一种CMS电子后视镜视频传输的实现方案

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电子后视镜（Camera Monitor Systems, CMS）是由摄像机与监视器组成的系统，在规定视野内需要看清车辆后方、侧方视野，是一种新型间接视野装置，新版GB15084标准称之为“摄像机-监视器系统（camera-monitor system）”，简称CMS。电子后视镜的优点是消除了传统光学后视镜受限于镜面曲率、形状、大小角度等因素造成的视野限制，视野盲区相对小很多，整个视野更加宽阔，这样一来，驾驶员可以看到更多的细节，提升行驶过程中的安全性。

随着车企对汽车智能化的越来越多的技术创新，以及视频图像处理系统在图像处理速度、集成度和稳定性的技术提升，CMS在新能源汽车上的应用正在大力的开展研发，以便提升汽车的视觉性能。

CMS与行程记录仪的区别

相似之处：都能实时显示汽车行驶过程中的周围环境，即图像显示。
差异：MCS对实时性要求极高。只有保证实时特性，才能确保安全监测周围行人、同/逆方向行驶汽车、静止/运动物体等。
《道路车辆-摄像机监控系统的人体工程学和性能方面-要求和测试程序》（ISO 16505－2019）中规定CMS的延时应足够短，以便几乎同时渲染场景，在（22±5）℃的室温下，延时应小于200ms。联合国R046关于轮式车辆安装及/或用在轮式车辆上的装备及零部件采用统一的技术法规，以及满足这些法规认证相互认可的条件。

CMS 延时与行驶距离关系 

如上图数据，当一辆以极低速度行驶的汽车与另一辆以120 km/h（即0.0333 m/s）的速度行驶、对应延时200 ms的汽车相对而行时，它们之间的距离差为6.66米。因此，当汽车驶入高速公路主道时必须充分考虑并预留足够的安全距离，以确保行车安全。  

车辆驶入高速公路的预留安全距离

如上图，当汽车由低速道路行驶至高速公路时，由于各个车道的速度不同，CMS延时所产生的距离差也各不相同。如下图所示，因此，在驾驶车辆时需要判断并应对不同车道高速行驶车辆的车速和CMS延时对应的距离差异。

电子后视镜电路结构

CMS电子基于ARM嵌入式系统、系统级芯片（System on Chip, SoC）、现场可编程逻辑门阵列（Field Programmable Gate Array, FPGA）等多种结构，由光学透镜组、CMOS图像传感器、ISP、Soc中央处理器、DDR3存储器、TF卡存储器、17.78 cm（7寸）薄膜晶体管（Thin Film Transistor, TFT）显示屏和控制器局域网（Controller Area Network, CAN）总线接口组成，
通过分析电子后视镜的电路结构可以得出系统的延时特性，以下具体分析硬件电路及软件控制所产生的系统延时：
1）图像传感器构成的延时：CMOS图像传感器通常情况下，输出接口有LVDS及Mipi等输出形式，从CMOS传感器角度评估为60 f/s，其对应延时为1/60=16.66 ms，电子后视镜CMS的初始延时为固定值。2）17.78 cm（7寸）TFT显示屏构成的延时：Soc中央处理器通过LVDS输出接口将图像信息传送到17.78 cm（7寸）TFT显示屏，帧率为60 f/s，对应延时为1/60=16.66 ms，CMS的最后一环节延时为固定值。
3）SoC中央处理器构成的延时：电子后视镜CMS与行车记录仪在功能上有相同之处。行车记录仪配置一个摄像的镜头，在汽车行驶的过程中，通过镜头拍摄视频信息传送到主机内部，保存到视频存储器或者TF存储卡，通过行车记录仪可以查看记录的视频，或者通过手机、平板设备或电脑读取保存的视频信息已经得到广泛应用，行车记录仪产品型号众多，技术相对比较成熟。
CMS相应有国际标准ISO 16505、联合国R046标准和中国标准的详细的技术要求，对应有亮度调节和对比度复现、灰度等级复现、色彩还原、弥散、光晕和眩光、点光源、几何畸变、闪烁、帧率、系统延时、平均放大倍数、分辨率、放大倍数纵横比、景深等等技术参数。

主控视频传送解决方案框图

上图是基于A1000的一款电子后视镜CMS方案视频传输架构框图，其中使用到的LT8618SXB与LT6911C为龙迅半导体推出的视频桥接芯片，均有支持车规AEC-Q100的规格。

