高级驾驶辅助系统ADAS核心设计攻略

EverythingForEngineers一周回顾系列白皮书之高级驾驶辅助系统ADAS核心设计攻略2前言高级驾驶辅助系统是利用安装在车上的各式各样传感器，在汽车行驶过程中随时来感应周围的环境，收集数据，进行静态、动态物体的辨识、侦测与追踪，并结合导航仪地图数据，进行系统的运算与分析，从而预先让驾驶者察觉到可能发生的危险，有效增加汽车驾驶的舒适性和安全性。近年来ADAS市场增长迅速，原来这类系统局限于高端市场，而现在正在进入中端市场，与此同时，许多低技术应用在入门级乘用车领域更加常见，经过改进的新型传感器技术也在为系统布署创造新的机会与策略。为帮助到更多从事汽车ADAS领域的工程师朋友，电子发烧友网特别策划一周回顾系列白皮书之《高级驾驶辅助系统ADAS核心设计攻略》，以期在工程师设计开发中提供高效的参考价值。EverythingForEngineers高级驾驶员辅助系统（ADAS）设计6TIDA-00151用于停车辅助或盲点检测系统的汽车类超声波传感器接口9TIDA-00162用于汽车应用的环视解决方案10高级驾驶员辅助系统(ADAS)解决方案1477GHz雷达系统参考设计15MPC567xK面向ADAS应用的Qorivva32位MCU16MPC5561面向高级驾驶员辅助应用的Qorivva32位MCU17MC33905带高速CAN和LIN的第二代系统基础芯片18MR2001多通道77GHz雷达收发器芯片组19高级驾驶员辅助系统（ADAS）视觉解决方案20ADSP-BF606BLACKFIN双核处理器，适合高性能数字信号处理应用21ADV728010位、4倍过采样SDTV视频解码器22ADV7125：330MHz、三通道、8位高速视频DAC23AD725RGB转NTSCPAL编码器24ADA4851-1低成本、高速、轨到轨输出运算放大器24ADT7311汽车应用高精度数字SPI温度传感器26高级汽车环视辅助驾驶系统（ADAS）方案30三大ADAS检测系统解决方案简述35高级驾驶监测车载系统电路设计38采用ADAS3023同步数据采集系统电路设计42汽车油量监测报警器电路设计46汽车智能驾驶辅助系统数据发送与接收电路设计49汽车传感器之信号处理电路设计52汽车辅助系统CAN总线接口电路设计38采用ADAS3023同步数据采集系统电路设计42汽车油量监测报警器电路设计46汽车智能驾驶辅助系统数据发送与接收电路设计49汽车传感器之信号处理电路设计52汽车辅助系统CAN总线接口电路设计56电源电路设计58无线接收接口电路设计64基于ADAS嵌入式导航仪电路设计68USB接口电路电路图精华飞思卡尔世强瑞萨EverythingForEngineers高级驾驶员辅助系统（ADAS）设计简介车用视觉控制系统处理来自数码摄像机、激光器、雷达和其它感应器等来源的数据信息，以便执行诸如路线起程提示、瞌睡感应或停车辅助之类的任务。处理过的信息会显示在显示屏上或通过声音警告信号广播出来。设计框图：电源管理：电源与12V或24V的网板相连接，上/下调节电压以适用于DSP、uC、存储器和IC及其它功能，例如步进电机、通信接口、显示偏差和背景。当尝试小型、低成本且高效的设计时，由于需要多个不同的电源轨，因此电源设计就成了一项关键任务。具有低静态电流的线性稳压器有助于在待机操作模式（关闭点火）过程中减少电池漏电流，是与电池直连的器件的负载突降电压容限，需要低压降并追踪低电池曲轴操作。除了提供增强的转换效率，开关电源还为EMI改进提供了开关FET的转换率控制、跳频、用于衰减峰值光谱能量的扩频或三角测量法、低Iq、用于电源定序和浪涌电流限制的软启动、用于多个SMPS稳压器以减少输入纹波电流并降低输入电容的相控开关、用于较小组件的较高开关频率（L和C的）和用于欠压指示的SVS功能TIEverythingForEngineers通信接口允许汽车独立电子模块、信息娱乐系统的远程子模块以及USB存储器或视频源等外部器件相互间的数据交换。高速CAN（速率高达1Mbps，ISO119898）是一款双线容错差动总线。它具有宽输入共模范围和差动信号技术，充当互连车内各个电子模块的主要汽车总线类型。LIN支持低速（高达20kbps）单总线有线网络，主要用于与信息娱乐系统的远程子功能进行通信。LVDS接口用于通过高速串行连接将大量数据传输至视频屏幕或视频源（数码摄像机芯片）。显示：某些车用视觉系统具有显示支持功能，例如停车辅助。根据显示类型的不同，用于显示偏差的电源解决方案需要放置在LED或CCVF驱动器顶部以进行背光控制。视频信息可以直接从uC中或通过LVDS接口发送，具体取决于显示内容的大小。微处理器：通用uC处理系统控制功能以及与其它车内模块的通信。核心数字功能是DSP，它负责处理来自数字输入源（例如CCD摄象机）的数据。可能需要简单的屏幕驱动到复杂的数字算法（例如模式识别），具体取决于所需的性能。