作者：Joe Triggs and Derek Burke

攝像頭系統和攝像頭鏈接技術正被部署在越來越多的車輛應用中，以協助駕駛員并增強駕駛體驗。采用單個攝像頭的傳統后視攝像頭（RVC）系統正在被具有4個或更多攝像頭的環視系統（SVS）所取代，這些攝像頭可提供車輛的360°視角。行車記錄儀、盲點監控、夜視、路標識別、車道偏離監視器、自適應巡航控制、緊急制動和低速防撞系統都有助于減輕駕駛員的負擔。為了增強駕駛體驗，還引入了攝像頭，用于駕駛員生命體征監測、乘員檢測和人機接口 （HMI） 的手勢識別等各種應用。攝像頭系統的發展甚至允許汽車制造商通過替換后視鏡等傳統功能來重新構想車輛輪廓。

列出的許多不同的攝像頭應用都起源于標準清晰度（SD）RVC系統，這些系統仍然在當今許多車輛中具有特色。十多年來，SD攝像頭系統一直在汽車應用中常規部署，根據立法要求和客戶期望，從高檔汽車擴展到更廣泛的車輛系列。標清視頻解決方案為汽車原始設備制造商提供了許多寶貴的優勢：由于消費電視行業多年來成熟的技術成熟，風險低，低帶寬需求導致能夠使用廉價電纜和連接器，同時保持受控的發射，以及一系列成熟的視頻編碼器和解碼器，可對潛在的不穩定視頻輸入進行經過驗證的處理。

如今，超高清（UHD）顯示器在消費類設備中的普及推動了所有類型的車輛對更大、更高清顯示器的需求。雖然標清視頻解決方案在較小的顯示器上可能看起來令人滿意，但今天的消費者很容易在較大的顯示器上察覺到它的缺點（例如，由于標清視頻帶寬有限而導致的高頻細節缺失，或者在調制信號中將亮度和色度信號彼此分離時引入交叉色彩偽影）。大尺寸顯示器的趨勢導致汽車原始設備制造商面臨將其其余攝像頭架構升級到高清的挑戰。解決這一挑戰的一個關鍵組成部分是選擇將圖像數據從相機傳輸到接收單元（例如ECU或顯示器）的相機鏈路技術。

為應用選擇新的相機鏈路技術時，第一個用例特征是所需的帶寬。攝像系統在帶寬要求方面范圍很廣。使用標清視頻分辨率的傳統 RVC 系統需要低帶寬（例如 6 MHz）。SVM 系統通常在低速下使用，使用低刷新率（例如 30 Hz）來最大化曝光，這可能會限制所需的帶寬。后視鏡更換系統在車輛的整個工作速度范圍內運行，使用更高的刷新率（例如，60 Hz或更高）來最大限度地減少延遲，這需要增加帶寬。用于自動駕駛應用的前置攝像頭需要超高分辨率（例如，18+ MPixel），因此具有非常高的帶寬要求。許多攝像頭鏈路技術可以提供廣泛的帶寬能力——它們的選擇受到攝像頭系統和整個車輛的多個方面的影響，并可能影響這些方面。

圖像質量

相機鏈接技術實現的圖像質量是架構設計中的關鍵因素。通過無法提供足夠帶寬的相機鏈路技術發送視頻數據可能會導致圖像完整性丟失或圖像完全丟失。相機鏈接技術引起的圖像退化可以通過測量圖像清晰度和動態范圍等因素來評估。

電纜屬性

現代車輛的完整電纜組件或線束是其最復雜、最重且最難安裝的組件之一。由于普通汽車的布線遠遠超過一公里，因此線束需要認真考慮。首先，具有更高帶寬要求的應用（例如，用于自動駕駛汽車的超高分辨率前置攝像頭）需要高質量、重型電纜。近年來，電纜重量已成為越來越受到嚴格審查的話題，因為人們的重點是使汽車更輕、更高效，以增加內燃機汽車和電動汽車的續航里程。對于涉及通過車輛的復雜布線的應用，電纜支撐的彎曲半徑可能很重要。對于攝像機位于鉸鏈主體部件中的應用（例如，SVM 系統的門或 RVC 和 SVM 系統的行李箱蓋），電纜在打開和關閉循環中的堅固性至關重要。對于電纜可能暴露在惡劣環境中的應用，可能需要防水性。

