利用MOST技术为ADAS无缝整合视讯相机系统

　　如图1‘电力/电子架构的演变’中所示，驾驶辅助领域正逐渐成为电力/电子生态系统中不可或缺的一部份。ADAS和资讯娱乐系统将在未来将协同发展。

图1：电力/电子架构的演变。

　　典型的新兴驾驶辅助应用包括：停车辅助、碰撞警告、交通标志监看、车道偏离警告、进阶车道引导、行人警告、夜视、自动巡航控制，以及预先碰撞警示。

　　驾驶辅助系统对于网路具有特殊要求。其特点包括：控制、视讯、资料封包和IP资料的传输；最高品质的服务；硬即时确定性和低延迟；灵活的拓扑，如星状、菊链和环状；高频宽；远端控制功能；安全性方面；以及稳定性和成熟度。除此之外，成本效率也是一项关键指标。

　　接下来将说明采用基本时分多址(TDMA)机制的多通道网路方案是一种绝佳的选择。

　　多通道方案

　　通常，驾驶辅助系统必须处理各种感测器资料。为了因应这种复杂度，经常必须寻找一种具有不同抽象层次和时序约束的分层方法。低层级中存在大量原始资料，这需要较高的频宽和一致且快速的传输。中层级需要传输物件和属性。最后，最高层级则提供解析后的数据。MOST技术的典型映射如图2‘MOST技术资料传输机制’所示。

图2：MOST技术资料传输机制

 

　　多通道网路系统能够让一个网路平行使用包括控制资料、串流资料和资料封包资料等所有服务。必要时还可透过一种高度决定性的方式轻松同步这些服务。

　　第3代MOST规格导入了速率达150Mbps的MOST技术网路。这一网路支援IP资料通讯，可提供符合IEEE 802.3标准的汽车即用型乙太网路通道，通道频宽可在0到近150Mbps范围自由配置。MOST技术向各种基于IP协议的应用开放，包括无线行动装置的无缝整合，以及‘车到车’与‘车到基础设备’之间的通讯。

　　MOST技术架构及其功能模组概念包含明确的应用程式设计介面，能够标准化驾驶辅助应用和感测器的介面。

                                 图3：基于MOST技术网路的多相机系统

　　适合相机系统整合的星状拓扑

　　图3显示一个基于MOST150网路的多相机系统，其中包括四台高解析度相机。最多可以为每台相机的视讯串流分配150Mbps的频宽。MOST150的整个资料串流频宽可以单独用于每个相机链路。该视讯相机系统可以扩展到八台相机，总共使用1.2Gbps的总资料串流频宽。环景相机透过同轴电缆连接到星状拓扑的中央节点。

图4：基于MOST150同轴电缆的俯视展示系统

图5：基于MOST150同轴电缆的车顶俯视萤幕
 

　　360度汽车俯视系统(图4和图5)使用了搭配MOST技术介面的小型相机，可提供1百万画素的解析度和高动态范围。这类相机以经济高效的设计为基础，由影像感测器晶片和MOST技术介面晶片组成。利用远端控制功能，无需记忆体晶片或额外的微控制器即可执行相机。

　　凭藉TDMA机制内建的同步性，MOST技术多通道网路方案可确保即时的确定性和超低的视讯延迟(小于10毫秒)，因此可以完全满足ADAS的需要。

　　MOST150技术已经过与German TV合作的研究认证。根据IEC 61508和ISO 26262标准，MOST150具有安全保护层的概念，适用于自动防故障装置的应用。

　　使多个MOST150分支的频宽倍增

　　位于中央节点的多埠网路介面控制器可为每个网路分支分配最多150Mbps的资料串流频宽。可使用包括星状、环状、树状或菊链在内的任意拓扑建立不同的分支，并可以在不影响系统其他部份的串流资料传输情况下热插拔或断开这些分支。

　　低延迟资料串流

　　将视讯串流从相机发送到渲染器意味着将在很长一段时间内传输大量的视讯资料。连续传输的资料串流不能发生中断或存在延迟。MOST技术以确保的频宽和超低延迟传输资料串流。它既不需要额外的通讯处理器或定址开销，也不必将资料分拆到多个资料封包中(随后资料封包每次沿路径通过设备都需要进行检查)这种浪费频宽的串流。

　　同轴电缆

　　利用同轴电缆解决方案能够实现双向通讯并透过同一根电缆供电，因此可为ADAS汽车领域提供可扩展的电气实体层。同轴电缆是传输高频讯号的工业标准电缆。它本身提供保护，而且是一种低成本的标准电缆和连接器。它采用自动化接外挂程式结构，与保护的铜线双绞线相较，能够实现更低的装配成本。同轴电缆方案通过EMC验证，工作速度已高达数Gbps，使其成为一种经未来验证可行的实体层。

　　相机设计

　　图6显示相机模组的方块图。影像感测器直接连接到MOST介面。相机通过I2C和GPIO并利用远端控制功能来进行控制。视讯资料发送到MOST介面，随后透过MOST网路以最高服务品质进行传输。

图6：相机方块图

　　远端控制功能

　　相机模组利用添加到MOST技术规格中的全新远端控制功能。这项新功能可减少软体堆叠，软体堆叠通常需要在显示器和相机等周边设备节点中使用微控制器和记忆体。例如，远端控制功能支援作为I2C汇流排主元件的控制埠。I2C汇流排主元件管理影像感测器和其他板上从属元件的读写作业。I2C的读写作业透过MOST控制通道远端处理。此外，GPIO也透过MOST技术控制通道远端处理。例如，它们可以作为相机中的重置接脚。GPIO事件将通过MOST网路自动进行报告。俯视系统的电子控制单元(ECU)中现有的处理能力用于执行所有相机的控制软体。
 

　　将所有控制软体集中于俯视系统的ECU中可显着简化开发过程，因为这种情况下只需要开发和部署一个软体实例。这种设备架构有助于最佳化系统划分、节省电路板空间，甚至降低远端装置的功耗。

　　稳定性和成熟度

　　如今，MOST技术已在150种上路行驶的车型中通过稳定性与强韧性验证了。采用MOST150网路的最新汽车也已从2012年开始上路行驶。

　　MOST技术为ADAS提供了一种经济高效的系统解决方案，主要优势如下：

　　1、透过TDMA机制实现确定性和超低延迟

　　2、MOST的资料串流特性支援连续传输视讯资料串流，无需资料封包或缓冲

　　3、最高品质的服务

　　4、支援多种资料类型：控制、资料封包、资料串流和IP资料

　　5、灵活的拓扑，如星状、菊链和环状

　　6、经汽车验证的同轴电缆实体层

　　结论

　　本文展示MOST技术网路可为相机系统(如俯视系统)提供最佳解决方案。多通道网路方案支援通过同一链路平行传输控制讯息、视讯资料串流和物件清单等资料封包资料。灵活的架构支援星状和环状拓扑以及二者的混合。MOST技术的资料串流特性基于TDMA机制，支援即时资料串流并可提供超低延迟和最高品质的服务。

　　MOST技术可为每台相机的资料串流分配最高150Mbps的频宽，在俯视系统的ECU中，当使用由八台相机组成的星状架构时，最多可使用1.2Gbps的频宽向中央处理器传输视讯资料。该技术使用经验证的汽车同轴电缆和连接器，并可通过同一根电缆供电。MOST技术已在150多种上路行驶的车型中得到应用，能够为相机系统提供一种稳定且成熟的选择。