MCU还需要足够高的性能速度才能实时地为步进电机提供服务。EverythingForEngineers一周回顾系列白皮书之高级驾驶辅助系统ADAS核心设计攻略7EverythingForEngineers一周回顾系列白皮书之高级驾驶辅助系统ADAS核心设计攻略9EverythingForEngineers一周回顾系列白皮书之高级驾驶辅助系统ADAS核心设计攻略11高级驾驶员辅助系统(ADAS)解决方案高级驾驶员辅助系统（ADAS）能够在复杂的车辆操控过程中为驾驶员提供辅助和补充，并在未来最终实现无人驾驶。ADAS提供的功能包括自适应巡航控制、盲点监测、车道偏离警告、夜视、车道保持辅助和碰撞警告系统，具有自动转向和制动干预功能。预测式ADAS可部分控制车辆的移动，预防事故发生。这些自动安全功能为今后的自主驾驶汽车铺平了道路。从当今的安全辅助车辆，到未来的自主驾驶汽车，飞思卡尔凭借在汽车、MCU、模拟和传感器，以及数字网络产品组合等领域的专业技术，推动全球最具创新性的ADAS解决方案的发展。高级驾驶员辅助系统应用组成高级驾驶员辅助系统（ADAS）之基础型后视摄像头后视摄像头系统可以帮助驾驶员发现车后的物体或人员，以便在确保安全的情况下倒车并顺利停车入位。高级系统中部署100万像素的高动态范围（HDR）摄像头，并通过非屏蔽双绞线实现高性价比的高速以太网连接和视频压缩。其他系统要求包括适当的物理层接口和电源。高度集成的QorivvaMPC5604E32位MCU采用PowerArchitecture®技术，能够处理视频流化和摄像头控制，将所需的通信带宽降低至100Mbps以下。MPC5604EMCU采用低延迟视频压缩和智能带宽管理来提高图像质量。MPC5604EMCU支持与以太网AVB兼容的IEEE®802.1AS精确时间协议（PTP），可实现摄像头曝光的精确同步。飞思卡尔EverythingForEngineers基础型后视摄像头结构框图目标应用：带有紧急刹车的倒车保护、盲点侦测、十字路口管理、行人侦测、环视泊车辅助系统高级驾驶员辅助系统（ADAS）之智能后视摄像头智能后视摄像头可在本地对视频内容进行分析，以实现物体与行人侦测。此外，它们还支持全面的本地图像处理及图形叠加创建。它们能够测量物体距离，并触发制动干预。这种功能可以帮助驾驶员安全倒车，方便他们停入车位。飞思卡尔解决方案具有高集成度和低功耗的特点，支持开发极小规格的摄像头模块。智能后视摄像头与简易型模拟摄像头使用相同的接口，提供了一种极具吸引力的升级换代途径。智能后视摄像头结构框图目标应用：碰撞警告、行人侦测、智能后视摄像头系统EverythingForEngineers高级驾驶员辅助系统（ADAS）之前视摄像头高级驾驶员辅助系统中的摄像头系统可以分析视频内容，以便提供车道偏离警告（LDW）、自动车道保持辅助（LKA）、远光灯/近光灯控制和交通标志识别（TSR）。在前视黑白摄像头中，图像传感器会向配备DSP扩展的双核MCU提供传入视频帧，以进行图像处理。其他系统要求包括提供适当的物理通信接口、电源、可选的DRAM以及可降低系统成本的嵌入式闪存。前视摄像头结构框图目标应用：前视摄像头模块、大灯辅助（HLA）、车道偏离警告（LDW）、车道保持辅助（LKA）、交通标志识别（TSR）高级驾驶员辅助系统（ADAS）之环视泊车辅助系统多摄像头环视泊车辅助系统可以采集车辆四周的图像，并以虚拟俯视图的形式在屏幕上显示。视角会根据行车轨迹而动态移动，提供车辆四周360度的画面。高级系统通常采用LVDS或快速以太网等经济高效型链路，部署4到5个高动态范围（HDR）100万像素摄像头。可以使用视频压缩来减少所需的通信带宽并降低布线要求（例如，可以使用非屏蔽双绞线或同轴电缆）。EverythingForEngineers环视泊车辅助系统框图目标应用：盲点侦测、十字路口管理、泊车辅助、环视泊车辅助系统高级驾驶员辅助系统（ADAS）77GHz雷达系统77GHz雷达系统支持带有或不带自动转向与制动干预功能的自适应巡航控制、防撞保护和碰撞警告系统。在碰撞警告系统中，雷达芯片组可以检测和跟踪目标，根据前方交通状况自动调整车辆的速度并控制与前车的距离，在即将发生碰撞时向驾驶员发出警告并启动紧急制动干预。77GHz雷达系统框图目标应用：自适应巡航控制（ACC）、盲点侦测（BSD）、紧急制动、前方碰撞警告（FCW）、间距警报、事故减轻与制动辅助、防撞侦测、后方碰撞保护（RCP）、停止和行驶.EverythingForEngineers雷达系统支持带有或不带自动转向与制动干预功能的自适应巡航控制、防撞保护和碰撞警告系统。在碰撞警告系统中，雷达芯片组可以检测和跟踪目标，根据前方交通状况自动调整车辆的速度并控制与前车的距离，在即将发生碰撞时向驾驶员发出警告并启动紧急制动干预。飞思卡尔的高性能多核Qorivva32位MCU整合了飞思卡尔77G