轿车内的显现和信息体系十分丰富，层出不穷地包围着咱们，有些信息十分重要，有些则是为了舒适性或文娱，有的则仅仅是供给资讯，这很有价值，但又非必需。作为一名驾驶者，咱们最需求的是关于轿车作业状况的要害数据——而且是实时的。
轿车制造商选用各种技能为驾驶员供给这类要害信息，包含分立式LED、外表盘和液晶显现技能。虽然每辆车的类型不同，但供给信息的办法十分共同，简直每个乘员都能很快习惯不熟悉的车型并从中获取信息。别的，还可运用平视显现（HUD）体系将这些数据和信息虚拟投影到车辆前方驾驶员的视野内。跟着显现技能的不断发展，HUD在奢华轿车内已十分遍及。而跟着本钱的下降和尺度的减小以及功用的提高，这些HUD体系也开端不断地被中端轿车所选用，而且很快会遍及到经济型轿车内。
最新的HUD技能选用移动MEMS反射镜和五颜六色激光，即所谓的微型激光投影仪。这些激光投影仪具有无限对焦、阳光下明晰可读、超凡的色彩饱和度以及小尺度等优势，使其成为轿车信息文娱体系的抱负前言。
本文经过分析轿车范畴的现代HUD技能，提出了选用微型激光投影仪的新计划。集成式“桥接芯片”解决计划选用高功用三通道激光驱动器，相关于旧式TFT、CRT和DLP技能，其减小了尺度、下降了本钱和规划杂乱度，一切这些长处都得益于激光。
HUD技能根底
最新HUD技能的中心是一个微型激光投影仪（图1），它是一种小型MEMS成像体系，能够将像素阵列投射至简直恣意外表。微型激光投影仪没有选用辐射技能（TFT和CRT），而是发射一束五颜六色光制作图画、外表和指示灯。光束扫描一个相似于CRT电视的光栅图。经过三原色的色度和亮度组合，发生每个像素（见图1）。
图1. 微型投影仪的中心是R、G和B激光器，以及移动MEMS反射镜。
运用MAX3601激光驱动器集成的8位DAC，每个像素可发生24位色彩丰满的RGB色彩，然后发生1600万种共同的色彩。由于激光器以天壤之别的频率发射每种色彩，所以色彩艳丽而且能够“过饱和”，以招引驾驶者的留意。在树林或森林环境下，特意使绿色出现出不同寻常的色彩，以杰出显现。
组合光束被送至扫描MEMS反射镜芯片，后者经过水平扫描发生一条扫描线，然后纵向斜线改变，将扫描线组合为一个显现面。发生的高清图画以60Hz的频率改写而且一直精确对焦——这是激光技能的另一长处，特别关于弧形的轿车挡风玻璃。
驱动微型投影仪面对的应战
在阴极射线管（CRT）中，每条扫描线从左边开端，选用回扫办法快速回来至每行的起点（图2）。微型激光投影仪凭仗现代化数字技能，以正向办法扫描奇数行，以反向办法扫描偶数行（图3）。
图2. 在CRT的消隐期间，电子束封闭，并回扫回来至下一行。
图3. 关于微型投影仪，从左至右制作每行时，激光翻开；然后在笔直下降的无效视频区域封闭；当从右至左制作有用视频时，激光再次翻开。
CRT与微型激光投影仪技能的另一不同之处是时序改变，这依赖于像素在水平扫描线上的方位。由于选用MEMS技能，反射镜必须在每行的开端和结尾加快和减速。由于MEMS反射镜惯性的原因，在抵达每个结尾之前变慢，因而强制以安稳像素时钟发送的像素在结尾“扎堆”。假如不加批改，这种像素扎堆现象会表现出从左至右的较高的边际亮度及坐标失真（图4）。
图4. 上部的一行五颜六色点表明MEMS像素空间。由于移动反射镜是机械式的，加快和减速都需求时刻。选用奇妙的办法对这种角速度失真进行补偿。
批改扎堆现象的办法之一是发生虚拟像素，并在扫描线的各个段内刺进子像素。在扫描线的中段，MEMS反射镜的扫描速率最快，这里会以每个虚拟视频时钟发送一个子像素的速率发射子像素。而在边际，则每隔3个、4个或5个时钟发送一个子像素图5）。
图5. 在左边边际，内插像素——每4个子像素时钟1个像素；在中段，每一个子像素时钟1个像素。
传统激光投影仪规划的杂乱度
操控每个高速激光像素要求器材能够将像素快速翻开和封闭，外加许多高档接口、资源以及功用电路（图6）。MAX3601 RGB激光驱动器（图7）能够在1ns内调制像素边际，所以十分合适用于该运用。由于激光具有高容性、理性负载，所以关断激光像素极具应战性。运用Maxim独有的像素关断辅佐（Pixel-Off Assist）功用，使得1ns关断边际速率成为可能。三通道DAC作业在250MHz及以上，保证高清分辨率下的视频速度。
图6. 微型激光投影仪SoC的传统架构，要求许多高档接口、资源和功用电路。
LCD、DLP及其它背光技能在夜间及地道条件下面对很大应战，背光走漏会发生暗影或虚影。而激光投影仪不存在该问题，由于激光选用前照光的办法点亮每个像素。由于激光投影仪逐像素添加照耀，除激光偏置电流外，功率一直小于100%全开。消隐期间以及像素为黑电平常，可关断电源。依照这种办法，关于全黑场景，功耗下降至80mW。MAX3601具有倍增DAC，可调制从漆黑环境下1流明一直到太阳光下30k流明的光输出功率。
