【導(dǎo)讀】無論是手機(jī)還是超高清電視屏幕，高動(dòng)態(tài)范圍圖像（HDR）攝像頭不再局限于提供流行的視覺效果。越來越多的高性能攝像頭支持高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛車輛（AV）應(yīng)用。以Waymo為例，其第五代自動(dòng)駕駛汽車上至少裝有29個(gè)攝像頭，另外還有5個(gè)激光雷達(dá)和6個(gè)雷達(dá)。
無論是手機(jī)還是超高清電視屏幕，高動(dòng)態(tài)范圍圖像（HDR）攝像頭不再局限于提供流行的視覺效果。越來越多的高性能攝像頭支持高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）和自動(dòng)駕駛車輛（AV）應(yīng)用。以Waymo為例，其第五代自動(dòng)駕駛汽車上至少裝有29個(gè)攝像頭，另外還有5個(gè)激光雷達(dá)和6個(gè)雷達(dá)。
未來的自動(dòng)駕駛汽車將需要支持3到40 GBit/s（約1.4到19 TB/h）的總帶寬，其中攝像頭生成的數(shù)據(jù)最多。
圖1：在ADAS和AV傳感器中，攝像頭每秒產(chǎn)生的數(shù)據(jù)量最大。數(shù)據(jù)來源：Lucid Motors
車載網(wǎng)絡(luò)-分域架構(gòu)
這些不同類型的傳感器在底板中使用不同的數(shù)據(jù)速率，汽車工程師面臨的挑戰(zhàn)之一是如何通過分域架構(gòu)降低車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。
圖2：基于域的車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)概念圖
圖2是分區(qū)架構(gòu)的簡(jiǎn)略展示：不同類型的傳感器聚合到不同的分區(qū)中，汽車以太網(wǎng)充當(dāng)各分區(qū)或域之間的互連。
汽車SerDes作用越發(fā)重要
ADAS的攝像頭傳感器需要高數(shù)據(jù)速率和傳輸速度才能按設(shè)計(jì)運(yùn)行。開發(fā)人員越來越多地轉(zhuǎn)向串行器/解串器（SerDes）連接，將這些攝像頭連接到車輛的圖像處理電子控制單元（ECU），如圖2中的淺橙色互連所示。這種SerDes連接將并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)（反之亦然），從而能夠使用成本較低的電纜和連接器在設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)更快的通信。
目前，SerDes解決方案由各供應(yīng)商使用封閉的專有標(biāo)準(zhǔn)交付，但這種情況即將改變。業(yè)界認(rèn)識(shí)到，透明統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)和測(cè)試要求將促使芯片供應(yīng)商、汽車一級(jí)供應(yīng)商和汽車制造商加快開發(fā)周期、降低成本并提升與其他商用設(shè)備的互操作性。
行業(yè)已在解決SerDes在車輛聯(lián)網(wǎng)方面面臨的一些緊迫挑戰(zhàn)，例如驗(yàn)證：
? 不同媒體相關(guān)接口（MDI）電纜和連接器之間的互操作性
? 發(fā)送器、互連和接收器性能的完整性
? 系統(tǒng)對(duì)各種電磁干擾（EMI）的魯棒性
? 從物理層到整個(gè)協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)安全
互操作性是一個(gè)真正的問題。收發(fā)器是敏感設(shè)備，必須經(jīng)過仔細(xì)測(cè)試，以確保能在嚴(yán)峻汽車環(huán)境中工作，包括高溫、振動(dòng)、靜電放電和電磁干擾。讓我們看一些收發(fā)器測(cè)試的例子。
發(fā)送器測(cè)試
就發(fā)送器而言，必須確保發(fā)射信號(hào)的特性良好。
圖3：有丟包情況的后視ADAS安全攝像頭
