作者 Jonpaul Jandu 瑞萨子公司Intersil
摘要：介绍了后视摄像体系的技能规范及相关技能难题，并提出了运用TW8844/45全高清LCD视频处理器的轿车显现屏的处理方案。
0 导言
从1966年的安全带开端，轿车安全的重要性推动了曩昔50年的要害技能立异。比如防抱死刹车、安全气囊等越来越多立异逐步成为轿车中的规范安全装备。仅在曩昔20年中，车辆中就增加了车道违背提示体系和雷达盲点监测体系，协助驾驶员安全变道。本文将讨论行将成为规范装备的最新安全技能：后视摄像体系。
1 针对新车型的后视摄像体系规范
虽然后视摄像头作为可选装备已经有好几年了，不过美国和世界各地的轿车制造商现在才开端将后视摄像体系(如图1)作为一切新车型的规范装备。跟着美国国家公路交通安全管理局(NHTSA)关于轿车后视摄像头的相关法规出台，全球轿车安全趋势也紧随这个方向。这项新的NHTSA法规要求，轿车制造商有必要在分量低于1万磅(约合4500公斤)的车辆中装置“车尾能见技能”(rear visibility technology)。
该法规要求NHTSA修订美国联邦机动车辆安全规范111(FMVSS-111)，扩大车后视界要求。它还规则，从2018年5月开端，在美国出售的一切新车有必要装备后视摄像体系。本田和歌颂归于第一批在一切车型中都将倒车摄像头作为规范装备的轿车品牌。依据IHS Markit公司研讨，到2022年，车载信息文娱体系和行车安全的要害显现屏商场将完结两位数的增加。
2 规划应战：满意FMVSS-111要求
轿车OEM面对的首要技能应战是，怎么满意美国这项新法规的要求，该法规中包含一项要害条款，规则实时后视摄像头视频有必要在驾驶员挂上倒车档后2秒内显现出来。该条款旨在削减由于驾驶员倒车事端导致的伤亡，这类事端的受害者很多是幼儿。满意FMVSS-111要求面对一项要害应战，那就是中控台的主处理器或体系级芯片(SoC)运转的操作体系很杂乱，或许需求几秒钟才干发动。
此外，这种操作体系简单呈现软件冻住和小毛病，或许导致显现的图画冻住。跟着软件杂乱性越来越高，冻住和挂起变得越来越遍及，这会影响体系牢靠性，并或许导致事端或更糟糕的状况。
3 处理方案：硬件旁路
TW8844全高清(HD)LCD视频处理器内置了视频解码器，为保证后视摄像体系牢靠性而优化。该处理器可以在不到0.5秒内，翻开并同步接通视频源，并显现视频，处理了牢靠快速发动的问题。另一个重要考量是，摄像头的实时视频可以在驾驶员需求的时分及时牢靠地显现。由于体系运转的操作体系和软件栈非常杂乱，或许产生冻住，导致在车辆挂上倒车档后，无法显现实时视频。
牢靠性问题产生在当驾驶员挂上倒车档时，后视摄像头视频显现的图画是冻住的(如图2(a))。驾驶员认为自己看见的是实时视频，车后方没有人和障碍物，但实际上，驾驶员看到的是之前的、已冻住的视频帧。等车辆开端移动时，假如有孩子在车后跑过，或有人走过(如图2(b))，就会引起严重安全问题。
TW8844全高清LCD视频处理器与体系的主SoC协同运转，可以监测摄像头输出和SoC输出的视频数据。假如TW8844确认，SoC的输出视频被冻住了，就会改动摄像头输出视频的传输途径，绕过SoC，将摄像头输出的视频直接发送到中控台LCD显现屏。这个进程几乎是瞬间产生的。SoC康复后，TW8844可以再切换回去。
4 后视摄像体系的信号流程
在正常运转状况下，后视摄像头视频发送到TW8844 LCD视频处理器中，如图3所示。TW8844既可以接纳传统的模仿合成视频，也可接纳高清数字视频。它先处理视频，然后经过MIPI-CSI2接口将视频发送到SoC。SoC将摄像头视频和叠加的图形内容，例如文本、图标、五颜六色泊车攻略等进行整合。然后，将整合的视频图画发送回TW8844，然后TW8844将该视频直接发送到LCD显现屏。在这个进程中，TW8844不断进行冻住检测丈量，用多种办法丈量图画的多个方面，例如亮度、色值、独自的像素以及更多方面，来确认视频图画是否冻住或损坏。体系规划师可认为各种丈量办法设定阈值，以创立共同、牢靠的图画冻住/损坏检测机制，满意特定OEM的要求。
