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为轿车ADAS和信息文娱体系完成移动接口桥接

汽车市场和其他行业一样,竞争孕育出创新。过去一百年里,遵循着这个亘古不变的真理,“不用马拉的车”演化成了当今世界中最实用和无处不在的工具之一。一直以来,汽车都被认为是机械设

  轿车商场和其他职业相同,竞赛孕育出立异。曩昔一百年里,遵从着这个亘古不变的真理,“不必马拉的车”演化成了当今世界中最有用和无处不在的东西之一。一直以来,轿车都被认为是机械设备,不过最近不断涌现的立异技能将轿车变成了越来越电子化的体系。一个清楚明了的比如便是轿车的快速电气化。还有一点也非常引人瞩目,那便是信息文娱体系的迭代更新,从最初简略的无线电收音机和磁带机进化成了功用强壮的车载信息文娱体系(Automotive Infotainment Systems, AIS),而且跟着高档驾驭辅佐体系(Advanced Driver Assistance Systems, ADAS)的引进,增强的电子安全体系可进一步为驾驭员供给维护。

  在曩昔十年里,轿车商场的一部分首要立异源动力并不是来自轿车商场自身,而是来自消费电子商场。智能手机的快速鼓起迫使轿车制作可以很快转向那些在短时间内就变得非常遍及的全新设备。自50年代起,车载信息文娱体系根本局限于收音机、磁带和CD。尽管一些导航和“信息文娱”体系由2007年发布的iPhone引进了人们的日子,不过其时它们的功用还非常有限,价格也很贵重。

  智能手机的入局推翻了轿车体系的惯有方法,为轿车产品引进了一个新的渠道和运用工业体系,而轿车制作商对这些没有掌控力。要害的APP,如Google Maps,可以运用手机内置GPS完成道路规划导航功用,为驾驭员供给革命性的驾驭体会。文娱的方法也发生了改变。不必再穷极无聊地收听广播,或是重复播映CD上仅有的几首歌,驾驭员现在可以播映自定义播映列表中数以百万计的歌曲。来自智能手机的应战加快了轿车职业已然开端的革新,轿车文娱体系不断向车载信息文娱体系这个方向开展,不只要供给文娱体会,还要完成告诉功用。

  一起,轿车制作商也在开发全新的方法来维护用户。ADAS包含一系列处理方案,如主动刹车、车道侦测和鹰眼平行泊车体系,运用先进的技能和处理才能进一步维护驾驭员的安全。

  为了完成AIS和ADAS处理方案,轿车制作商将目光投向了移动范畴。智能手机运用的处理器和体系是完成这些处理方案抱负挑选,因为轿车和智能手机都对器材的尺度、功耗以及更宽的温度规模有着严厉的要求。此外,这些器材的产值也可以保证轿车制作商可以根据花费不多的渠道进行规划。

  当然,这条开展道路上也存在着不少应战。轿车和智能手机有着极端不同的规划周期(3年以上和9-18个月)。因为这个要素,在某个智能手机处理器渠道走向生命结尾时,围绕着它规划的轿车体系或许刚刚上市。视频也是一个问题。智能手机一般具有两个视频输入以支撑前置和后置摄像头。而AIS或ADAS处理方案或许要接纳和剖析来自4个或更多的摄像头以及其他传感器的视频。

  鄙人一个十年里,轿车产品将具有更多摄像头和屏幕,先进的轿车体系关于更高功用处理器的需求只会愈演愈烈。考虑到种种优点,轿车制作商很或许会持续测验运用现有的移动处理器来满意上述需求。这样就为可以供给所需灵活性的处理方案带来了商场,它们可以协助轿车制作商将移动处理器作为运用处理器面向轿车商场。

  FPGA特别合适这类桥接运用。现代FPGA可以供给所需的灵活性,一起带来高性价比、低功耗和高功用等特性。尤其是FPGA可以协助处理现代轿车中视频输入、输出和互连不匹配的问题,下降成本并加快产品上市进程。莱迪思半导体供给的各类轿车级FPGA和ASSP,包含契合AEC-Q100标准的精选处理方案。这些处理方案将变得益发重要,因为如今的AIS体系现已成为推进未来主动化轿车开展的ADAS体系的柱石。

  一、信息文娱运用

  特斯拉Model S在2012年面市,它具有许多立异特性,其中之一是一块坐落中控区域的17英寸信息文娱触摸屏。值得注意的是它没有物理操控按键。除了中心驾驭组件之外,其他的一切模块,包含HVAC、文娱和信息体系都被塞进了这块巨大的触摸屏中。

  特斯拉的中控显现屏因其包罗万象的尺度而有目共睹,这是车厢内部显现屏变得越来越多而构成的天然成果。视频显现屏第一次是作为中控区域的车载信息文娱体系显现屏。从那时起,它们逐步被运用到了座位的后背上,为后排乘客供给文娱体会。而现在,它们更是进一步开展为数字仪表板和昂首显现器。

  显现屏和摄像头初次出现在轿车上时意图很单一,便是协助驾驭员在倒车时看到后方的事物。自那时起,这两种设备所扮演的人物越来越丰厚了。在现在的轿车中,摄像头可以用来剖析轿车的周边环境和信息并生成增强实际内容显现在昂首显现器上。在某些类型的轿车中,车身两边的后视镜现已消失不见了,取而代之的是躲藏在车身中的摄像头,这样可以下降风阻并提高燃油功率。

