【導讀】越來越多的汽車應用開始部署攝像頭係統和攝像頭接口技術來協助駕駛員，並增強駕駛體(ti) 驗。傳(chuan) 統的後視攝像頭(RVC)係統隻搭載了一個(ge) 攝像頭，如今開始被搭載四個(ge) 或更多攝像頭的環視 係統(SVM)所取代，這些新係統具有360°實時汽車監控功能。行車記錄儀(yi) 、盲區監測、夜視、道路標誌辨識、車道偏離監測、自適應巡航、緊急刹車和低速防撞係統都可以減輕駕駛員的工作負擔。為(wei) 增強駕駛體(ti) 驗，駕駛人員生命體(ti) 征監測、乘員檢測和人機接口手勢識別等多種應用中也開始引入攝像頭。由於(yu) 攝像頭係統的發展，汽車製造商甚至可以通過替換傳(chuan) 統的後視鏡等功能來重新設計汽車輪廓。

圖1. 攝像頭在現代化汽車中廣泛應用。

許多不同的攝像頭應用與(yu) 現在大量汽車中部署的標清(SD) RVC的工作原理相同。十多年來，SD攝像頭已成為(wei) 汽車應用中的常規部署，並從(cong) 高端汽車擴展到大眾(zhong) 車型，以滿足法規要求和客戶 期望。SD方案為(wei) 汽車OEM帶來了許多寶貴的優(you) 勢：經過在消費電視行業(ye) 多年的實踐證明，該技術成熟穩定，因此風險低；對帶寬的需求低，因而可以使用低成本線纜和連接器，同時還可以確保輻射性能在可控範圍內(nei) ；還有一係列技術成熟的視頻編碼器和解碼器，經過實踐證明可處理穩定性不高的視頻輸入。

如今，超高清(UHD)顯示器在消費電子設備中迅速普及，使得所有類型的車輛對更大、更高清顯示的需求不斷上升。雖然SD視頻方案對於(yu) 小尺寸顯示屏似乎還不錯，但用於(yu) 大尺寸顯示屏 時，其缺點就非常明顯（例如：由於(yu) SD視頻帶寬有限，導致高頻細節不足，或在分離調製信號中的亮度和色度信號時產(chan) 生串色偽(wei) 影）。市場追求大尺寸顯示的發展趨勢，使得汽車OEM麵臨(lin) 挑戰，需要將攝像頭架構升級到高清。解決(jue) 這一挑戰的一個(ge) 關(guan) 鍵構建就是將圖像數據從(cong) 攝像頭傳(chuan) 輸到接收單元（例如：ECU或顯示器）的攝像頭接口技術。

在選擇新的攝像頭接口技術時，首要應用特性就是所需帶寬。攝像頭係統的帶寬要求非常廣泛。采用SD視頻分辨率的傳(chuan) 統RVC係統需要較低的帶寬（例如：6 MHz）。通常低速應用的環視係 統采用較低的刷新速率（例如：30 Hz）實現充分曝光，這可能會(hui) 限製所需帶寬。側(ce) 麵後視鏡替代係統需在車輛的整個(ge) 行駛速度範圍內(nei) 運行，因此采用較高的刷新速率（例如：60 Hz或更 高）盡可能減少延遲，這需要更高帶寬。自動駕駛應用中的前置攝像頭需要超高分辨率（例如：18+ MPixel），因此帶寬要求也非常高。目前有許多攝像頭接口技術，可提供較大範圍的帶 寬，而帶寬範圍的選擇與(yu) 攝像頭係統和整個(ge) 車輛的多個(ge) 方麵會(hui) 相互影響。

圖像質量

攝像頭接口技術實現的圖像質量是架構設計中的一個(ge) 關(guan) 鍵因素。通過無法提供足夠帶寬的攝像頭接口技術發送視頻數據，可能會(hui) 影響圖像完整性或導致圖像完全丟(diu) 失。通過測量圖像的銳度和動態範圍等因素，可以評估攝像頭接口技術引起的圖像質量下降情況。

線纜屬性

車輛的整個(ge) 線纜總成或線束是其最複雜、最重且最難安裝的組件之一。通常，汽車的整體(ti) 布線長度超過一千米，因此需要認真考慮其線束要求。首先，帶寬要求較高的應用（例如：自動 駕駛汽車的超高分辨率前置攝像頭）需要使用高質量的重型線纜。近年來，為(wei) 了增加內(nei) 燃機汽車和電動汽車等的行駛裏程，汽車製造商開始專(zhuan) 注於(yu) 製造更輕且更節能的汽車，因此線纜重量已成為(wei) 越來越受關(guan) 注的一個(ge) 話題。對於(yu) 涉及在車輛中複雜布線的應用，線纜支持的彎曲半徑可能非常重要。對於(yu) 攝像頭位於(yu) 鉸鏈部件（例如：放置SVM係統的車門、或RVC和SVM係統的後備箱蓋）的應用，線纜在開合周期中的穩固性至關(guan) 重要。對於(yu) 線纜可能暴露於(yu) 惡劣環境下的應用，線纜還需要防水性。

