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先进驾驶辅助 (ADAS)解决方案指南.pdf
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更新于2023-03-03
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由于甚至已经进入中低档汽车市场,先进 驾驶辅助系统 (ADAS) 是目前车辆行业中 成长速度最快的应用领域之一。目前,众多 特性能够警告驾驶员,使驾驶员更好地观 察车外情况,并支持诸如泊车辅助和自适 应巡航控制等功能—这些功能是通过基于 雷达、摄像头、光探测与探距 (LIDAR) 和 超声波的系统来实现的。先进的 ADAS 功 能和自主驾驶确实需要将多种系统结合起 来使用。TI 可提供模拟和数字解决方案, 并制定了对此令人兴奋的应用领域的发展 和成长提供支持的坚定路线图。
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资源评论
资源推荐
www.ti.com/adas 2015
Advanced Driver
Assistance (ADAS)
Solutions Guide
年
先进驾驶辅助
(ADAS)
解决方案指南
2 |
-
先进驾驶辅助
(ADAS)
目录
德州仪器
(TI)
2015
年先进驾驶辅助系统
(ADAS)
指南
德州仪器
(TI)
致力于汽车安全
由于甚至已经进入中低档汽车市场
,
先进
驾驶辅助系统
(ADAS)
是目前车辆行业中
成长 速度最快的应用领域之一
。
目前
,
众多
特性能够警告驾驶员
,
使驾驶员更好地观
察车外情况
,
并支持诸如泊车辅助和自适
应巡航控制等功能
—
这些功能是通过基于
雷达
、
摄像头
、
光探测与探距
(LIDAR)
和
超声波的系统来实现的
。
先进的
ADAS
功
能和自主驾驶确实需要将多种系统结合起
来使用
。
TI
可提供模拟和数字解决方案
,
并制定了对此令人兴奋的应用领域的发展
和成长提供支持的坚定路线图
。
德州仪器致力于汽车安全
在过去的
10
年里
,“
安全性
”
已经成为汽
车市场上与
“
节约燃料
”
和
“
性能
”
相当的
重要卖点
。
如今的安全系统其设计目标不
仅是帮助汽车乘客在交通事故中免于
受伤
,
实际上更是首先要做到避免事故的
发生
。
德州仪器公司
(TI)
致力于提供面向
先进驾驶辅助系统
(ADAS)
解决方案的业
界领先技术
,
并配有编写精良的完备产品
文档
,
旨在满足日益苛刻的
OEM
规格并
使道路成为更加安全的车辆行驶之地
。
从
车道偏离告警到驾驶者瞌睡监视
、
超声波
泊车辅助
、
高级制动系统及其他
ADAS
应
用
,
TI
的电源管理和控制解决方案
、
健全的
处理器
、
通信接口
、
显示组件和微控制器皆
可帮助客户提供世界级的
ADAS
功能
。
符合汽车应用要求的产品
(Q1)
TI
的汽车类产品用后缀
“
Q1
”
来表示
。
Q1
表示一款产品达到了
TI
严格的汽车标准并
包括
:
•
从最终通知日算起
180
天的产品变更通
知期
•
扩展的适用温度范围
•
汽车文档服务
•
零缺陷目标
先进驾驶辅助系统
(ADAS)
3
概述
基于摄像头的系统
4
概述
5 TDAx ADAS
片上系统
(SoC)
8 FPD-link
8 LMH6551Q1-Q1
9 LP3907-Q1
10 TPS62170-Q1
基于雷达的系统
11
概述
13 AFE5401
14 TPS65310A-Q1
15 TPS65381-Q1
16 C2000
TM
17 PGA450 - Q1
传感器融合
18
概述
Hercules
TM
安全微控制器
(MCU)
19
概述
20 Hercules
TM
TMS570LS
安全
MCU
21 Hercules
TM
评估和开发套件
22 Hercules
TM
工具和软件
选择指南
23
运算放大器
23
热管理
23
数据转换器
24
接口
24
标准逻辑电路
24 DDR
端子
24
排序器
25
电源管理
27
负载开关
28 FPD-link II
和
III
串化解串器
(SERDES)
28 TMS570
系列
29 TDAx
片上系统
(SoC)
系列
29
传统
ADAS SoC
| 3
Advanced driver assistance (ADAS)
Overview
Today most advanced driver assistance system (ADAS)
functions are basically their own independent system, with
radar, camera and ultrasound the most common sensor types.