  跟着衔接到AIS的摄像头和显现屏数量激增,将移动处理器渠道运用到这些体系的难度也越来越高。大部分智能手机具有两个摄像头,一个首要的后置摄像头以及一个用于视频通话的前置摄像头。不过将移动处理器运用到轿车范畴时,因为多个摄像头的存在,仅有的两个输入是不行的。

  

 

  第二个应战是怎么处理视频接口。手机处理器一般只具有一个用于显现的DSI输出,可是大部分轿车显现屏运用LVDS接口,而许多移动处理器并不支撑。

  莱迪思信息文娱处理方案

  FPGA可以协助轿车信息文娱体系处理上述应战,支撑为自定义分辨率预处理视频信号、桥接遍及车辆的各类接口、作为串行器/解串器(SERDES)作业,完成经过一个视频输出驱动多个显现屏。

  CrossLink

  CrossLink是全球首款可编程ASSP,这款强壮的处理方案可以完成多个摄像头或传感器输入聚合为一个到运用处理器的高速输入。它支撑MIPI、CSI-2、subLVDS、LVDS、HiPSI、LVCMOS和输出接口。它还能用作解串器,使得来自单个输出源的视频别离传输至多个屏幕。pASSP和PLD的结合可以完成最大化的灵活性/集成。

  

 

  ECP5 FPGA

  ECP5 FPGA是混合型的接口桥接处理方案,可以完成移动运用处理器的DSI或FPD-Link输出与大多数轿车显现屏上LVDS或嵌入式 DisplayPort(eDP)接口间的视频桥接。

  

 

  ECP5可用于各类信息文娱运用情形,包含将一个视频输出拆分传输到两个后排显现屏,以及针对特定的视频分辨率对视频进行取舍和格局编列。

  MHL/HDMI

  在视频输入端,莱迪思半导体供给多款适用于轿车商场的ASSP处理方案,协助手机经过MHL或HDMI衔接到轿车,完成内容共享。

  

 

  二、高档驾驭辅佐体系(ADAS)

  ADAS涉及到各式各样的全新技能,为驾驭员供给支撑。这些体系运用许多的传感器来奉告驾驭员前方的风险,在某些状况中主动对不断改变的路况做出反响。

  尽管群众商场上的相关体系仍是往辅佐的方向开展,可是包含特斯拉和谷歌在内的许多公司正在测验半自主和全自主的体系,在不远的将来可以在最小化驾驭员参加度的状况下安全地将乘客从起点送至目标点。

  ADAS依托那些获取轿车周围数据的传感器。包含摄像头、雷达、LIDAR等。尽管在一些比较旧的轿车中,摄像头首要用来协助倒车,而在ADAS体系中,来自数组摄像头的视频可以无缝转换为轿车及周边环境的鹰眼图画。摄像头还可以同雷达传感器一起运用,完成泊车辅佐和主动刹车或将驾驭数据记录到“黑匣子”使得稳妥人员可以在事端发生后进行调查。

  这些体系中的很大部分都需求许多摄像头来作业,获取来自多个摄像头和其他传感器的数据并将其无缝兼并,便于体系正确剖析周边环境。

  为了愈加精确地剖析车辆的周边环境,ADAS摄像头需求具有更高的分辨率、帧率和色深。这使得体系可以剖析更多数据,不过随之而来的是显着更高的带宽需求。尽管根底的后视摄像头还在运用低分辨率的模仿衔接,可是ADAS摄像头则需求高速数字接口,如CSI-2。

  在信息文娱运用范畴,移动处理器有限的I/O数量意味着假如要满意轿车运用的需求,桥接处理方案是必需的。在FPGA处理方案的协助下,多个摄像头和传感器数据可以完成聚合,支撑处理器上的单个摄像头输入。功用更高的FPGA还能协助预处理数据,乃至是操控传感器。

  莱迪思ADAS处理方案

  CrossLink

  在信息文娱运用范畴,CrossLink可供给低功耗、低成本、传感器和摄像头接口桥接。它可以聚合来自多个图画传感器的数据,经过单个CSI-2接口将数据传输到运用处理器。而且CrossLink细巧的尺度还便于将其安装在传感器邻近,这为工业规划供给了灵活性。

  

 

  未来,CrossLink还可用于ADAS运用中行将完成的雷达体系。CSI-2也是相似功用的接口挑选。雷达用于多项技能,与图画处理技能一道,增强ADAS的功用。再一次,CrossLink可以大显神通,将CSI-2转换为运用处理器可以承受的输入。

  ECP5

  除了支撑数据桥接和聚合之外,功用更高的、功用更多的ECP5器材还能作为智能中心运用,操控和聚合多个不同类型的传感器。

  ECP5还可用于在发送图画数据到运用处理器之前进行图画信号预处理,下降运用处理器在进行上述功用时的资源占用,提高轿车体系的全体功用。

  

 

  总结

  FPGA的灵活性在许多职业都被证明是极为有用的。在轿车运用范畴,FPGA可以协助制作商补偿移动处理器的缺乏,满意关于高档文娱和安全体系的需求。这种商业模式具有显着的优势:使得轿车制作商可以运用来自智能手机并经过群众商场验证的产品,快速满意轿车商场尚不断改变的需求。尽管FPGA迄今为止还未在轿车范畴的其他方面大展身手。但其现已在其它职业中的马达操控等范畴锋芒毕露,信任在轿车范畴会如此。

  毫无疑问的是,跟着轿车电子产品不断开展,特别是ADAS以及其它推进未来无人驾驭开展的技能,越来越多的传感器将被集成到这些体系中,而在运用摄像头、传感器、视频以及更高速的互连以满意不断改变的需求之时,关于FPGA所供给的灵活性的需求只会增加。

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