高級駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)是一種利用各種傳感器收集車內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)的技術(shù)，它可以實時識別、檢測和追蹤靜態(tài)和動態(tài)物體，使駕駛者能夠在最短的時間內(nèi)察覺可能發(fā)生的危險，從而提高駕駛安全性。ADAS主要使用的傳感器包括攝像頭、雷達、激光和超聲波等，這些傳感器可以探測光、熱、壓力或其他用于監(jiān)測汽車狀態(tài)的變量，通常位于車輛的前后保險杠、側(cè)視鏡、駕駛桿內(nèi)部或擋風玻璃上。

早期的ADAS技術(shù)主要以被動式報警為主，當車輛檢測到潛在危險時，會發(fā)出警報提醒駕駛者注意異常的車輛或道路情況。然而，隨著技術(shù)的發(fā)展，最新的ADAS技術(shù)已經(jīng)可以進行主動式干預。

ADAS系統(tǒng)通常包括以下幾個部分:

1. 導航與實時交通系統(tǒng)TMC;

2. 電子警察系統(tǒng)ISA(Intelligent speed adaptation或intelligent speed advice);

3. 車聯(lián)網(wǎng)(Vehicular communication systems);

4. 自適應巡航ACC(Adaptive cruise control);

5. 車道偏移報警系統(tǒng)LDWS( Lane departure warning system);

6. 車道保持系統(tǒng)(Lane change assistance);

7. 碰撞避免或預碰撞系統(tǒng)(Collisionavoidance system或Precrash system);

8. 夜視系統(tǒng)(Night Vision);

9. 自適應燈光控制(Adaptive light control)

10. 行人保護系統(tǒng)(Pedestrian protection system)

11. 自動泊車系統(tǒng)(Automatic parking)

12. 交通標志識別(Traffic sign recognition)

13. 盲點探測( Blind spot detection)

14. 駕駛員疲勞探測(Driver drowsiness detection)

15. 下坡控制系統(tǒng)(Hill descent control)

16. 電動汽車報警(Electric vehicle warning sounds)系統(tǒng)

這些系統(tǒng)的工作原理和功能如下：

1. 盲點偵測系統(tǒng)：運用雷達和傳感器，來偵測車輛后方的盲點區(qū)，在盲點區(qū)偵測到車輛靠近時會向駕駛員提供警示，幫助駕駛?cè)藢⒁馔獾臋C率降至最低。

2. 停車輔助系統(tǒng)：主動式系統(tǒng)自動控制方向盤以幫助駕駛完成停車，被動式系統(tǒng)則是以影像(攝影機)與影音(超音波)為感測單元所組成的，提供更多車身周圍信息給車主掌握，減少碰撞機會。

3. 車道偏離警示系統(tǒng) LDW：運用在車身側(cè)面或后視鏡的攝影機，采樣目前行駛車道的標識線，再通過圖像處理取得當前汽車在車道的位置，這時只要汽車偏離車道，控制器就會發(fā)出警報信號，以實時提醒、叫醒駕駛，避免意外的發(fā)生。

4. 碰撞預防系統(tǒng) FCW：由安裝在車頭的雷達，偵測自車和前方車輛的距離及速度，初期會發(fā)出警告聲來提醒駕駛?cè)俗⒁廛嚲?，若車距依然持續(xù)拉近，車輛便會先自動輕踩剎車，并輕拉安全帶2-3次，警告駕駛?cè)?，若系統(tǒng)判定追撞是沒辦法避免時，啟動自動緊急剎車(AEB)后，會同時立刻拉緊安全帶固定駕駛?cè)?，降低意外發(fā)生后的傷害。

5. 適路性車燈系統(tǒng)：這套系統(tǒng)可依照不同的路況、環(huán)境、車速及天氣狀況，自動調(diào)整車燈的照明范圍及角度，讓車燈照射范圍可以更深遠，又不會影響到其他用路人的視線，以提供駕駛?cè)伺c對向來車更安全及舒適的照明。

6. 夜視系統(tǒng)：可幫助駕駛員在視線不明、看不清楚的夜晚或惡劣天氣時，自動識別動物或大型異物，同時警告駕駛員前方路況，以避免意外的發(fā)生。

7. 主動車距控制巡航系統(tǒng) ACC：通過安裝在車輛前部的車距傳感器，持續(xù)掃描車輛前方道路來得知前車的車速與相對距離，行駛中會自動偵測車速，當與前車的距離越來越小時，會對應調(diào)整自身車速，與前方車輛保持安全距離，減少碰撞意外的發(fā)生。