Going forward, TI sees an increasing trend to use multiple,
different sensor inputs and combine them to make more
accurate decisions and identify critical situations.
Vision
• Strong trends in the various ADAS systems lead to a need
for new and advanced semiconductor components
• Digital signal communication replaces analog to allow
higher bandwidth and image processing
• Reduced solution size and reduced power dissipation are
critical for reducing camera module size
• Reduced weight and complexity of the wiring harness
saves cost and fuel
• DSP performance increases to run multiple and
higher-performance vision algorithms
Radar
• Integration of the analog front end, phase-locked loop (PLL)
and synthesizers — as well as RF components — reduce
system cost and lower total power consumption and
board space
• Clocks with low jitter and phase noise, voltage-controlled
oscillators with up to 38 GHz, PLLs with 10 GHz+, and
synthesizers with waveform generation are needed to
achieve the required radar system performance
• Low-noise RF supplies increase and enable performance
of the radar and analog signal chain
General ADAS requirements
• Safety-critical systems (e.g., autonomous braking and
steering) need to have ISO26262 certication
• Sensor fusion (camera, radar, ultrasound) achieves higher
system performance than independent systems
• Lower power consumption
• Car safety ratings (NCAP, NHTSA), government mandates
and consumer safety awareness drive the rapid growth of
the ADAS market
Application/sensor type Video Infrared
Long
range radar
76 to 81 MHz
Short/mid
range radar
24 to 26 GHz/
76 to 81 GHz
Ultrasound
48 kHz
Adaptive front light (AFL) X
Night vision (NV) X X
Adaptive cruise control (ACC) X X X
Lane-departure warning (LDW) X
Low-speed ACC, emergency
brake assist (EBA), lane-keep
support (LKS)
X X X
Pedestrian detection X X X
Blind-spot detection (BSD),
rear collision warning (RCW),
lane-change Assist (LCA)
X X
Park assist (PA) X X X
Traffic-sign-recognition (TSR) X
,
先进驾驶辅助系统
(ADAS)
概述
目前大多数先进驾驶辅助系统
(ADAS)
功能基本上是其自有的
独立系统
,
具有雷达
、
摄像头和超声波等最常用的传感器
。
随着
技术的不断向前发展
,
TI
发现
,
多个不同传感器输入的使用变
得越来越普遍
,
这些输入被组合在一起
,
帮助作出更加准确的
决策并识别危急情况
。
视觉
•
不同
ADAS
系统中的强劲发展趋势增加了对新型
、
高级半导
体组件的需求
•
数字信号通信取代模拟方案以提供更高的带宽和图像处理
速度
•
总体解决方案尺寸和功率耗散对于缩减摄像模块尺寸至关紧
要
•
降低线束的成本和重量并节约连接器的成本
