǎn)足法規要求和客戶(hù)期望。SD方案為汽車(chē)OEM帶來(lái)了許多寶貴的優(yōu)勢：經(jīng)過(guò)在消費電視行業(yè)多年的實(shí)踐證明，該技術(shù)成熟穩定，因此風(fēng)險低；對帶寬的需求低，因而可以使用低成本線(xiàn)纜和連接器，同時(shí)還可以確保輻射性能在可控范圍內，還有一系列技術(shù)成熟的視頻編碼器和解碼器，經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明可處理穩定性不高的視頻輸入。

 

如今，超高清(UHD)顯示器在消費電子設備中迅速普及，使得所有類(lèi)型的車(chē)輛對更大、更高清顯示的需求不斷上升。雖然SD視頻方案對于小尺寸顯示屏似乎還不錯，但用于大尺寸顯示屏 時(shí)，其缺點(diǎn)就非常明顯（例如：由于SD視頻帶寬有限，導致高頻細節不足，或在分離調制信號中的亮度和色度信號時(shí)產(chǎn)生串色偽影）。市場(chǎng)追求大尺寸顯示的發(fā)展趨勢，使得汽車(chē)OEM面臨挑戰，需要將攝像頭架構升級到高清。解決這一挑戰的一個(gè)關(guān)鍵構建就是將圖像數據從攝像頭傳輸到接收單元（例如：ECU或顯示器）的攝像頭接口技術(shù)。

 

在選擇新的攝像頭接口技術(shù)時(shí)，首要應用特性就是所需帶寬。攝像頭系統的帶寬要求非常廣泛。采用SD視頻分辨率的傳統RVC系統需要較低的帶寬（例如：6 MHz）。通常低速應用的環(huán)視系統采用較低的刷新速率（例如：30 Hz）實(shí)現充分曝光，這可能會(huì )限制所需帶寬。側面后視鏡替代系統需在車(chē)輛的整個(gè)行駛速度范圍內運行，因此采用較高的刷新速率（例如：60 Hz或更高）盡可能減少延遲，這需要更高帶寬。自動(dòng)駕駛應用中的前置攝像頭需要超高分辨率（例如：18+ MPixel），因此帶寬要求也非常高。目前有許多攝像頭接口技術(shù)，可提供較大范圍的帶寬，而帶寬范圍的選擇與攝像頭系統和整個(gè)車(chē)輛的多個(gè)方面會(huì )相互影響。

 

圖像質(zhì)量

 

攝像頭接口技術(shù)實(shí)現的圖像質(zhì)量是架構設計中的一個(gè)關(guān)鍵因素。通過(guò)無(wú)法提供足夠帶寬的攝像頭接口技術(shù)發(fā)送視頻數據，可能會(huì )影響圖像完整性或導致圖像完全丟失。通過(guò)測量圖像的銳度和動(dòng)態(tài)范圍等因素，可以評估攝像頭接口技術(shù)引起的圖像質(zhì)量下降情況。

 

線(xiàn)纜屬性

 

車(chē)輛的整個(gè)線(xiàn)纜總成或線(xiàn)束是其最復雜、最重且最難安裝的組件之一。通常，汽車(chē)的整體布線(xiàn)長(cháng)度超過(guò)一千米，因此需要認真考慮其線(xiàn)束要求。首先，帶寬要求較高的應用（例如：自動(dòng) 駕駛汽車(chē)的超高分辨率前置攝像頭）需要使用高質(zhì)量的重型線(xiàn)纜。近年來(lái)，為了增加內燃機汽車(chē)和電動(dòng)汽車(chē)等的行駛里程，汽車(chē)制造商開(kāi)始專(zhuān)注于制造更輕且更節能的汽車(chē)，因此線(xiàn)纜重量已成為越來(lái)越受關(guān)注的一個(gè)話(huà)題。對于涉及在車(chē)輛中復雜布線(xiàn)的應用，線(xiàn)纜支持的彎曲半徑可能非常重要。對于攝像頭位于鉸鏈部件（例如：放置SVM系統的車(chē)門(mén)、或RVC和SVM系統的后備箱蓋）的應用，線(xiàn)纜在開(kāi)合周期中的穩固性至關(guān)重要。對于線(xiàn)纜可能暴露于惡劣環(huán)境下的應用，線(xiàn)纜還需要防水性。

 

不管選擇了哪種攝像頭接口技術(shù)和線(xiàn)纜類(lèi)型，每一厘米線(xiàn)纜都有成本，當核算線(xiàn)束的所有成本時(shí)，我們會(huì )發(fā)現線(xiàn)束是三大最昂貴組件之一。

 

由于其低帶寬需求，傳統的SD視頻方案可使用極具成本效益的輕型電纜。在許多情況下，SD視頻解決方案采用非屏蔽雙絞線(xiàn)(UTP)電纜，類(lèi)似于常用于CAN等低速控制鏈路的那些電纜。

 

連接器

 