圖3是一個(gè)帶有水平線的汽車倒車攝像頭視圖示例。這些線路是由傳輸間隙造成的丟包。駕駛員可能仍然能夠看到丟失掉幾個(gè)數(shù)據(jù)包的圖像，但如果有小孩突然出現(xiàn)在倒車車輛后面時(shí)，傳輸出現(xiàn)黑閃閃爍，這將是災(zāi)難性的！
有多家供應(yīng)商參與了這一安全功能的實(shí)現(xiàn)：攝像頭制造商、電纜供應(yīng)商和發(fā)送信號(hào)的開關(guān)供應(yīng)商，以及處理數(shù)據(jù)的GPU或ECU，還有最終用來停車的制動(dòng)器。我們可以看出為什么整體互操作性至關(guān)重要。
信道測(cè)試
鏈路或信道測(cè)試對(duì)于確保發(fā)送器和接收器之間的信號(hào)完整性至關(guān)重要。鑒于惡劣的汽車環(huán)境中使用的電纜長度，查看阻抗與頻率的關(guān)系對(duì)于預(yù)測(cè)信道在車內(nèi)的性能也是不可忽視的一環(huán)。
鏈路部分包括電纜和內(nèi)聯(lián)連接器，以及兩端的匹配連接器。最終，線束負(fù)責(zé)傳輸控制和有效負(fù)載數(shù)據(jù)，以及為遠(yuǎn)程傳感器提供直流電源。
SerDes鏈路的信道特性包括時(shí)域和頻域分析。這需要查看布線系統(tǒng)、媒體相關(guān)接口（MDI）以及固定裝置和測(cè)試設(shè)置要求。
圖4：帶有H-MTD和SMA的媒體相關(guān)接口（MDI）連接器示例
實(shí)際的MDI連接器不是標(biāo)準(zhǔn)的，但是有一些嚴(yán)格的規(guī)范可以輔助確保最小化MDI和電纜之間不必要的相互作用。舉例來說，圖4提供了用于multi-Gig汽車以太網(wǎng)的H-MTD連接器示例，也可用于新興的SerDes標(biāo)準(zhǔn)。
在信道測(cè)試中，我們需要查找錯(cuò)誤，例如：
?阻抗失配
?信號(hào)失真或缺陷
?電纜之間的串?dāng)_
接收器測(cè)試
接收器負(fù)責(zé)理解通過鏈路發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后將其傳遞給ECU或顯示設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步處理。接收器的誤碼將導(dǎo)致來自攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)等安全關(guān)鍵傳感器的數(shù)據(jù)丟失或損壞。
名副其實(shí)的接收器功能變得越來越困難，特別是當(dāng)通過暴露于多個(gè)同時(shí)噪聲源的長信道發(fā)送時(shí)。為描述接收器的能力，必須測(cè)量存在多個(gè)噪聲源時(shí)的誤差水平，包括：
?窄帶干擾
?大電流注入
?即時(shí)瞬態(tài)
?外來電纜束串?dāng)_
測(cè)量裝置可以包括噪聲源、放大器和耦合電路，這些會(huì)將精確級(jí)別的噪聲導(dǎo)進(jìn)有源SerDes鏈路。然后查詢待測(cè)器件(DUT)的信號(hào)質(zhì)量寄存器，以驗(yàn)證接收器是否能夠在存在噪聲的情況下正確解釋信號(hào)。接收器測(cè)試的重點(diǎn)是對(duì)接收器施加壓力，以確保其仍能保持誤碼率。
車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試變得至關(guān)重要
根據(jù)MarketsandMarkets的數(shù)據(jù)，全球汽車攝像頭以及集成雷達(dá)和攝像頭市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)將從2021年的61億美元增長到2026年的101億美元。
由于需要更多的攝像頭和其他傳感器來確保更高的安全性并推動(dòng)自動(dòng)駕駛，車內(nèi)網(wǎng)絡(luò)測(cè)試成為不可忽視的環(huán)節(jié)，只有確保互操作性以及滿足其關(guān)鍵任務(wù)功能的性能標(biāo)準(zhǔn)才能更好地推動(dòng)自動(dòng)駕駛。
（來源：中電網(wǎng)）
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