無論選擇哪種攝像頭鏈接技術和電纜類型，每一厘米的電纜都有成本，當線束的所有成本都經過整理時，它可能導致線束成為車輛最昂貴的三個元素之一。

傳統的標清視頻解決方案由于其低帶寬需求，便于使用極具成本效益的光纜。在許多情況下，非屏蔽雙絞線（UTP）電纜（類似于通常用于CAN等低速控制鏈路的電纜）用于標清視頻解決方案。

連接

線束及其連接模塊的另一個關鍵元件是電連接器。除了將線束連接到控制模塊、傳感器或電機外，連接器還用于連接線束內同一電纜的不同部分（直插式連接器）。直插式連接器廣泛用于汽車行業，以簡化線束的結構、安裝和可維護性。例如，使用非常靠近攝像頭的直列式連接器意味著，如果攝像頭損壞，可以更換攝像頭，而不會對車輛線束的其余部分造成重大干擾。

連接器選擇與上述電纜選擇一樣，可以決定相機系統的總體成本。高分辨率系統通常需要支持更高帶寬的連接器，因此價格更高。

其他連接器注意事項包括連接器在PCB和ECU表面上的封裝，連接器是否必須密封或未密封，以及是否需要顏色編碼/鍵控。

傳統的標清視頻解決方案有助于在攝像機和ECU或主機（HU）上使用經濟高效的連接器解決方案。例如，SD視頻RVC系統的視頻信號通常與多針連接器上的其他信號（例如，控制網絡和所需的電源信號）一起路由到ECU或HU;數字鏈路通常需要專用連接器，這會給ECU帶來PCB和封裝限制。

車輛架構

所涉及的車輛的架構會對選擇合適的攝像頭鏈接技術產生多種影響。標準車輛的電纜長度通常可達幾米，隨著消費者傾向于更大的運動型多功能車，電纜長度正在增加。一些車輛架構具有額外的功能，可能會帶來新的電纜長度挑戰，例如拖車倒車輔助以支持拖車的倒車和操縱。商用車是攝像頭系統將電纜拉伸到最大長度的另一個架構挑戰。大多數攝像頭鏈路技術可以支持這些車輛架構和功能中的任何一種，但有些可能需要額外的模塊，如中繼器或轉發器來支持長電纜長度。

電磁兼容

電纜解決方案的電磁輻射和抗擾度魯棒性是攝像頭鏈路技術選擇過程中的另一個關鍵因素，因為電纜可能成為車輛內的天線，從而產生有害結果。車輛中電氣和電子系統的激增導致越來越依賴以兼容方式共存的此類系統。當一個系統（例如，RVC 系統）影響或受另一個系統（例如，電動汽車牽引電機或電動座椅機構）的影響時，這是不可接受的。為此，在選擇鏈接技術解決方案之前考慮其排放和抗擾度性能至關重要。

為了確保內部或外部侵略者不會干擾車輛中的系統，汽車制造商將根據其特定的EMC標準測試所有系統。這些測試首先在系統級別（例如，后視攝像頭或環視系統）完成。這種測試昂貴、耗時且具有挑戰性，但可確保每個模塊在集成到車輛之前都具有高水平的魯棒性。一旦成功完成系統級測試，汽車制造商還必須通過測試系統在受到高功率輻射信號（輻射抗擾度）轟擊時的運行能力來驗證車輛中的系統運行和性能。制造商還將測量車輛中所有天線（例如，FM，GPS，蜂窩，Wi-Fi等）的接收頻段，以確保不存在干擾信號。在車輛級別解決EMC問題可能既昂貴又耗時。

其他要求

除了已經概述的要求外，還有無數其他要求指導相機鏈路技術的選擇，例如控制通道可用性、像素精度和ASIL等級。

總結

在設計相機系統時，相機鏈接技術的選擇受到多種因素的影響。攝像頭鏈接技術的選擇也會影響其集成的車輛的幾個方面。基于標清視頻技術構建的傳統RVC系統為汽車OEM提供了一種極其可靠且經濟高效的車內視頻傳輸方法。然而，近年來，消費趨勢已經出現，使得標清視頻系統在大型顯示器上越來越難以接受。立法發展和消費者的期望也結合在一起，繼續增加每輛新車的攝像頭數量。

這些趨勢和發展為當今汽車攝像頭系統中使用的幾種攝像頭鏈接技術的出現提供了背景。今天的攝像機鏈路技術仍然從傳統標清RVC系統中經過驗證的標清視頻技術（例如CVBS），到高清模擬鏈路技術，再到高清數字鏈路技術。