不管選擇了哪種攝像頭接口技術和線纜類型，每一厘米線纜都有成本，當核算線束的所有成本時，我們(men) 會(hui) 發現線束是三大最昂貴組件之一。

由於(yu) 其低帶寬需求，傳(chuan) 統的SD視頻方案可使用極具成本效益的輕型電纜。在許多情況下，SD視頻解決(jue) 方案采用非屏蔽雙絞線(UTP)電纜，類似於(yu) 常用於(yu) CAN等低速控製鏈路的那些電纜。

連接器

線束及其連接模塊的另一個(ge) 關(guan) 鍵元件是連接器。除了將線束連接至控製模塊、傳(chuan) 感器或電機，連接器還用於(yu) 連接線束內(nei) 同一電纜的不同部分（直插式連接器）。直插式連接器廣泛用於(yu) 汽 車行業(ye) ，以簡化線束的結構、安裝和使用。例如：在非常靠近攝像頭的位置使用直插式連接器意味著，如果攝像頭受損，就可以在不對車輛其餘(yu) 線束產(chan) 生明顯影響的情況下更換受損攝像頭。

與(yu) 上麵描述的線纜選擇一樣，連接器選擇是攝像頭係統總成本的一個(ge) 重要決(jue) 定因素。高分辨率係統通常需要使用支持更高帶寬的連接器，因此成本也更高。

其他連接器考慮因素包括PCB和ECU上的連接器尺寸，連接器是否必須密封或不密封，以及是否需要顏色編碼/鍵控。

傳(chuan) 統SD視頻方案允許在攝像頭和ECU或多媒體(ti) 主機(HU)上使用具有成本效益的連接器方案。例如：SD視頻RVC係統的視頻信號通常與(yu) 多引腳連接器上的其他信號（例如：控製網絡和所需的電 源信號）一起接入到ECU或HU；數字鏈路通常需要使用專(zhuan) 用連接器，從(cong) 而使ECU受到PCB和封裝限製。

車輛架構

車輛架構對選擇適當的攝像頭接口技術具有多方麵影響。標準車輛中的線纜距離通常可以達到幾米，且隨著消費者開始傾(qing) 向於(yu) 購買(mai) 更大的運動型多用途汽車，線纜長度也在不斷增加。一 些車輛架構具有額外的功能，如支持泊車倒車和操控的泊車倒車輔助功能，這也可能會(hui) 要求提供更長的線纜。商用汽車帶來另一個(ge) 架構挑戰。在此車輛架構中，攝像頭係統需要將線纜延伸至最大長度。大多數攝像頭接口技術均支持這些車輛架構和功能，但一些可能需要使用附加模塊，如中繼器或中繼發射機，以支持較長的線纜長度。

EMC

線纜方案的電磁輻射抑製和抗幹擾性是攝像頭接口技術的另一個(ge) 關(guan) 鍵因素，因為(wei) 線纜可能會(hui) 成為(wei) 車輛內(nei) 部的天線，從(cong) 而帶來不利影響。車輛中電子電氣係統的普及導致人們(men) 越來越依賴於(yu) 這些以兼容方式共存的係統。當係統啟動時，一個(ge) 係統（例如：RVC係統）影響另一係統（例如：電動汽車牽引電機或電動座椅機構）或受其影響均不可接受。為(wei) 此，在選擇接口技術方案之前必須考慮其輻射和抗幹擾性。

為(wei) 確保內(nei) 部或外部幹擾不會(hui) 影響車輛內(nei) 的係統，汽車製造商將根據其特定的EMC標準對所有係統進行測試。首先，對係統級組件（例如：後視攝像頭或環視攝像頭）進行這些測試。此類測 試成本高又耗時，而且還具有挑戰性，但可確保每個(ge) 模塊在集成到車輛之前具有較高的魯棒性。成功完成係統級測試後，汽車製造商還必須測試係統在持續麵對高功率輻射信號時的運行能力（射頻電磁場輻射抗擾度），以驗證係統在車輛中的運行情況和性能。製造商還需測量車輛中所有天線的接收頻段（例如：FM、GPS、移動電話、Wi-Fi等），以確保不存在幹擾信號。解決(jue) 車輛的EMC問題既耗時又要耗費高昂成本。

其它要求

除了上述要求之外，攝像頭接口技術的選擇還需滿足許多其他要求，如控製通道可用性、像素精度和功能安全等級。

概要

設計攝像頭係統時，攝像頭接口技術的選擇受多種因素的影響。此外，攝像頭接口技術的選擇也會(hui) 對集成該技術的車輛產(chan) 生多方麵影響。傳(chuan) 統的RVC係統基於(yu) SD視頻技術，為(wei) 汽車OEM提供了一種可在車輛內(nei) 實現視頻傳(chuan) 輸的非常可靠、經濟有效的方法。但是，近幾年的消費產(chan) 品趨勢致使SD視頻越來越不適用於(yu) 大尺寸顯示。同時隨著立法發展以及消費者期望，使得每輛新車上的攝像頭數量繼續增加。

