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专题:加强ADAS摄像头系统的功能安全
(2024年6月29日更新)


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受访者:罗姆半导体

1 ADAS市场动向和ROHM的方针

近年来,汽车领域ADAS(Advanced Driver-Assistance Systems,先进的驾驶辅助系统)作为面向汽车安全的世界性措施,不断加快世界各地的装载和义务化进程,ADAS构成所需的车载摄像头系统,Radar(雷达)、LiDAR传感器集成了多种传感技术Fusion系统开发也在加快。

其中,摄像头系统广泛应用于以往的环视系统中,在感知周围环境中起着重要作用Radar并列成为每辆车数量最多的传感系统。在未来市场增长前景看好的情况下,为了应对摄像头数量增加、通信信息量增加、噪声等外部因素的影响,确保其稳定运行,考虑到电力有限的汽车必须降低摄像头系统的功耗。同时,为了构建更安全的系统,还需要明确故障风险,支持功能安全

要解决这些问题,ROHM除了致力于加强低消费、低噪声等性能外,还引入了产品开发的功能安全理念。具体来说,罗姆发布了符合要求的功能安全、标准化的开发过程ISO 26262 ASIL-B面向摄像头模块PMIC(Power Management IC,电源管理IC)BD868xxMUF-C。本产品具有安全通知功能PMIC,能为小型化要求强的摄像头模块提供更好的电源方案。

2 ROHM面向ADAS相机系统的解决方案总结

摄像头系统是安装在汽车各个部分的系统。它由摄像头模块和控制摄像头模块拍摄详细图像并接收图像数据ECU(Electronic Control Unit,由电子控制单元组成。

图2 ROHM面向ADAS相机系统的解决方案

①安全性

实现汽车安全ADAS在系统中,满足其安全要求的对策不仅包括软件和硬件的冗余设计,还包括IC还需要满足安全要求的相应措施。

ROHM取得了汽车功能安全相关国际标准规范ISO 26262年开发流程认证,并于2021年推出了支持功能安全、为用户和系统安全、保障和舒适做出贡献的品牌ComfySIL”。上述面向摄像头模块的摄像头模块BD868xxMUF-C属于ComfySIL功能安全类别最高FS process compliant能够提供FMEDA、Safety Manual等ISO26262相关文件(图3)。此外,该IC内部有电压监测BIST(自我诊断)ASIL-B标准。

串行器“BU18TM41A-M配备了检测图像冻结的检测图像Frame CRC(Cyclic Redundancy Check,循环冗余检查)功能,以提高摄像头系统的安全性。CRC计算图像的颜色数据,并将其结果作为几个数字bit这个计算结果就像给每一帧图像一个暗号。通过在发送侧和接收侧计算相同的图像,比较结果输出CRC值,可以确认图像数据在发送和接收前后的匹配性。到目前为止还是一般的CRC机制。BU18TM41A-M的Frame CRC除了通常的CRC除功能外,还实现ADAS图像冻结检测的图像冻结检测。例如,汽车周围摄像头系统发送的图像数据应始终改变,在一定时间内不会有相同的图像。换句话说,检测到相同的时间超过一定时间CRC值意味着图像因某些问题而冻结。BU18TM41A-M图像前后通过比较发送和接收每一帧CRC图像冻结(图3)的值来检测。另外,SerDes产品的“BU18xMxx-M系列”是ComfySIL中搭载了ASIL所需安全机构的FS mechanism implemented”类别,与Frame CRC支持将功能安全导入摄像头系统。

图3 SerDes的Frame CRC图像冻结检测

②通用性

BD868xxMUF-C为用户设计增加了各种功能。最显著的特点是可以通过OTP(One time programmable)根据各种CMOS定制图像传感器所需的规格。由于不同厂家和型号要求的电压值和各电源通道的启停顺序不同,通常是在CMOS当图像传感器发生变化时,电源电路的周围部件和Tamura代理还必须改变控制程序。BD868xxMUF-C可根据产品出厂时的情况OTP设置变更输出电压值和启动时间(图4)。因此,即使在CMOS当图像传感器发生变化时,用户也可以在不改变电路板布局的情况下对应。

另外,BD868xxMUF-C与以往产品相比,周边部件通过采用小包装和高频开关动作小型化,在降低安装面积25%的同时,实现了高效的电力转换,从而抑制了发热(图5)。该产品还可以对应下一代摄像头模块,未来需求越来越小。

图5 PMIC安装面积和加热

③低噪音

低噪声对策是车载应用中的重要噪声对策EMI(Electromagnetic Interference,电磁干扰),BD868xxMUF-C和BU18xMxx-M该系列还添加了一些对策。两种产品的共同对策是搭载SSCG(Spread Spectrum Clock Generator)功能,该SSCG功能通过使IC通信时钟和开关电源的开关频率故意波动(抖动),以降低特定频谱中的噪声强度。BU18xMxx-M该系列配备了串行器和解串器SSCG实现-10功能dB降低噪声强度等。面向低EMI各种化学功能,包括BU18xMxx-M系列和BD868xMUF-C国际无线电故障专项委员会均通过(CISPR)标准中车载接收机保护干扰波的推荐限值和测量方法(CISPR25)”的class5等级。另外,BU18xMxx-M在多个通信通道的情况下,系列应用中介绍的传输速率可变功能可以精细(0.1%)step)改变各自的通信传输速率SSCG-10也可以实现dB的低EMI化学(图6、图7)。

图6通过SerDes的SSCG降低噪声水平

图7 PMIC的降低EMI测试结果

④低功耗

BD868xxMUF-C实现了车载摄像头模块所需的负载范围PMIC总功率转换效率为82%的高效率不仅有助于降低功耗,而且可以毫无问题地处理室内外温度环境(图8)。

另外,BU18xMxx-M该系列具有改变传输速率的功能。与普通产品相比,通过不同的应用优化传输速率可以降低约27%的功耗,从而以必要的最低功率构建通信系统(图9)。

图8 PMIC功率转换效率

图9 SerDes传输速率可变功能

4 总结和未来发展

ROHM本次介绍将汽车领域定位为重点领域PMIC、SerDes为首,面向ADAS市场开发了许多产品。未来,为了面对更高层次的未来ADAS在自动驾驶领域,我们正在研究低压输出PMIC进一步高速化SerDes支持需要更高分辨率的图像传感器的开发。我们将解决问题提供各种解决方案,为汽车的安全稳定做出贡献。

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