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自动驾驶、无线传输,汽车电子发展的终极是什么?

作者:angelazhang时间:2015-09-28浏览次数:2027

自动驾驶汽车、内嵌安全功能、平板显示器(FPD)链路、发动机启停系统以及更多设计想法在不远的将来都将被汽车所采用,这些功能将进一步增强人们的驾驶和娱乐体验,并超越亨利福特当初最狂热的梦想。

 

不久前,我遇到两位睿智和富有远见的TI公司汽车部门员工,与他们就快速增长的汽车电子领域的未来进行了讨论。全球汽车通信部门的Sonya Terry把我介绍给了汽车解决方案营销经理Fern Yoon,我们之间进行了极富信息量和创造性的会谈。FPD链路是我们就近期发展讨论的中心话题。

 

为什么是FPD链路?

 

这种链路可以实现整个车辆内的高速视频、音频和数据传输,如图1所示。

 

 

图1:FPD链路在新的汽车电子架构中有着极好的前景。
图1:FPD链路在新的汽车电子架构中有着极好的前景。

 

 

显示接口和摄像机接口的电源和数据都能从采用FPD链路技术的一对双绞线上受益匪浅,见图2。

 

 

图2:利用FPD链路技术很容易实现显示接口和摄像机接口。
图2:利用FPD链路技术很容易实现显示接口和摄像机接口。

 

FPD链路的演进

 

FPD技术已经从FPD-Link I经过FPD-Link II发展到现在的FPD-Link III,见图3。

 

 

图3:FPD-Link技术的演进。
图3:FPD-Link技术的演进。

 

FPD-Link I最早带来的是“由多变少”;也就是说使用8根线实现3根或4根数据线+1个时钟。电缆长度大约为3米,并能通过较早/传统的布线系统改善EMI性能。

 

FPD-Link II带来了“多合一”;现在它支持2根信号线加上控制线,速度可达1.8Gbps。电缆长度延长到10米,而重量更轻。这种电缆没有地电流,符合AEC-Q100和ISO 10605等标准。

 

我们目前用的是最新的FPD-Link III,可以“在一根线上实现更多功能”;只需两根线就能支持高达3Gbps的速度,而且内嵌控制信道。高带宽数字内容保护(HDCP)是一个可选功能,自适应量化则进一步增强了高速数据能力,它通过改善“眼图”补偿电缆类型、长度、老化和环境条件,并增加了电力传送的附加好处。同样,这种技术满足AEC-Q100和ISO 10605等标准。

 

因此FPD-Link III可以在一对双绞线或一根同轴电缆上实现视频双向控制(采用I2C控制器接口)和电力传送功能。FPD-Link III支持多种接口选项,如RGB、YUV、OpenLDI(FPD-Link)、MIPI CSI-2和HDMI。

 

 

图4:存在多种系统接口选项时,FPD-Link III解决方案可以全部搞定。

图4:存在多种系统接口选项时,FPD-Link III解决方案可以全部搞定。

 

 

显示接口

 

FPD-Link III有一个采用TI DS90UH/B927/928的720p显示解决方案,如图5所示。

 

 

图5:FPD-Link II可以提供很低的EMI和类似平板电脑的体验。
图5:FPD-Link II可以提供很低的EMI和类似平板电脑的体验。

 

图6:FPD-Link III可以在控制仪表盘上提供接近于平板电脑的汽车显示效果。
图6:FPD-Link III可以在控制仪表盘上提供接近于平板电脑的汽车显示效果。

 

百万像素的摄像机

 

还有一种针对百万像素辅助驾驶摄像机应用开发的FPD-Link III SERDES芯片组,见图7和图8所示。

 

 

图7:通过使用SERDES芯片组,无需笨重的电缆就能将驾驶辅助摄像机布放到很多区域,从而大大减少所需的铜线数量。
图7:通过使用SERDES芯片组,无需笨重的电缆就能将驾驶辅助摄像机布放到很多区域,从而大大减少所需的铜线数量。

 

采用什么样的传输协议?信息将通过各种标准传送给CPU,见图8。

 

 

图8:在图中所示的高级驾驶辅助系统(ADAS)中,双向控制电缆使用SERDES设计DS90UB914A-Q1确实可以简化电缆传输。
图8:在图中所示的高级驾驶辅助系统(ADAS)中,双向控制电缆使用SERDES设计DS90UB914A-Q1确实可以简化电缆传输。

 

Fern Yoon告诉我们,我们应该留意IEEE在下一代以太网方面的工作,下一步可能就是简化汽车电缆协议。

 

自动驾驶汽车是发展的终极产品。

 

带摄像机输入和其它输入的传感器融合盒2

 

随后的讨论使我们坚信,未来汽车中将只有一个传感器融合盒中心用于检测和控制。

 

 

图9:自动驾驶汽车的检测和控制系统中数据流程的功能性介绍。(图片来自参考文献2)
图9:自动驾驶汽车的检测和控制系统中数据流程的功能性介绍。(图片来自参考文献2)

电机和扭矩传感器1

 

Fern Yoon还和我们讨论了向汽车机械部分(如电动机和扭矩传感器)最终发送命令的重要性。

 

 

图10:在未来的自动驾驶汽车中,传感器处理将在整个汽车外设中发生,以便将信号和命令发送给汽车的机械部件(图片来自参考文献2)。
图10:在未来的自动驾驶汽车中,传感器处理将在整个汽车外设中发生,以便将信号和命令发送给汽车的机械部件(图片来自参考文献2)。

 

无线是数据传输中的终极步骤

 

我们讨论了无线将成为汽车电子演进中的终极步骤这个事实——没有线总比有些线要好。无线应用最终将消除电缆,降低汽车的重量和成本。低能耗蓝牙(BLE)已经在这个方向上迈出了重要的一步。

 

电动汽车上的48V电路板

 

我们最后的讨论集中于电动汽车的电力能源、LiFeP04电池(一般串联16节电池,总的标称电压为51.2V,平衡电压为3.6V),以及在未来的电池管理电路板上更好地平衡大容量电池中的大电流。TI公司的电池管理小组(其中许多设计师来自于新罕布什尔州曼彻斯特市的1999 Unitrode and Benchmarq收购团队)当然在电池保护和平衡创新方面拥有丰富的经验和业绩记录。我认为这个团队在不远的将来将提供更多新的和令人兴奋的解决方案。

 

 

参考文献:

 

1 Requirements and concepts for automotive electronic architectures from the view of integrated safety, Xi Chen

 

2 Scalable electronics driving autonomous vehicle technologies, Fernando Mujica, Ph.D.,Director, Autonomous Vehicles R&,D Kilby Labs, Texas Instruments, April 2014





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