在這些趨勢和發展的背景之下，出現了幾種可用於(yu) 當今汽車攝像頭係統的攝像頭接口技術。當今的攝像頭接口技術範圍廣泛，從(cong) 經過傳(chuan) 統SD RVC係統驗證的SD視頻技術（例如：CVBS）到 高清模擬接口技術，再到高清數字接口技術。

圖2 C²B架構概述。

SD視頻技術僅(jin) 適用於(yu) 低帶寬應用，但隻需使用極具成本效益的線纜和連接器。數字接口技術適用於(yu) 高帶寬應用，且具有像素精度等優(you) 勢，但通常需要使用更昂貴的線纜和連接器。高清模 擬接口技術是上述兩(liang) 種解決(jue) 方案的折中方案，隻需使用性價(jia) 比高的線纜和連接器即可確保高清視頻傳(chuan) 輸。

C²B™就是這樣一種高清模擬接口技術，隻需使用性價(jia) 比高的線纜和連接器即可為(wei) 汽車OEM和一級供應商提供極具吸引力的、兼容EMC的高清視頻方案。

C²B汽車攝像頭接口技術

C²B是ADI公司推出的一種高清模擬視頻傳(chuan) 輸技術，

C²B從(cong) 一開始就是作為(wei) 一種汽車級接口技術而設計的，可將高清視頻從(cong) 發送端傳(chuan) 輸到接收端，分辨率最高可達2百萬(wan) 像素(1920 × 1080)。C²B 旨在充分利用用於(yu) SD視頻係統的UTP線纜和連接器的最大帶寬容量。 C²B B的創新型均衡器架構支持最長30 m的線纜長度，且出現問題時無需重連機製。為(wei) 確保C²B 滿足所有的汽車要求，它針對EMC進行了一些優(you) 化（優(you) 化信號結構、抗混疊濾波器、頻譜整形濾波器），並且ADI公司作為(wei) 可靠的汽車電子供應商也值得信賴。

C²B 具有一個(ge) 控製通道，可以處理高達400 kHz的I²C信號傳(chuan) 輸，最多4個(ge) GPIO信號，以及來自攝像頭模塊的中斷信號，從(cong) 而簡化了包括本地配置和遠程配置的係統架構。4個(ge) GPIO用於(yu) 在 C²B 鏈路中傳(chuan) 送靜態信號。2個(ge) 中斷信號用於(yu) 允許C²B發送端向C²B 接收端傳(chuan) 送狀態信息。C²B對控製通道數據運用CRC校驗，並且能夠在出現問題時自動啟動重新傳(chuan) 送。

C²B支持麵向汽車應用的附加功能，如線纜診斷（線纜對電池或對地短路等）和幀數采集、生成、解碼和傳(chuan) 輸，以提供對所傳(chuan) 輸數據完整性的洞察力。

C²B針對汽車應用定義(yi) 和設計，采用了多種機製來確保低成本UTP線纜和低成本非屏蔽連接器傳(chuan) 輸、符合EMC要求。這包括針對阻抗不匹配的回波消除、寬帶下共模抑製（使用UTP線纜時很重 要）、以及輸出信號的頻譜整形以減少輻射。C²B經過測試符合設備級和係統級EMC國際標準（CISPR 25第5類[輻射]、ISO 11452-2/ISO 11452-4/ISO 11452-9、ISO 7637-3 [抗幹擾]、ISO 10605 [ESD]等）。

圖3. 數字鏈路與(yu) C²B鏈路的視頻幀采集比較。

圖4. 數字鏈路與(yu) C²B鏈路的視頻幀采集比較。

這些特性使得C²B成為(wei) 極具吸引力的解決(jue) 方案，尤其是以下兩(liang) 類汽車製造商：仍在使用SD攝像頭方案並尋求低風險升級途徑的汽車製造商；以及已轉向基於(yu) 數字接口技術的高清攝像頭方案但尋求降低成本的汽車製造商。

與(yu) 其他技術相比，C²B 在下述應用領域具有明顯的係統成本優(you) 勢：後視攝像頭、環視攝像頭係統、電子後視鏡和乘員監控係統等。經過獨立驗證的 C²B 視覺無損性具有類似於(yu) 數字接口技術的高清性能，同時還可以節省大量係統成本。

結論

C²B 為(wei) 汽車製造商提供了一個(ge) 極具吸引力的接口技術方案，有助於(yu) 將現有SD攝像頭解決(jue) 方案升級為(wei) HD解決(jue) 方案，或促進數字接口技術係統的降本遷移。有關(guan) C²B技術和適合汽車應用的產(chan) 品信息，請訪問：analog.com/c2b或聯係當地ADI銷售辦事處。ADI公司提供C²B發送器(ADV7992)和C²B接收器發送器(ADV7382/ADV7383)的評估板，以加快技術研究和係統原型設計。進行係統原型設計時，如果開發接收器，則C²B發送器評估板可用作為(wei) C²B 源端，而如果開發攝像頭，則C²B接收器評估板則可用作為(wei) C²B接收端。

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