線(xiàn)束及其連接模塊的另一個(gè)關(guān)鍵元件是連接器。除了將線(xiàn)束連接至控制模塊、傳感器或電機，連接器還用于連接線(xiàn)束內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(chē)行業(yè)，以簡(jiǎn)化線(xiàn)束的結構、安裝和使用。例如：在非?？拷鼣z像頭的位置使用直插式連接器意味著(zhù)，如果攝像頭受損，就可以在不對車(chē)輛其余線(xiàn)束產(chǎn)生明顯影響的情況下更換受損攝像頭。

 

與上面描述的線(xiàn)纜選擇一樣，連接器選擇是攝像頭系統總成本的一個(gè)重要決定因素。高分辨率系統通常需要使用支持更高帶寬的連接器，因此成本也更高。

 

其他連接器考慮因素包括PCB和ECU上的連接器尺寸，連接器是否必須密封或不密封，以及是否需要顏色編碼/鍵控。

 

傳統SD視頻方案允許在攝像頭和ECU或多媒體主機(HU)上使用具有成本效益的連接器方案。例如：SD視頻RVC系統的視頻信號通常與多引腳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）一起接入到ECU或HU；數字鏈路通常需要使用專(zhuān)用連接器，從而使ECU受到PCB和封裝限制。

 

車(chē)輛架構

 

車(chē)輛架構對選擇適當的攝像頭接口技術(shù)具有多方面影響。標準車(chē)輛中的線(xiàn)纜距離通?？梢赃_到幾米，且隨著(zhù)消費者開(kāi)始傾向于購買(mǎi)更大的運動(dòng)型多用途汽車(chē)，線(xiàn)纜長(cháng)度也在不斷增加。一 些車(chē)輛架構具有額外的功能，如支持泊車(chē)倒車(chē)和操控的泊車(chē)倒車(chē)輔助功能，這也可能會(huì )要求提供更長(cháng)的線(xiàn)纜。商用汽車(chē)帶來(lái)另一個(gè)架構挑戰。在此車(chē)輛架構中，攝像頭系統需要將線(xiàn)纜延伸至最大長(cháng)度。大多數攝像頭接口技術(shù)均支持這些車(chē)輛架構和功能，但一些可能需要使用附加模塊，如中繼器或中繼發(fā)射機，以支持較長(cháng)的線(xiàn)纜長(cháng)度。

 

EMC

 

線(xiàn)纜方案的電磁輻射抑制和抗干擾性是攝像頭接口技術(shù)的另一個(gè)關(guān)鍵因素，因為線(xiàn)纜可能會(huì )成為車(chē)輛內部的天線(xiàn)，從而帶來(lái)不利影響。車(chē)輛中電子電氣系統的普及導致人們越來(lái)越依賴(lài)于 這些以兼容方式共存的系統。當系統啟動(dòng)時(shí)，一個(gè)系統（例如：RVC系統）影響另一系統（例如：電動(dòng)汽車(chē)牽引電機或電動(dòng)座椅機構）或受其影響均不可接受。為此，在選擇接口技術(shù)方案之前必須考慮其輻射和抗干擾性。

 

為確保內部或外部干擾不會(huì )影響車(chē)輛內的系統，汽車(chē)制造商將根據其特定的EMC標準對所有系統進(jìn)行測試。首先，對系統級組件（例如：后視攝像頭或環(huán)視攝像頭）進(jìn)行這些測試。此類(lèi)測 試成本高又耗時(shí)，而且還具有挑戰性，但可確保每個(gè)模塊在集成到車(chē)輛之前具有較高的魯棒性。成功完成系統級測試后，汽車(chē)制造商還必須測試系統在持續面對高功率輻射信號時(shí)的運行能力（射頻電磁場(chǎng)輻射抗擾度），以驗證系統在車(chē)輛中的運行情況和性能。制造商還需測量車(chē)輛中所有天線(xiàn)的接收頻段（例如：FM、GPS、移動(dòng)電話(huà)、Wi-Fi等），以確保不存在干擾信號。解決車(chē)輛的EMC問(wèn)題既耗時(shí)又要耗費高昂成本。

 

其它要求

 

除了上述要求之外，攝像頭接口技術(shù)的選擇還需滿(mǎn)足許多其他要求，如控制通道可用性、像素精度和功能安全等級。

 

概要

 

設計攝像頭系統時(shí)，攝像頭接口技術(shù)的選擇受多種因素的影響。此外，攝像頭接口技術(shù)的選擇也會(huì )對集成該技術(shù)的車(chē)輛產(chǎn)生多方面影響。傳統的RVC系統基于SD視頻技術(shù)，為汽車(chē)OEM提供了一種可在車(chē)輛內實(shí)現視頻傳輸的非?？煽?、經(jīng)濟有效的方法。但是，近幾年的消費產(chǎn)品趨勢致使SD視頻越來(lái)越不適用于大尺寸顯示。同時(shí)隨著(zhù)立法發(fā)展以及消費者期望，使得每輛新車(chē)上的攝像頭數量繼續增加。

 

在這些趨勢和發(fā)展的背景之下，出現了幾種可用于當今汽車(chē)攝像頭系統的攝像頭接口技術(shù)。當今的攝像頭接口技術(shù)范圍廣泛，從經(jīng)過(guò)傳統SD RVC系統驗證的SD視頻技術(shù)（例如：CVBS）到高清模擬接口技術(shù)，再到高清數字接口技術(shù)。