图7. 集成式MAX3601三通道激光二极管驱动器与桥接芯片规划规整衔接，构成高度集成的计划。请拜见下文关于桥接芯片规划的评论。
继续监测激光色彩，以保证在较宽温度范围内的色彩共同性，以及保证激光条件的安全。也运用色彩传感器补偿日光、暗影或夜间条件下的亮度。由于激光一直对焦，杂乱而贵重的光学器材不会占用光学引擎的名贵空间。所以，激光投影仪十分合适小型轿车对空间的严苛要求。由于现在的HUD架构选用7片或更多器材用于出现色彩，所以该计划所节约的空间就变得特别名贵。
桥接技能：一颗桥接芯片支撑实时及要害处理
传统激光投影仪中，视频激光操控器SoC的功率简直与主机SoC操控器相同，也具有相似尺度的视频帧缓存器，以及GPU功用。微型投影仪实时履行要害使命时仅占一部分处理器带宽。传统规划将数据从视频帧缓存器发送至微型投影仪处理器的帧缓存器，然后逐行解析至MEMS反射镜，这样就很繁琐、没有用率。
为了消除这种冗余性并再次平衡本钱、功耗以及每个要害元件的负荷，桥接芯片供给了合理的折衷办法。
微型激光投影仪经过运用桥接芯片（图8），将数据流流水线化，进行高功率处理。两个视频帧缓存器削减为一个。实时使命由桥接芯片担任，不再占用很多体系负荷的中止，然后减轻SoC负荷，使本钱和功耗下降。SoC的GPU处理FIFO-LIFO扫描线回转的存储器寻址以及补偿MEMS惯性运动。作业负荷得到了平衡。
理论上是这样，那么从哪里开端呢？咱们首要看一下投影仪的SoC功用，然后决议怎么封装这些功用。主机SoC处理器和视频处理器均具有6MB帧缓存器，所以咱们可省去存储器并代之以少量的行缓存器。这要求在高速视频输入和MEMS反射镜的较慢的行速率之间做严厉守时；这关于支撑HUD运用所需的不同分辨率特别重要。桥接芯片保证行缓存器一直满载，一起也查看主机SoC关断或使很少的要害功用处于作业状况，以节约体系功耗。
中止SoC来处理一般的实时使命以及服务可猜测的中止，构成SoC在闲暇期间的功耗较高。这十分糟蹋，由于桥接芯片更合适处理实时使命，因而，能够说桥接芯片将体系功率最大化了。
主机SoC十分合适处理GPU使命，例如缩放、色彩批改、白平衡、反歪曲（以补偿风挡玻璃的曲面或飞点架构引起的针垫效应），以及发送数据以填充桥接芯片的行缓存器。关于具有少量几行代码的SoC来说，回转从左至右和从右至左的存储器寻址，是一项简略的使命。该SoC将会预处理数据并将其发送至桥接芯片而无需知道MEMS时序要求。
桥接芯片内置的微型微处理器或状况机能够处理简略的辅佐使命，使规划者能够灵敏添加自定义功用。
环绕桥接芯片而构建的四芯片计划构成高度集成、可编程的微型激光投影仪，衔接至规范视频接口，如HDMI和VGA。该计划处理一切投影仪相关的使命。但咱们能够进一步紧缩规划吗？
图8. 四芯片微型激光投影仪计划可选用桥接芯片完成，但集成度更高的计划则更好。
关于要求更高集成度的运用，例如移动电话和其它小型消费类设备，桥接芯片可与其它功用组合。例如，咱们能够规划一种可编程桥接芯片，支撑间隔检测、桶形失真补偿、反射镜加快和减速补偿，以及亮度、色彩和振荡安稳。还期望其具有支撑防抖、锯齿光栅扫描、字节视频数据对齐、可变分辨率以及亮度操控和功率办理的硬件电路。让处理器驱动的中心在软件中运转硬件算法，速度足以改写简直无颤动的图画。现在，可将之前的四芯片计划缩减为一个芯片（图9）。
图9. 新一代高度集成桥接芯片缩减为单片式微型激光投影仪计划。
定论
微型激光投影仪正逐渐嵌入至智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴式计算机以及轿车HUD显现。2013年度有50万辆以上的轿车装备了HUD，而且，估计在未来5年的增速将达2到20%至30%，因而，OEM要求节约HUD空间和本钱是完全能够了解的。高度集成桥接芯片，如图8和图9所示的计划，将大大减轻主机处理器的负荷，节约空间、功耗、芯片数量，以及所需的处理资源。
以CPU为中心的HUD微型激光投影仪桥接芯片计划支撑高质量外设集成和快速处理器，这样就能在软件中履行算法。运用桥接芯片的办法削减了硬件，下降了功耗和杂乱度，为完成HUD的新思路、新办法供给了灵敏性。
未来，微型激光投影仪将选用飞点架构，这能把功用扩展至3D照相和手势操控运用。在2014年后期，PC和平板电脑中将装备这些功用，随后是HUD设备将广泛运用于轿车中。
不久的将来，驾驶员只需在中控台前挥一下手，即可调理收音机音量或切换至不同频道；双眼将经过激光HUD调查前方路面，保证安全。高度集成的微型激光投影仪桥接芯片及参阅规划将为更多公司供给快速选用该项技能的途径，发挥创造性并获取更大赢利。
