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自動駕駛之眼--前視攝像頭系統(tǒng)深度解剖Ⅰ

本文作者：德州儀器點擊： 2021-12-03 11:09

前言：

文章中討論的其他器件： LM76003-Q1, TPS65000-Q1, TPS6594-Q1自動駕駛技術(shù)，作為出行安全和效率提升的有效途徑，獲得了汽車等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的廣泛關(guān)注。而隨著計算機視覺系統(tǒng)的日益成熟，前視攝像頭(front camera)也日漸成為了自動駕駛系統(tǒng)中經(jīng)濟、有效而又不可或缺的一環(huán)。

那本系列文章將會對前視攝像頭系統(tǒng)各個模塊進行深度解剖，并詳細闡述各個模塊中TI 性價比極高的明星產(chǎn)品，為攝像頭的設(shè)計選型提供便利。整個系列將會分為以下幾個部分詳細展開：

第一節(jié)：供電模塊

第二節(jié)：信號處理模塊

第三節(jié)：接口模塊

第四節(jié)：監(jiān)測以及檢測模塊

圖 1：前視攝像頭系統(tǒng)框圖

第一節(jié) 供電模塊

攝像頭供電系統(tǒng)，如圖2所示，一般先從蓄電池取電，經(jīng)過一級變換后將電壓轉(zhuǎn)換為5V/3.3V的中間電壓。然后經(jīng)過第二級電壓變換，轉(zhuǎn)化為負載需要的電壓。一般來說，基于車載攝像頭的使用以及安裝場景，前視攝像頭供電系統(tǒng)一般需要滿足以下三個需求：

(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(xù)編程拓展。

那下文將會緊扣這三點，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)品做一個詳細介紹。

圖2: Front camera供系統(tǒng)框圖

1. 一級(Pre-regulation)電源--寬輸入Buck芯片

乘用車一般配備12V蓄電池，而商用車配備更高的24V蓄電池。由于汽車起動瞬間會有較高的電壓尖峰，為了提高供電的穩(wěn)定性，與蓄電池直連芯片的輸入電壓范圍通常會預(yù)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LM7600X-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(xù)的產(chǎn)品升級;

(b)能夠?qū)崿F(xiàn)PFM和PWM模式無縫切換，提高輕載時的效率(LM76003-Q1最高效率達到95%，如圖3(a))；并且導(dǎo)通電阻較小，確保高效；

(c)外圍電路簡單，引腳專為簡化 PCB布局而設(shè)計，可提供優(yōu)異的 EMI (CISPR25) 和熱性能,，如圖3(b).

圖3: LM76003-Q1重要參數(shù)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(jù)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(diào)，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(xù)即將量產(chǎn)的TPS6503X-Q1系列PMIC，針對不同的CMOS供應(yīng)商，給出了定制的PMIC解決方案，詳見文檔：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(jù)CMOS sensor安裝位置，優(yōu)化PCB板設(shè)計，靈活度高

圖5: 半集成供電方案

該方案性價比最高，且芯片可選種類繁多。TI汽車中的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

分立方案總體價格較低，但由于芯片數(shù)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(shè)計: https://www.ti.com.cn/cn/lit/an/snva869/snva869.pdf

Xilinx 供電參考設(shè)計: https://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/tidt182/tidt182.pdf

Renesas R-Car M3供電參考設(shè)計：https://www.ti.com.cn/cn/lit/ug/snvu675/snvu675.pdf

綜上，TI 能夠提供一個非常完整的前視攝像頭供電方案，性價比高、電磁干擾低，能夠精簡模塊設(shè)計，在滿足模塊熱性能的同時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。

關(guān)于德州儀器(TI)

德州儀器（TI）（納斯達克股票代碼：TXN）是一家全球性的半導(dǎo)體公司，致力于設(shè)計、制造、測試和銷售模擬和嵌入式處理芯片，用于工業(yè)、汽車、個人電子產(chǎn)品、通信設(shè)備和企業(yè)系統(tǒng)等市場。我們致力于通過半導(dǎo)體技術(shù)讓電子產(chǎn)品更經(jīng)濟實用，創(chuàng)造一個更美好的世界。如今，每一代創(chuàng)新都建立在上一代創(chuàng)新的基礎(chǔ)之上，使我們的技術(shù)變得更小巧、更快速、更可靠、更實惠，從而實現(xiàn)半導(dǎo)體在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，這就是工程的進步。這正是我們數(shù)十年來乃至現(xiàn)在一直在做的事。欲了解更多信息，請訪問公司網(wǎng)站www.ti.com.cn。

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