 

 

圖2 C2B架構概述。

 

SD視頻技術(shù)僅適用于低帶寬應用，但只需使用極具成本效益的線(xiàn)纜和連接器。數字接口技術(shù)適用于高帶寬應用，且具有像素精度等優(yōu)勢，但通常需要使用更昂貴的線(xiàn)纜和連接器。高清模 擬接口技術(shù)是上述兩種解決方案的折中方案，只需使用性?xún)r(jià)比高的線(xiàn)纜和連接器即可確保高清視頻傳輸。

 

C2B™就是這樣一種高清模擬接口技術(shù)，只需使用性?xún)r(jià)比高的線(xiàn)纜和連接器即可為汽車(chē)OEM和一級供應商提供極具吸引力的、兼容EMC的高清視頻方案。

 

C2B汽車(chē)攝像頭接口技術(shù)

 

C2B是ADI推出的一種高清模擬視頻傳輸技術(shù)，C2B從一開(kāi)始就是作為一種汽車(chē)級接口技術(shù)而設計的，可將高清視頻從發(fā)送端傳輸到接收端，分辨率最高可達2百萬(wàn)像素(1920 × 1080)。C2B 旨在充分利用用于SD視頻系統的UTP線(xiàn)纜和連接器的最大帶寬容量。C2B的創(chuàng )新型均衡器架構支持最長(cháng)30 m的線(xiàn)纜長(cháng)度，且出現問(wèn)題時(shí)無(wú)需重連機制。為確保C2B 滿(mǎn)足所有的汽車(chē)要求，它針對EMC進(jìn)行了一些優(yōu)化（優(yōu)化信號結構、抗混疊濾波器、頻譜整形濾波器），并且ADI作為可靠的汽車(chē)電子供應商也值得信賴(lài)。

 

C2B 具有一個(gè)控制通道，可以處理高達400 kHz的I2C信號傳輸，最多4個(gè)GPIO信號，以及來(lái)自攝像頭模塊的中斷信號，從而簡(jiǎn)化了包括本地配置和遠程配置的系統架構。4個(gè)GPIO用于在 C2B 鏈路中傳送靜態(tài)信號。2個(gè)中斷信號用于允許C2B發(fā)送端向C2B 接收端傳送狀態(tài)信息。C2B對控制通道數據運用CRC校驗，并且能夠在出現問(wèn)題時(shí)自動(dòng)啟動(dòng)重新傳送。

 

C2B支持面向汽車(chē)應用的附加功能，如線(xiàn)纜診斷（線(xiàn)纜對電池或對地短路等）和幀數采集、生成、解碼和傳輸，以提供對所傳輸數據完整性的洞察力。

 

C2B針對汽車(chē)應用定義和設計，采用了多種機制來(lái)確保低成本UTP線(xiàn)纜和低成本非屏蔽連接器傳輸、符合EMC要求。這包括針對阻抗不匹配的回波消除、寬帶下共模抑制（使用UTP線(xiàn)纜時(shí)很重要）、以及輸出信號的頻譜整形以減少輻射。C2B經(jīng)過(guò)測試符合設備級和系統級EMC國際標準（CISPR 25第5類(lèi)[輻射]、ISO 11452-2/ISO 11452-4/ISO 11452-9、ISO 7637-3 [抗干擾]、ISO 10605 [ESD]等）。

 

 

圖3. 數字鏈路與C2B鏈路的視頻幀采集比較。

 

 

圖4. 數字鏈路與C2B鏈路的視頻幀采集比較。

 

這些特性使得C2B成為極具吸引力的解決方案，尤其是以下兩類(lèi)汽車(chē)制造商：仍在使用SD攝像頭方案并尋求低風(fēng)險升級途徑的汽車(chē)制造商；以及已轉向基于數字接口技術(shù)的高清攝像頭方案但尋求降低成本的汽車(chē)制造商。

 

與其他技術(shù)相比，C2B 在下述應用領(lǐng)域具有明顯的系統成本優(yōu)勢：后視攝像頭、環(huán)視攝像頭系統、電子后視鏡和乘員監控系統等。經(jīng)過(guò)獨立驗證的 C2B 視覺(jué)無(wú)損性具有類(lèi)似于數字接口技術(shù)的高清性能，同時(shí)還可以節省大量系統成本。

 

結論

 

C2B 為汽車(chē)制造商提供了一個(gè)極具吸引力的接口技術(shù)方案，有助于將現有SD攝像頭解決方案升級為HD解決方案，或促進(jìn)數字接口技術(shù)系統的降本遷移。ADI提供C2B發(fā)送器(ADV7992)和C2B接收器發(fā)送器(ADV7382/ADV7383)的評估板，以加快技術(shù)研究和系統原型設計。進(jìn)行系統原型設計時(shí)，如果開(kāi)發(fā)接收器，則C2B發(fā)送器評估板可用作為C2B 源端，而如果開(kāi)發(fā)攝像頭，則C2B接收器評估板則可用作為C2B接收端。