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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。

CMS电子后视镜视频传输的实现方案


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 

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

CMS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

CMS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

A1000介绍


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。

LT8618SXB介绍


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。

LT6911C介绍


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

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)


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