圖2.C2B 體系結構概述。

標清視頻技術只能支持低帶寬應用，但反過來需要非常經濟高效的電纜和連接器。數字鏈路技術支持高帶寬應用，并提供像素精度等優勢，但通常需要更昂貴的電纜和連接器。高清模擬鏈路技術在上述兩種解決方案之間提供了折衷方案 — 通過經濟高效的電纜和連接器提供高清視頻。

C2B?就是這樣一種高清模擬鏈路技術，它使用經濟高效的電纜和連接器為汽車原始設備制造商和一級供應商提供了對符合EMC標準的高清視頻的有吸引力的支持。

C2B 汽車攝像頭鏈路技術

C2B是ADI公司推向市場的高清模擬視頻傳輸技術。

從一開始就設計為汽車攝像頭鏈接技術，C2B 支持以高達 2 MPixel （1920 × 1080） 的分辨率將高清視頻從發射器傳輸到接收器。C2B 旨在利用傳統上用于標清視頻系統的 UTP 電纜和連接器的最大帶寬容量。C語言的創新均衡器架構2B 允許支持長達 30 m 的電纜，而無需重新傳輸。確保 C2B滿足所有汽車要求，具有針對EMC的多項優化（優化的信號結構、抗混疊濾波器、頻譜整形濾波器），并受益于ADI公司作為汽車供應商的可靠聲譽。

C2B 具有一個控制通道，可以處理高達 400 kHz 的 I 2 C 信號、多達 4 個 GPIO 信號和來自攝像頭模塊的中斷信號的傳輸。這有利于系統架構，不僅包括本地配置（攝像頭模塊中的微控制器單元（MCU）和ECU/HUU中的MCU），還包括遠程配置（ECU/HU中的MCU配置攝像頭模塊）。四個 GPIO 用于在 C 之間傳輸靜態信號2B 鏈接。提供兩個中斷信號以允許 C2B 變送器將狀態信息傳送給 C2B 接收器。C2B 對控制通道數據應用 CRC 檢查，并在出現問題時自動啟動重新傳輸。

C2B 支持汽車客戶的增值功能，例如電纜診斷（有關電纜對電池短路和對地短路事件的信息收集）和幀計數收集、生成、解碼和傳輸，以深入了解傳輸數據的完整性。

專為汽車應用定義和設計，C2B 采用多個模塊來確保低成本 UTP 電纜和低成本非屏蔽連接器的 EMC 合規性。其中包括阻抗不匹配的回聲消除、寬帶共模抑制（使用 UTP 電纜時很重要）和輸出信號的頻譜整形以減少輻射。C2B 經過測試并符合國際設備級 EMC 標準和國際系統級 EMC 標準（CISPR 25 5 類 [輻射]、ISO 11452-2/ISO 11452-4/ISO 11452-9、ISO 7637-3 [抗擾度]、ISO 10605 [ESD]）。

圖3.數字鏈路與 C 的視頻幀捕獲比較2B 鏈接。

圖4.數字鏈路與 C 的視頻幀捕獲比較2B 鏈接。

這些功能使 C2B 對于兩種類型的汽車制造商來說，這是一個有吸引力的解決方案：那些仍在使用SD相機解決方案并尋求低風險升級路徑的汽車制造商，以及那些已經轉向基于數字鏈路技術的相機解決方案并正在尋求從高清模擬鏈路技術降低成本的汽車制造商。

C 中的應用程序空間2與后視攝像頭、環視攝像頭系統、電子后視鏡和乘員監控系統等其他技術相比，B具有顯著的系統成本優勢。獨立驗證的 C 語言的視覺無損特性2B可以提供與數字鏈路技術類似的高清性能，同時節省大量系統級成本。

結論

C2B為汽車制造商提供了一個引人注目的鏈路技術解決方案，可用于促進將現有的SD攝像機解決方案升級到高清，或者促進使用數字鏈路技術的系統遷移，以降低系統成本。關于 C 的信息2B技術和可用于汽車應用的產品可在 analog.com/c2b 或聯系您當地的ADI公司銷售辦事處找到。用于 C 語言的評估板2B 發射器 （ADV7992） 和 C2ADI公司提供B接收器（ADV7382/ADV7383），以加速技術研究和系統原型設計。在系統原型設計期間，C2B變送器評估板可用作C2B源如果開發接收器，而C源2B 接收器評估板可用作 C2B 下沉，如果開發相機。

審核編輯：郭婷