8. 駕駛?cè)松頎顟B(tài)監(jiān)視：系統(tǒng)大多都是利用攝影機偵測駕駛者臉部，判斷專注力程度、是否有打瞌睡的象征，還有系統(tǒng)更是利用駕駛?cè)搜劬﹂_閉頻率情況，來辨別安全等級，提供適合的警告或是協(xié)助動作，如果駕駛者的臉部表情變化減少，甚至出現(xiàn)閉眼的情況，車輛就會透過聲響與燈號來警示車主注意，以減少意外事故發(fā)生。

以上提到的每個系統(tǒng)主要包含3個程序：信息采集，分析，指令執(zhí)行。

A、首先是信息采集：不同的系統(tǒng)需要使用不同類型的車用傳感器，包含毫米波雷達、超聲波雷達、紅外雷達、激光雷達、CCD CMOS影像傳感器及輪速傳感器等，來收集整車的工作狀態(tài)及其參數(shù)變化情形，并將不斷變化的機械運動變成電子參數(shù)(電壓、電阻及電流)。

Qorivva MPC5561 MCU 基于Power Architecture®技術(shù)，專為高級駕駛員輔助應用而設計，完美地實現(xiàn)了高性能計算和信號處理能力的結(jié)合。它采用FlexRayTM網(wǎng)絡控制器和飛 思卡爾的高能效e200內(nèi)核，專門針對高級汽車安全應用而增強了性能Qorivva MPC5561既能幫助您控制成本，又能設計日益復雜的應用。軟件和引腳兼容性允許重復使用原有的軟件和硬件架構(gòu)，從而保護對應用代碼和開發(fā)工具的投資。

Qorivva MPC5561結(jié)構(gòu)框圖

2.電源與CAN接口：

MC33905是 第二代系統(tǒng)基礎芯片系列中的一款器件。它 集成了多種功能和增強型模塊設計。作為一個高級電源管理單元，此器件適用于MCU和附加集成電路，例如傳感器和CAN收發(fā)器。它有一個內(nèi)設增強型高速 CAN接口(ISO11898-2和-5)，具有局部和總線故障診斷、保護功能以及故障安全操作模式。SBC可包含0、1或2個LIN2.1接口與LIN 輸出引腳開關連接。它包含兩個或者3個喚醒輸入引腳，可配置為輸出驅(qū)動器以實現(xiàn)靈活性。

MC33905結(jié)構(gòu)框圖

3.RADAR前端：

MR2001是飛思卡爾的一款高性能77 GHz雷達收發(fā)器芯片組，可擴展為多通道運行，使單個雷達平臺具有電子波束操控功能和更寬的探測區(qū)域，可實現(xiàn)汽車安全系統(tǒng)、通信基礎設施和工業(yè)控制系統(tǒng)的長距離、中距離和短距離雷達應用。

MR2001雷達芯片組可支持多個并行有效Tx通道的快速調(diào)制，在較寬的探測區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)卓越的空間分辨率和檢測精度。它在開環(huán)VCO雷達系統(tǒng)架構(gòu)內(nèi)支持各種線性調(diào)頻，并且功耗極低。集成式BB濾波器和VGA可節(jié)省總體物料成本。

MPC577xK MCU系列采用MR2001 77 GHz封裝雷達前端芯片組，為如自適應巡航控制、緊急制動系統(tǒng)、車道偏離警告和盲點檢測等ADAS應用提供了一個完整的系統(tǒng)級雷達解決方案。

MR2001采用高級封裝技術(shù)，可確保用戶PCB具有最高性能和極小的信號衰減。

MR2001簡化應用簡化圖

自Google無人駕駛技術(shù)被世人熟知后，與此相關的汽車輔助駕駛系統(tǒng)ADAS技術(shù)成為了眾人關注的焦點。世強高級汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng) (ADAS)方案，基于SH7766圖形處理器，此方案可以適用于汽車安全系統(tǒng)，如車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)等典型的ADAS應用。