• DSP
性能提升以运行多种更高性能的视觉算法
雷达
•
集成模拟前端
、
锁相环
(PLL)
和合成器以及射频
(RF)
组件
,
以缩减系统成本
、
功耗和板级空间
•
需要采用具有低抖动和低相位噪声的时钟
、
具有高达
38
GHz
频率的压控振荡器
(VCO)
、
具有
10 GHz+
频率的
PLL
及具有波形发生功能的合成器
,
以实现所需的雷达系统性能
•
采用低噪声
RF
电源以提升
/
实现雷达及模拟信号链路的性能
一般的
ADAS
需求
•
安全关键系统
(
例如自主刹车和转向
)
将需要符合
ISO
26262
认证
•
传感器融合
(
摄像头
、
雷达
、
超声波
)
以实现更高的系统性能
(
相比于独立系统
)
•
更低的功耗
•
汽车安全性评价
(NCAP
、
NHTSA)
、
政府强制性法令和消费
者的安全意识推动了
ADAS
市场的快速成长
德州仪器
(TI)
2015
年先进驾驶辅助系统
(ADAS)
指南
自适应巡航
控制
交叉交通
警报
后方碰
撞告警
盲点
探测
交通信号
识别
车道偏离
告警
环绕视图
环绕
视野
泊车
辅助
泊车
辅助
泊车辅
助
/
环
绕视图
紧急刹车
行人探测
碰撞避免
远程雷达
光探测与测距
(LIDAR)
摄像头
短程
/
中程雷达
超声波
应用
/
传感器类型 视频 红外
远程雷达
76~81 MHz
近程
/
中程雷达
24~26 / 76~81 GHz
超声波
48kHz
自适应前灯
(AFL)
X
夜视
(NV)
X X
自适应巡航控制
(AFC)
X X X
车道偏离告警
(LDW)
X
低速
ACC
、应 急 制 动 辅 助
(EBA)
、车 道 保 持 支 持
(LKS)
X X X
行人探测
X X X
盲点探测
(BSD)
、后 碰 撞 告
警
(RCW)
、变 道 辅 助
(LCA)
X X X X
泊车辅助
(PA)
X X X
交通信号识别
(TSR)
X
传感器融合
前置摄像头
泊车辅助
/
融合
雷达
用于传感器数据融合和安全相关决策的可扩展性能
可扩展性能
低功耗安全处理器
集成性能
可 扩 展( 从 后 视 到
3D
环视)
可扩展性能
针对
SRR
、
MRR
、
LRR
安全性
•
性能与功耗的最佳组合
(
以低于
3 W
的功
耗运行
5
种以上的
ADAS
应用
)
•
可扩展的单内核至多内核架构
(
具有
C6x
DSP
、
ADAS
加速器和
ARM
内核
)
• SafeTI
支持
(
从
QM
至
ASIL B
)
采用小型封
装以实现微型化
。
•
集成度
、
性能与功耗的最佳组合
(
适合于单摄
像头应用到复杂的多摄像头应用
)
•
可扩展的单核至多核架构
(
具有
C6x DSP
、
ADAS
加速器
、
ARM
、
视频及图形内核
)。
• POP
存储器和
MCU
集成以实现后置摄像头的小
型化
。
•
性能与功耗的最佳组合
(
以大约
1 W
的功
耗运行入门级雷达
,
而以低于
3 W
的功耗
运行高端雷达
)
•
可扩展的单内核至多内核架构
(
具有
C6x
DSP
、
FFT
加速器和
ARM
内核
)。
• SafeTI
支持
(
从
QM
至
ASIL B
)
无缝模拟前端
(AFE)
雷达接口
ADAS
嵌入式主处理器
DSP
、
ADAS
加速器和基于
ARM
的处理器
4 |
Camera-based systems
Overview
Ser-Des
Ser-Des
Ser-Des
德州仪器
(TI)
2015
年先进驾驶辅助系统
(ADAS)
指南
基于摄像头的系统
概述
基于摄像头的系统的使用范围包括诸如从后备摄像头和环视系
统等先进驾驶辅助系统
(ADAS)
,
到驾驶员瞌睡告警
、
车道偏离
告警和碰撞避免
。
对来自
CMOS
摄像头传感器的图像进行处理
并呈现给驾驶者或用于机器视觉
。
摄像头的复杂性和数量视具
体应用而有所不同
。
设计考虑因素
LVDS
接口用于通过高速串行连接将大量的数据传输至一个外
部位置
(
如荧光屏
),
或者从视频信号源
(
数字摄像头芯片
)
传送
数据
。
通用的微控制器
(
μ
C)
负责处理系统控制功能以及与车内其他
模块的通信
。
核心数字功能部件为
DSP
,
其用于处理来自数字输
入信号源
(
例如
:
CMOS
摄像机
)
的数据
。
根据性能要求的不同
,
会需要显示屏的简单驱动乃至用于诸如图形识别的复杂数字算
法
。
基础模拟头摄像模块
基础模拟摄像头模块用于后备摄像头和环视系统
。
多摄像头模块
具有多个智能摄像头的摄像系统不仅能够提供环视功能
,
而且
还能处理用于告警和为驾驶员提供额外信息的视频数据
。
智能摄像头模块
智能型摄像模块应用于更加先进的后备摄像头及泊车辅助系
统
。
安全
MCU
提 供了一 种 基 于
ARM Cortex-R4F
的解决方案
,
并经
认证适合在那些需要实现
ISO26262 ASIL-D
安全等级的系统中
使用
。
而且
,
这些
MCU
还 提 供了集 成 型浮点
、
12
位
ADC
、
CAN
和
FlexRay
接口
。
Hercules
TM
安全
MCU
还可被用来执行标量
和矢量控制技术并支持众多的性能要求
。
前置摄像头模块
对于那些需要进行大量用于机器视觉的数据处理的应用
,
摄像
模块还内置了功能强大的
DSP
以处理视频数据
。
具体实例包括
