【聚焦MIPI】系列之二：汽車SerDes實現(xiàn)更好的ADAS攝像頭傳感器

HDR 相機的世界不僅限于為您的手機或超高清電視屏幕提供令人驚艷的視覺效果。如今，高性能相機越來越多地應用于現(xiàn)代先進駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 和自動駕駛汽車 (AV) 領域。例如，Waymo 的第五代自動駕駛汽車配備了至少29個攝像頭，此外還有五個激光雷達和六個雷達。

未來的自動駕駛汽車需要支持總帶寬在 3 到 40 GBit/s（約 1.4 到 19 TB/h）之間，而攝像頭將生成最多的數(shù)據(jù)。

圖 1：在ADAS和AV傳感器中，攝像頭每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量最多。數(shù)據(jù)來源：Lucid Motors

車載網(wǎng)絡 - 區(qū)域架構

這些不同的傳感器類型在背板中使用不同的數(shù)據(jù)速率，汽車工程師面臨的挑戰(zhàn)之一是如何通過區(qū)域架構簡化車載網(wǎng)絡的復雜性。

圖 2 是區(qū)域架構的簡化表示：不同的傳感器類型聚合到不同的區(qū)域中，汽車以太網(wǎng)充當每個區(qū)域或域之間的互連。

圖2.基于區(qū)域的車載網(wǎng)絡架構的概念圖。

汽車SerDes的重要性日益增加

用于ADAS的攝像頭傳感器需要高數(shù)據(jù)速率和傳輸速度才能按設計運行。開發(fā)人員越來越多地轉向串行器/解串器（SerDes）連接，將這些攝像頭連接到車輛的圖像處理電子控制單元（ECU），如圖2中的淺橙色互連所示。這種SerDes 連接將并行數(shù)據(jù)轉換為串行數(shù)據(jù)（反之亦然），從而使用低成本電纜和連接器實現(xiàn)設備之間的更快通信。

目前，SerDes解決方案由各個供應商使用封閉的專有標準提供，但這種情況將發(fā)生變化。業(yè)界認識到，透明和統(tǒng)一的標準和測試要求將使芯片供應商、汽車一級供應商和汽車制造商能夠加快其開發(fā)周期、降低成本并提高與其他商用設備的互操作性。

業(yè)界已經(jīng)在通過SerDes車載網(wǎng)絡解決方案解決一些緊迫的挑戰(zhàn)，例如驗證：

• 不同媒體相關接口（MDI）電纜和連接器之間的互操作性。
• 發(fā)射機、互連和接收機性能的完整性。
• 系統(tǒng)對各種電磁干擾 （EMI） 的魯棒性。
• 從物理層到整個協(xié)議棧的網(wǎng)絡安全。

互操作性是一個真正的問題。收發(fā)器是敏感設備，必須經(jīng)過全面測試，以確保它們能夠在眾所周知的惡劣汽車環(huán)境中運行，包括熱、振動、靜電放電 （ESD） 和 EMI。讓我們看一下收發(fā)器測試的一些示例。

發(fā)射機測試

在發(fā)射機的情況下，我們必須保證發(fā)射信號特性良好。

圖3.后視ADAS安全攝像頭傳輸，帶丟包。

圖 3 是帶有水平線的汽車倒車攝像頭視圖示例。這些線路是由傳輸中的間隙引起的，也稱為丟包。駕駛員可能仍然能夠看到掉落的幾個數(shù)據(jù)包的圖像，但是當一個孩子突然出現(xiàn)在倒車車輛后面時，變速器閃爍黑色將是災難性的！

多個供應商都參與了啟用此安全功能：相機制造商、電纜供應商和路由信號的交換機供應商，以及處理數(shù)據(jù)的 GPU 或 ECU，并且不要忘記最終需要停止汽車的制動器。我們可以理解為什么整體互操作性至關重要。

通道測試

在ADAS攝像頭系統(tǒng)中，連接攝像頭的電纜、連接器、夾具或線束稱為鏈路或通道。鏈路或信道測試對于確保發(fā)射機和接收機之間保持信號完整性至關重要?？紤]到在惡劣的汽車環(huán)境中使用的電纜長度，查看阻抗與頻率的關系至關重要，以預測通道在車輛內(nèi)的性能。

鏈路段由電纜和直插式連接器以及兩端的配套連接器組成。最終，線束負責傳輸控制和有效載荷數(shù)據(jù)，以及為遠程傳感器提供直流電源。

SerDes鏈路的信道表征包括時域和頻域分析。這需要查看布線系統(tǒng)、MDI 以及夾具和測試設置要求。

實際的 MDI 連接器不是標準的，但有一些嚴格的規(guī)范有助于確保 MDI 和電纜之間的不必要的交互最小化。圖 4 提供了用于多千兆汽車以太網(wǎng)的 H-MTD 連接器示例，也可用于新興的 SerDes 標準。

圖4.帶有 H-MTD 和 SMA 的 MDI 連接器示例。

接收機測試

接收方負責理解通過鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后將其傳遞到ECU或顯示設備中進行進一步處理。接收器的位錯誤將導致來自攝像頭、雷達和激光雷達等安全關鍵傳感器的數(shù)據(jù)丟失或損壞。

正確的接收器功能變得越來越困難，特別是當通過暴露于許多同步噪聲源的長信道發(fā)送時。為了表征接收機的能力，我們必須測量存在多個噪聲源時的誤差水平，包括：

• 窄帶干擾
• 大電流注入
• 在線
• 瞬態(tài)
• 外來電纜束串擾

測量設置可以包括噪聲源、放大器和耦合電路，允許將精確的噪聲水平注入到有源SerDes鏈路上。然后查詢 DUT 的信號質(zhì)量寄存器，以驗證接收器是否可以在存在噪聲的情況下正確解釋符號。接收機測試的重點是對接收機施加壓力，以確保它仍能保持BER率。

車載網(wǎng)絡測試變得至關重要

根據(jù) MarketsandMarkets 的數(shù)據(jù)，到 2028 年，全球汽車攝像頭市場規(guī)模預計將從 2023 年的 80 億美元增長到 139 億美元。由于需要更多的攝像頭和其他傳感器來確保更高的安全性并實現(xiàn)自動駕駛的發(fā)展，因此對車載網(wǎng)絡進行測試以確保互操作性并滿足其關鍵任務功能的性能標準至關重要。

不斷發(fā)展的高速數(shù)據(jù)速率通常會給企業(yè)帶來壓力，而為了跟上不斷提高的標準，企業(yè)必須進行持續(xù)投資。每年，益萊儲都會對產(chǎn)品庫進行大量投資，以便在推出最新技術時可用。?益萊儲龐大的產(chǎn)品庫存為您提供無縫銜接的租賃解決方案。通過來自200多家制造商的價值10億美元的電子測試設備資產(chǎn)的海量庫存，我們的解決方案能夠幫助企業(yè)在當今快速發(fā)展的商業(yè)環(huán)境中解決測試測量問題。

（本文主要內(nèi)容來源：是德科技）