假如TW8844确认SoC在发送冻住或损坏的视频，就会自意向微控制器(MCU)宣布中止信号，然后MCU指示TW8844进入旁路形式，直接将后视摄像头视频发送到LCD显现屏。一起，MCU还可以指示SoC进行软复位，这样驾驶员就不用为了康复中控台软件而从头发动车辆了。一旦软件栈从头开端正常运转，MCU就指示TW8844脱离旁路形式，从头将视频发送到SoC中。
瑞萨子公司Intersil副总裁Philip Chesley表明：“TW884x的冻住检测功用选用硬衔接方法，在产生阈值违规时可触发中止信号，以保证轿车后视摄像头契合FMVSS-111法规要求，并即时显现实况视频。此外，TW884x的后视摄像头旁路架构可使摄像头到显现器信号途径与信息文娱体系分隔，协助轿车制造商更轻松地到达摄像头体系的ISO 26262功用性安全评级规范。”
在快速发动形式，信号流程相同。车辆焚烧发动、驾驶员挂上倒车档后，倒车信号被触发并告诉体系MCU，轿车处于倒车状况。假如挂上倒车档后，SoC软件没有完结发动，那么MCU会指示TW8844将摄像头视频直接发送到LCD，一起让SoC完结发动周期。一旦操作体系发动结束，TW8844当即更改形式，将信号发送到SoC，将视频和图形内容进行整合，然后再将整合后的信号反馈给TW8844，再发送到LCD。
5 全高清LCD视频处理器内观
高度集成的TW8844(如图4)是全高清(HD)1080p LCD视频处理器，具有模仿视频解码器、两个定标器、和专门为支撑信息文娱体系和后视摄像显现体系而规划的MIPI-CSI2 SoC接口。TW8844为轿车制造商供给保证后视摄像体系契合FMVSS-111规范所需的牢靠性。TW8844完结了从模仿到数字摄像体系的过渡，并支撑各类视频接口和分辨率高达1920 x 1080的全高清LCD显现屏。
TW8844视频处理器具有MIPI-CSI2输出，其同系列器材TW8845具有传统BT.656输出，两款器材都超越了FMVSS-111规范的要求，都可在车辆焚烧后不到0.5秒内显现叠加了图形内容的实时视频，处理了现在更杂乱的中控台体系固有的快速发动牢靠性问题。经过其冻住/损坏图画检测功用，TW8844/45供给了强壮的后视摄像体系架构，在契合FMVSS-111法规的前提下，增加了超越该法规具体规则的体系牢靠性。
6 合适一切类型轿车显现屏的处理方案
TW8844/45全高清LCD视频处理器可以满意轿车中任何显现体系的需求，包含后座文娱、仪表盘显现屏和替代后视镜的LCD显现体系。两个独立的H/V定标器可以输出分辨率高达1080p(1920 x 1080)的信号，可以一起处理两个不同的视频源，一起向SoC和显现屏输出不同的视频数据。此外，这两款LCD视频处理器可以一起向两个独立的显现屏供给不同的内容，使其成为双后座信息文娱体系的抱负处理方案。
咱们也看到，LCD显现屏已开端替代前挡风玻璃上的后视镜，如图5所示。与规范玻璃后视镜比较，LCD显现体系明显改进了车后视界。
7 更多行车安全功用将呈现
行车安全功用是完结产品差异化的重要目标，已成为顾客挑选车型时真实考虑的要素。跟着装备安全功用的本钱继续下降，轿车制造商可以在更多干流车型中供给这些功用，而更多行车安全功用也将随之呈现。未来，会更多地运用视频供给夜视、物体辨认(视频剖析)等功用，以进一步进步行车安全性。
本文来源于《电子产品世界》2018年第3期第68页，欢迎您写论文时引证，并注明出处。