A1000介绍

黑芝麻ISP芯片华山二号A1000为车规级高性能自动驾驶芯片，算力高达58 TOPS(INT 8)，完美适配L2+/L3级自动驾驶

LT8618SXB介绍

LT8618SX是龙迅半导体基于ClearEdgeTM技术的低功耗HDMI发射机。它支持24位色深HDMI 1.4（高清多媒体接口）规范。它们与Lontium的第一代HDMI发射机LT8618EX完全向后兼容，还与SiI9030和ANX9030发射器引脚兼容。
LT8618SX是专为高清数码相机、高清数码摄像机、HD-PMP/MP4播放器、手机等设计的高性能、低功耗部件。正常工作功率小于100mA，播放24位1080P内容，待机功率小于2mA。

特性

RGB Input 

 Support 24-bit RGB，YUV and BT656/BT601/ BT1120 

Input 

 Support both SDR and DDR Data Sampling 
 Programmable Rising/Falling Edge Clock Input 
 Support up to 148.5MHz DDR or 297MHz SDR Clock 

Input 

 Support both 1.8V and 3.3V Input Voltage Level 
 HDMI Transmitter 
 Compliant with HDMI1.4 and HDCP1.4 
 Resolution Up to 4K 30Hz 
 Programmable output swing and pre-emphasis 
 Fully hardware-controlled or optional softwarecontrolled HDCP operations 
 Pre-programmed HDCP key sets or external EEPROM stored key sets 
 Integrated CEC controller 
 Integrated EDID shadow RAM and embedded EDID 
 5V tolerance DDC/HPD I/Os  

Miscellaneous 

 1.8V and 3.3V Power Supply 
 Support 100KHz and 400KHz I2C slave 
 Support up to 8-channel Audio Input 
 Temperature Range: -40°C ~ +85°C 
 Pin compatible with SiI9030，ANX9030 and CAT6612 
 Packaged in QFP80 12mm x 12mm and QFN64 9mm x 9mm 

应用

 DVD, BD 
 Car Video Recorder 
 PTV Box 
 HD Source

LT6911C介绍

LT6911C是一款高性能HDMI1.4至MIPI®DSI/CSI/LVDS芯片，适用于VR/智能手机/显示器应用。
对于MIPI®DSI/CSI输出，LT6911C具有可配置的单端口或双端口MIPI®DSI/CSI，具有1个高速时钟通道和1~4个高速数据通道，最大工作速率为1.5Gbps/通道，可支持高达12Gbps的总带宽。LT6911C支持突发模式DSI视频数据传输，还支持灵活的视频数据映射路径。对于LVDS输出，LT6911C可以配置为单端口或双端口。对于2D视频流，可以将同一视频流映射到两个分离的面板，对于3D视频格式，可以将左侧数据发送到一个面板，将右侧数据发送到另一个面板。

特性：

HDMI1.4 Receiver

 Compliant with the HDMI 1.4 specification with TMDS data rates up to 3.4Gbps per channel
 Support HDCP 1.4
 Adaptive receiver Equalization for PCB, cable and connector losses

Single/Dual-Port MIPI® DSI/CSI Transmitter 

 Compliant with DCS1.02, D-PHY1.2& DSI1.02 &CSI-2 1.0
 1 Clock Lane, and 1~4 Configurable Data Lanes per port
 1/2 configurable port 
 80Mbps~1.5Gbps per data lane 
 Maximum 64pixels overlap for each half
 Both non-burst and burst video mode supported
 Support RGB666, Loosely RGB666, RGB888, 
    RGB565, 16-bit YCbCr4:2:2,20-bit YCbCr4:2:2,24-bit 
    YCbCr 4:2:2 Video Format
 Video stream copy mode for each port
 Side-by-side 3D support

Single/Dual-Port LVDS Transmitter

 Compatible with VESA and JEIDA standard 
 1/2 Configurable Port 
 1 clock lane and 4 configurable data lanes per port 
 Support Maximum Data Rate 1.2Gbps/lane
 Output Color Depth supports 6-bit and 8-bit 
 Video stream copy mode for each port
 Side-by-side 3D support

Miscellaneous 

 3.3V/1.2V Supply Power 
 Internal CSC support conversions between YCbCr 4:4:4 and RGB, and between YCbCr 4:2:2 and YCbCr 4:4:4
 Support SPDIF and 2-channel IIS audio output
 Support 100KHz I2C slave
 Integrated Microprocessor
 Temperature Range: -40°C ~ +85°C
 ESD 2kV HBM 