方案簡介：

基于SH7766，世強聯(lián)合第三方設計公司開發(fā)出了一套高級汽車環(huán)視輔助駕駛系統(tǒng)方案(如下圖所示)，堪稱分銷界首創(chuàng)!這套環(huán)視ADAS系統(tǒng)方案具有強 大的圖像處理能力，能實現(xiàn)超清晰圖像和高品質(zhì)色彩還原;完美的畫面明暗表現(xiàn)，來自高動態(tài)范圍的自動調(diào)整;且只有極低的CPU占有率和功耗。此方案可以適用 于汽車安全系統(tǒng)，如車道偏離警告系統(tǒng)(LDW)、車道保持輔助系統(tǒng)(LKAS)等典型的ADAS應用。

本環(huán)視ADAS系統(tǒng)方案可提供兩種標定模式-全自動標定模式和精準標定模式：

1. 全自動標定模式是強大、可靠的，并不需要相機安裝角度的苛刻要求;適應大規(guī)模生產(chǎn)

2. 在光照條件很差，或惡劣環(huán)境條件下，可以采用半自動精準校定工具，提供最好的標定結(jié)果。另外，該系統(tǒng)方案支持超級虛擬相機模式，可以生成在任意視角下的虛擬視圖，且可任意使用虛擬相機參數(shù)，焦點，生成視圖，魚眼和針眼相機都適合。

世強環(huán)視ADAS方案的其他特點還包括：

1. 支持基于環(huán)視原理的車道偏離駕駛預警模式：基于環(huán)視的車道偏離技術(shù)打開了新的領域，擴展了環(huán)視駕駛輔助系統(tǒng)的應用;

2. 俯視圖的可見區(qū)域大小一鍵更改 ;

3. 俯視圖完美拼接和分割效果;

4. 多種模塊的備選(包括：3D效果的環(huán)視界面;DVR ;基于3G的視頻查看和信息管理;語音倒車指南等)。

360環(huán)視攝像頭

前向攝像頭

電子后視鏡或流媒體后視鏡

防疲勞駕駛DMS

行程記錄儀

數(shù)字攝像頭，主要有玻璃透鏡、CMOS傳感器、圖像信號處理器(ISP)、電源管理、串行器、微處理器器等功能單元構(gòu)成，如下圖一所示。但是電池保護單元一般都是在解串單元那邊。同時因為數(shù)字攝像頭體積非常小，選型過程中盡量需要考慮小體積、高效率的器件。

TI針對數(shù)字攝像頭，有一些完整參考設計，如TIDA-01003就是汽車用100兆攝像頭模組的參考設計。設計相關的原理圖、PCB文件和BOM都是在TI官網(wǎng)公開。也借這個參考介紹一下數(shù)字攝像頭模組主要功能。

汽車1MP攝像頭模組參考設計利用CMOS成像在FPD_LINK Ⅲ上提供多種未壓縮的視頻格式，支持8位和10位YUV42。FPD_LINK Ⅲ 串化器技術(shù)可以通過同軸電纜傳輸視頻數(shù)據(jù)，雙向控制信號和電源。輸入電壓范圍是4~36V。

下圖是此參考設計的系統(tǒng)框圖，利用加串器DS90UB913A-Q1、寬電壓輸入電壓降壓器LM53600-Q1、低輸入電壓降壓器TPS62261-Q1、LDO LP5907-Q1 和ON的傳感器及圖像信號處理器(ISP)。

從系統(tǒng)功能框圖可以看出，在此應用上主要有以下幾大產(chǎn)品部分：

寬輸入電壓的降壓器：把PoC傳過來DC電壓降為3.3V，供后級電源用，在現(xiàn)實使用，PoC上的電壓有很大差別，從7~24V都可以1)、商用車的24V電池電壓，設計中直接利用電池電壓給到PoC;2)、乘用車12V電池電壓系統(tǒng);3)在解串單元那邊就對電池電壓進行穩(wěn)壓，有升有降，如乘用車，有的利用升降壓穩(wěn)在12V，有的也把電壓降到9V等。因為ISO7637測試要求，12V電壓輸入會要求耐壓36V，24V電壓輸入會要求耐壓60V。針對性介紹幾款TI的同步降壓穩(wěn)壓器產(chǎn)品：

LM53600-Q1:

寬運行輸入電壓范圍：3.55V 至 36V(瞬態(tài)電壓最高達 42V)

最大電流負載：650mA (LM53600-Q1)，1000mA (LM53601-Q1)

提供擴展頻譜選項

2.1MHz 固定開關頻率

具有可濕性側(cè)面的 10 引腳 3mm x 3mm 小外形尺寸無引線 (SON)

