ADAS以太网：解决汽车业的挑战

　　采用通过 ISO 13400 在 IP 上诊断的作法，让以太网在当今汽车领域实现广泛应用，对比标准以太网的物理接口，这种 IP 诊断方式可更快速地完成重新编程。然而，由于汽车制造商将其选作为无处不在的车载网络总线，故挑战依旧存在。包括摄像头系统在内的先进驾驶辅助系统 （ADAS） 是业内正寻求以太网优势最大化的应用之一。

　　为何应该考虑基于以太网的连接而弃用模拟或 LVDS 方法？ 尤其是在摄像头和中央单元的处理成本均更高的情况下（图 1）。有许多超越这一衡量标准的关键因素最终都能提供更低的成本和更高的性能。

图1  以太网可降低摄像头系统的成本

　　其中一个关键因素就是，支持采用低成本非屏蔽双绞线可显著降低线缆成本。此外，有源以太网 （PoE） 使用基于标准的 100BASE-TX 以太网，因此无需再使用额外的电缆。但是，以太网的真正价值绝非限是减少材料清单而已。以太网的最终目标是以无缝、跨域通信的方式提供无处不在的单一车载网络——在整个汽车领域（包括底盘、动力系统、车身、信息娱乐系统和 ADAS）内应用共同的数据流和实体媒介（线缆）。现在，可以在单一网络上支持域内和跨多域信息共享且无需桥接，这可以极大地降低成本和复杂性。简而言之，以太网是一种网络技术；无论对汽车领域、消费者、企业还是行业而言，这就是其最大价值，也是其在任何市场都能降低成本的原因。

　　车载连接是车内应用中最重大的挑战，故 ADAS 摄像头设计例证了其面临的主要挑战：

　　1. 图像质量会受到摄像头产生的热噪声的直接影响。在缺乏所需空间限制的情况下，改进的热功耗和更低的功率等因素对达到所需性能至关重要。

　　2. 由于电噪声也会降低传感器图像质量，因此必须做到低噪声。尝试使用所需的低成本非屏蔽线缆时，则带来满足汽车 EMC 排放要求的另一大挑战。

　　3. 必须坚守对汽车市场的质量和可靠性的要求。汽车是一种要求严苛的环境，载客车辆、商用车辆和工业车辆的考量都不同。

　　4. 在整部车上部署传感器的需求更胜以往，导致此类应用面临着越来越多的空间限制。各类 ADAS 应用所带来的对零致命事故的强劲需求更推升了此类需求。例如，防碰撞、交通信号灯、路标和行人识别等。

　　解决方案：基于以太网的 ADAS

　　麦瑞找来了汽车传感器专业厂商 Silicon Micro Sensors （SMS） 共同针对要求最严格的汽车和工业应用设计了一个"生产就绪型"解决方案，其特点包括：百万像素级 （720p） 的高动态范围 （HDR） 摄像头、视野范围从 55° 到 190°、MJPEG 视频压缩、以太网 AVB 和有源以太网支持、低成本非屏蔽双绞线、可达 IP68/IP6k9 标准，防水、防刮、防雾。摄像头适用于载客车辆、商用车辆和工业车辆，应用范围包括全景可视和后视、侧视和后视镜更换、交通标志、盲点、行人探测和车道偏离辅助等。

　　该解决方案清楚证明了标准以太网能满足 ADAS 摄像头的需求。该解决方案采用 Quiet-WIRE™ 以太网和 Auto-PoE 技术，是 ADAS 一系列设计中的一种。（图 2）

　　
图2

　　共提供 Aptina AR0132AT 或 OmniVision OV10635 图像传感器等两种选择。飞思卡尔 MPC5604 处理器可根据输入的 YUV 数字图像数据提供 MJPEG 压缩，并通过媒体独立接口 （MII） 连接到麦瑞 KSZ8061 Quiet-WIRE™ 100BASE-TX 以太网 PHY。麦瑞 DS1001 MEMS 振荡器提供系统定时，并采用经优化过的汽车有源以太网 Auto-PoE 提供电源管理。

　　以太网直接面对挑战

　　以太网物理层提供一系列可满足 ADAS 摄像头系统需求的好处。采用基于标准的汽车以太网解决方案的一大好处在于，可提供应用独立的最小标准材料清单 （BoM）（图 3）。这可实现超越任何汽车特定解决方案的规模经济效益，并形成多供应商模式，让选择面更广，成本更低。

图3 标准以太网BoM

　　汽车行业最小的 PHY 由尺寸仅有 5mm x 5mm 的麦瑞 KSZ8061 Quiet-WIRE™ 100BASE-TX 以太网收发器提供。必须确保维持最低限度的电源滤波，而独特的是 PHY 收发器和磁性元件之间的线路接口不需要额外的无源器件。这可在提高信号完整性的同时降低成本并缩小印刷电路板板上空间。

近年来，合格的汽车以太网磁性元件已大为普及，也能够使用标准的以太网磁性元件。在此，我们使用了 TDK 最新推出的以太网磁性元件，其 ALT4352 系列是一种支持表面黏著技术、以绕线机绕制且尺寸有所减少的解决方案，最大高度仅有 2.9mm，非常适合空间有限的摄像头模块。绕线机绕制磁性的元件不仅成本更低，准确性也