应用：

 Mobile system
 Display

 VR

N32A455REL7

N32A455 系列采用 32 bit ARM Cortex-M4 内核，最高工作主频 144MHz，支持浮点运算和 DSP 指令，集成高达 512KB 嵌入式 Flash，144KB SRAM，集成丰富的高性能模拟器件，内置 4 个 12bit 5Msps ADC，4 路独立轨到轨运算放大器，7 个高速比较器，2 个 1Msps 12bit DAC，集成多路 U(S)ART、I2C、SPI、QSPI、CAN、SDIO 通信接口, 内置密码算法硬件加速引擎

关键特性

 内核 CPU

― 32 位 ARM Cortex-M4 内核+ FPU，单周期硬件乘除法指令，支持 DSP 指令和 MPU
― 内置 8KB 指令 Cache 缓存，支持 Flash 加速单元执行程序 0 等待
― 最高主频 144MHz，180DMIPS

 存储器

― 高达 512KByte 片内 Flash，支持加密存储、分区管理及数据保护，支持硬件 ECC 校验，10 万次擦写次数，10年数据保持
― 高达 144KByte 片内 SRAM（包含 16KByte Retention RAM），支持硬件奇偶校验

 高性能模拟接口

― 4 个 12bit 5Msps 高速 ADC，可配置为 12/10/8/6bit 模式，6bit 模式下采样率高达 9Msps，多达 38 路外部单端输入通道，支持差分模式
― 4 个轨到轨运算放大器，内置最大 32 倍可编程增益放大
― 多达 7 个高速模拟比较器，内置 64 级可调比较基准
― 2 个 12bit DAC，采样率 1Msps
― 支持外部输入独立参考电压源
― 所有模拟接口支持 1.8~3.6V 全电压工作

 时钟

― 4MHz~32MHz 外部高速晶体
― 32.768KHz 外部低速晶体
― 内部高速 RC 8MHz
― 内部低速 RC 40KHz
― 内置高速 PLL
― 支持 1 路时钟输出，可配置系统时钟、HSE、HSI 或 PLL 后分频输出

 复位

― 支持上电/掉电/外部引脚复位
― 支持可编程的低电压检测及复位
― 支持看门狗复位

最大支持 80 个支持复用功能的 GPIOs，最大翻转速度 50MHz.

通信接口

― 7 个 U(S)ART 接口, 最高速率达 4.5 Mbps，其中 3 个 USART 接口（支持 1xISO7816，1xIrDA，LIN），4 个

UART 接口

― 3 个 SPI 接口，速度高达 36 MHz，其中 2 个支持 I2S
― 1 个 QSPI 接口，速率高达 144 Mbps
― 4 个 I2C 接口，速率高达 1 MHz，主从模式可配，从机模式下支持双地址响应
― 2 个 CAN 2.0B 总线接口
― 1 个 SDIO 接口，支持 SD/MMC/MMC 格式

 2 个高速 DMA 控制器，每个控制器支持 8 通道，通道源地址及目的地址任意可配
 RTC 实时时钟，支持闰年万年历，闹钟事件，周期性唤醒,支持内外部时钟校准

 定时计数器

― 2 个 16bit 高级定时计数器，支持输入捕获，互补输出 ，正交编码输入等功能，最高控制精度 6.9nS；每个定
时器有 4 个独立的通道，其中 3 个通道支持 6 路互补 PWM 输出
― 4 个 16bit 通用定时计数器， 每个定时器有 4 个独立的通道，支持输入捕获/输出比较/PWM 输出
― 2 个 16bit 基础定时计数器
― 1x 24bit SysTick
― 1x 7bit 窗口看门狗(WWDG)
― 1x 12bit 独立看门狗( IWDG)

编程方式

― 支持 SWD/JTAG 在线调试接口
― 支持 UART Bootloader

 安全特性

― 内置密码算法硬件加速引擎
― 支持 AES、DES、SHA，SM1、 SM3、SM4、SM7，MD5 算法
― Flash 存储加密，多用户分区管理（MMU）
― TRNG 真随机数发生器
― CRC16/32 运算
― 支持写保护（WRP），多种读保护（RDP）等级（L0/L1/L2）
― 支持程序加密下载
― 支持时钟失效监测，防拆监测

 96 位 UID 及 128 位 UCID
 工作条件

― 工作电压范围：1.8V~3.6V
― 工作温度范围：-40℃～105℃
― ESD：±4KV（HBM 模型）, ±1KV（CDM 模型）

 封装

― LQFP48(7mm x 7mm)
― LQFP64(10mm x 10mm)
― LQFP80(12mm x 12mm)
― LQFP100(14mm x 14mm)