TPS560430-Q1(New):

輸入電壓范圍：4V 至 36V

最大電流負載：600mA

2.1MHz 開關頻率

SOT-23-6 封裝2.90mm × 1.60mm

集成同步整流，內(nèi)置補償功能，便于使用

LMR36006-Q1(New):(這個是針對24V乘用車電壓，耐壓要求高達60V)

輸入電壓范圍：4.2V 至 60V

最大電流負載：LMR36006-Q1 (600mA) LMR36015-Q1(1.5A)

400KHz,2.1MHz 開關頻率可選

擴頻調(diào)頻功能

2.00mm x 3.00mm VQFN-HR(12)

HotRod? 封裝可以實現(xiàn)低EMI 和最少的開關節(jié)點振鈴

TPS62172-Q1:(用于前端已經(jīng)帶穩(wěn)壓功能的電路)

輸入電壓范圍：3V 至 17V

最大電流負載：500mA

開關頻率典型值高達2.25MHz

2 × 2mm WSON-8 封裝

低輸入電壓的降壓器：(主要是供電壓給串化器和ISP)

TPS62261-Q1:

輸入電壓范圍：2V 至 6V

最大電流負載：600mA

開關頻率典型值高達2.25MHz

2x2mm SON/TSOT23

TPS62242-Q1:

輸入電壓范圍：2V 至 6V

最大電流負載：300mA

開關頻率典型值高達2.25MHz

2x2mm TSOT23-5

低噪聲的LDO：

LP5907-Q1:

輸入電壓范圍：2.2V 至 5.5V

輸出電流：250mA

電源抑制比 (PSRR)：1kHz 頻率時為 82Db

無需噪聲旁路電容

1.00mm x 1.00mm X2SON封裝

TLV702-Q1:

輸入電壓范圍：2V 至 5.5V

輸出電流：300mA

高電源抑制比(PSRR)：頻率1kHz 時為68Db

1.50mm × 1.50mm WSON封裝

TLV710-Q1:(雙路LDO可以同時替換LDO和低壓降壓穩(wěn)壓器)

輸入電壓范圍：2V 至 5.5V

輸出電流：550mA(雙路合計最大值)

高電源抑制比(PSRR)：頻率1kHz 時為70Db

1.5mm × 1.5mm SON-6封裝

加串器

DS90UB913A-Q1:

25MHz 至 100MHz 輸入像素時鐘支持

可編程數(shù)據(jù)有效載荷：

10 位有效載荷，高達 100MHz

12 位有效載荷，高達 75MHz

DS90UB933-Q1:(相比參考設計的DS90UB913A-Q1,更推薦更高的并行時鐘的DS90UB933-Q1)

支持 37.5MHz 至 100MHz 輸入像素時鐘

可編程數(shù)據(jù)有效載荷

10 位有效載荷，高達 100MHz

12 位有效載荷，高達 100MHz

5.00mm × 5.00mm WQFN

能夠驅(qū)動長達 15m 的同軸或屏蔽雙絞線 (STP) 電 纜

DS90UB953-Q1:(MIPI CSI)(對應參考設計TIDA-020000)

4.16Gbps 級串行器支持高速傳感器包括全高清1080p 2MP 60fps 和 4MP 30fps 成像器

符合 D-PHY v1.2 和 CSI-2 v1.3 標準的系統(tǒng)接口

多達 4 條數(shù)據(jù)通道，每通道速率為 832Mbps

支持多達四個虛擬通道

小型 5mm × 5mm VQFN 封裝

1.8V 單電源

支持單端同軸或屏蔽雙絞線 (STP) 電纜

在實際的產(chǎn)品設計中，還要需要ESD防護，電壓穩(wěn)定性監(jiān)控，來保證傳感器、圖像信號處理器和加串器的穩(wěn)定工作，還會額外加上ESD保護器件在差分線和電壓監(jiān)控在3.3V系統(tǒng)上。對此我們的推薦是TI如下器件：

ESD 管

TPD2E001:適用于高速數(shù)據(jù)接口的低電容、2 通道 +/-15kV ESD 保護陣列

電壓監(jiān)測芯片

TPS3809-Q1: 具有低電平有效推挽復位功能的汽車小尺寸3 引腳電壓監(jiān)控器

2.90 mm × 1.60 mm SOT-23(3)封裝

2.5 V, 3 V, 3.3 V, 5 V電壓監(jiān)控