车道偏离告警
、
自适应前灯
、
交通信号识别和行人
/
目标探测
。
另
一种用途将是盲点探测和驾驶者瞌睡告警
。
视觉传感器
SOC
(
CMOS
或
CCD
)
通信
CAN / LIN
视频放大器
LDO
高电压
DC / DC
转换器
电池
LDO
DSP
或
MPU
视觉传感器
SOC
环境光传感器
MCU
CAN
LDO
电池
比较器
/
放大器
DC / DC
转换器
DC / DC
转换器
逻辑器件、
DSP
或
MPU
CAN
MCU
电池
比较器
/
放大器
视觉传感
器
SOC
MCU
LDO
LDO
串化器
-
解串器
串化器
-
解串器
DC / DC
转换器
DC / DC
转换器
DC / DC
转换器
逻辑器件、
DSP
或
MPU
视觉传感器
SOC
(
CMOS
或
CCD
)
LDO
DC / DC
转换器
DC / DC
转换器
电池选项
5 V
选项
串化器
-
解串器
MCU
串化器
-
解串器
Texas Instruments Advanced Driver Assistance Systems (ADAS) Guide 2015 | 5
Camera-based systems
TDAx ADAS SoC
TDA2x system-on-chip (SoCs) family
Overview
TI’sTDA2xsystem-on-chips(SoCs)isahighlyoptimizedand
scalable device family designed to meet the requirements
of leading advanced driver assistance systems (ADAS). The
TDA2x family empowers broad ADAS applications in today’s
automobiles by integrating an optimal mix of performance,
low power and ADAS vision-analytics processing that aims
to facilitate a more autonomous and collision-free driving
experience.
The TDA2x SoC makes possible sophisticated embedded
vision technology, providing the industry’s broadest range of
ADAS applications such as front camera, park assist, surround
view and sensor fusion on a single architecture. Front-camera
applications include high-beam assist, lane-keep assist,
adaptive cruise control, traffic-sign recognition, pedestrian/
objectdetectionandcollisionavoidance.Park-assist
applications include intelligent 2-D and 3-D surround view and
rear-collision warning and detection. The TDA2x SoC is also
capable of handling the fusion of radar and camera sensor
data, allowing for a more robust ADAS decision-
making process.
TDA2x architecture
The TDA2x SoC incorporates a heterogeneous, scal-
able architecture that includes a mix of TI’s fixed- and
floating-pointTMS320C66xdigitalsignalprocessor(DSP)
generationcores,VisionAccelerationPac,ARMCortex-A15
MPCoreanddualCortex-M4processors.Theintegration
of video for decoding multiple video streams over Ethernet
audio-video bridging (AVB) networks, along with graph-
ics accelerators for rendering virtual views, allows for a
3-D viewing experience. And the TDA2x SoC integrates a
host of peripherals, including multicamera interfaces (both
parallel and serial) for LVDS-based surround-view systems,
displays,CANandGigabitEthernetAVB.
Specifically, vision-oriented applications are partitioned into
low-, middle- and high-level processing. With the TDA2x,
TI has efficiently mapped out the ARM general-purpose
processing cores to manage core control processing.
Mid- to high-level processing is performed by one or more
DSPcoresoptimizedforreal-timefunctionssuchasobject
detection, and low- to mid-level processing is handled by
theVisionAccelerationPac.TheVisionAccelerationPac
was specifically designed to offload the processing of
visionalgorithmsfromtheTDA2xDSPandARMcores,
yielding the best performance for low- to mid-level vision
processing at the lowest-power footprint.
ARM
DSP
EVE
General-Purpose
System Control
Specialized
Vector Processing
High-Bandwidth
Processing
•VisionaccelerationPac(EVE)
- Vector processing
- Highest data bandwidth
•DSP
- Pipelined processing
- General purpose
•ARM
- System control
- High-level postprocessing
Heterogenous SoC concept for the highest processing
performance and power efficiency
德州仪器
(TI)
2015
年先进驾驶辅助系统
(ADAS)
指南
TDA2x
片上系统
(SoC)
系列
概述
TI
的
TDA2x
片上系统
(SoC)
是一款高度优化的可扩展器件系列
,
设计用于满足主要先进驾驶辅助系统
(ADAS)
的需要
。
通过将
性能
、
低功耗和目的在于促进更加自主和无碰撞的驾驶体 验的
ADAS
视觉分析处理最佳地融合在一起
,
TDA2x
系列实现了目前
汽车内的众多
ADAS
应用
。
TDA2x SoC
使精密嵌入式视觉技术成为可能
,
从而提供业内最
广泛的
ADAS
应用
,
诸如前视摄像头
、
泊车辅助
、
环视和单一架
构上的传感器融合
。
前视摄像头应用包括远光灯辅助
、
车道保持
辅助
、
自适应巡航控制
、
交通信号识别
、
行人
/
物体检测和碰撞避
免
。
泊车辅助应用包括智能
2D
和
3D
环视
,
以及后部碰撞告警和
检测
。
TDA2x SoC
还能够处理雷达和摄像头传感器数据的融合
,
从而实现更加健全的
ADAS
决策过程
。
TDA2x
架构
TDA2x SoC
包含一个异构
、
可扩展的架构
。
此架构包括一个
TI
定
点和浮点
TMS320C66x
数字信号处理器
(DSP)
生成内核
、
视觉
AccelerationPac
、
ARM Cortex-A15 MPCore
和双
Cortex-M4
处
理器的组合
。
面向以太网音频
-
视频桥接
(AVB)
网络上多视频流
解码的视频集成
,
连同渲染视野的图形加速器
,
可实现
3D
观察体
验
。
TDA2x SoC
还 集 成了一 个 外 设 主 机
,
其中包括面向基于低压
差分信令
(LVDS)
的环视系统
、
显示
、
CAN
和千兆以太网
AVB
的
多摄像头接口
(
包括并行和串行接口
)。
特别是
,
面向视觉的应用被分开进行低级
、
中级
、
高级处理
。
借助
TDA2x
,
TI
已经设计出高效的
ARM
专用处理内核
,
旨在管理内核
控制处理
。
中级到高级处理由一个或数个针对物体检测等实时功能进行优
化的
DSP
内核执行
,
而低级到中级处理由
Vision AccelerationPac
完成
。
Vision AccelerationPac
曾专门设计用于减轻
TDA2x DSP
和
ARM
内核的视觉算法处理压力
,
从而用最低能耗占用产生最
佳低级到中级处理性能
。
基于摄像头的系统
TDAx ADAS SoC
面向最高处理性能和能效的异构
SoC
概念
• Vision AccelerationPac (EVE)
―
矢量处理
―
-
最高数据带宽
• DSP
―
流水线处理
―
多用途
• ARM
―
系统控制
―
-
高级后续处理
通用
系统控制
专用用途
矢量处理
高带宽处理
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