提高汽車安全性能的通過高級(jí)駕駛員輔助系統(tǒng)

系統(tǒng)級(jí)芯片架構(gòu)提高設(shè)計(jì)效率

目前的系統(tǒng)級(jí)芯片(SoC)架構(gòu)在單芯片上集成了整個(gè)視頻/圖像處理系統(tǒng)所需的全部外設(shè)，從而進(jìn)一步提高了設(shè)計(jì)效率。由于支持多種外設(shè)，目前高度集成的器件還能方便地連接至車輛系統(tǒng)的其他部分。舉例來說，SoC可為停車輔助后視儀等應(yīng)用提供直接視頻輸出，也可通過CAN、LIN或FlexRay等適當(dāng)總線直接連接至車輛的主控系統(tǒng)。

SoC架構(gòu)在無需增加ASIC成本的基礎(chǔ)上就能提供專用功能。經(jīng)過適當(dāng)處理，SoC能保持可編程軟件架構(gòu)的靈活性，而不像ASIC那樣固定。例如，TI的達(dá)芬奇處理器采用了功能強(qiáng)大的視頻前端，從而使主CPU從關(guān)鍵而繁重的預(yù)處理任務(wù)中解脫出來(見圖3)。具體而言，視頻前端提供了縮放功能塊，可根據(jù)適當(dāng)分辨率對(duì)圖像進(jìn)行重采樣(放大或縮小圖像)，同時(shí)又不會(huì)占用DSP周期。縮放圖像是必要的，因?yàn)閷?duì)象在視頻幀中的尺寸會(huì)隨汽車接近對(duì)象而變化。

圖3：TMS320DM6437數(shù)字媒體處理器的結(jié)構(gòu)框圖

達(dá)芬奇視頻前端還提供柱狀圖，以顯示不同視頻幀的像素?zé)晒鈴?qiáng)度分布情況。從像素?zé)晒鈴?qiáng)度分布圖，我們可以看出捕獲到的圖像質(zhì)量。舉例來說，如果圖像太暗，那么DSP可調(diào)節(jié)對(duì)比度，從而提高處理的精確度。前端還能在不占用主CPU的情況下完成色域轉(zhuǎn)換工作。這些集成模塊結(jié)合使用可以顯著減輕CPU的負(fù)載，從而使開發(fā)人員能夠在單個(gè)DSP上集成更多ADAS增值功能。

SoC架構(gòu)的設(shè)計(jì)應(yīng)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝浴Ｅc任何視頻應(yīng)用一樣，數(shù)據(jù)傳輸?shù)迷筋l繁，處理時(shí)延就越長。為了提高系統(tǒng)性能并最大化一級(jí)存儲(chǔ)器資源的使用，開發(fā)人員通常應(yīng)將處理工作限于其感興趣的特定領(lǐng)域，這樣才能確保待處理的圖像塊明顯小于整個(gè)圖像在處理與評(píng)估時(shí)的尺寸。比如在車道識(shí)別與跟蹤過程中，由于路面上空不含相應(yīng)數(shù)據(jù)，因此幀中這一部分可以刪除。

為了支持這種類型的數(shù)據(jù)傳輸，SoC需要多通道、多線程的直接存儲(chǔ)器存取(DMA)引擎。DMA控制器應(yīng)支持多種傳輸幾何與傳輸序列。前代DMA控制器的傳輸技術(shù)(如前代TI芯片上的EDMA2控制器)僅限于二維功能，且數(shù)據(jù)來源與目的地共享索引參數(shù)。與此不同的是，達(dá)芬奇處理器上的EDMA3控制器支持獨(dú)立的來源與目的地索引以及三維傳輸。

除視頻輸入及處理功能，停車輔助等應(yīng)用還要求具備視頻輸出功能。即便沒有針對(duì)生產(chǎn)進(jìn)行視頻輸出設(shè)計(jì)，視頻輸出功能在研發(fā)與系統(tǒng)調(diào)試階段也相當(dāng)有用。為了支持視頻輸出，達(dá)芬奇處理器采用了視頻處理后端技術(shù)，其包括屏幕視控系統(tǒng)(OSD)與視頻編碼器(VENC)。OSD引擎能處理兩個(gè)獨(dú)立的視頻窗口與兩個(gè)獨(dú)立的OSD窗口。VENC可提供4個(gè)模擬視頻輸出，就多種格式而言，最高可支持24位的數(shù)字輸出。

簡化設(shè)計(jì)

ADAS應(yīng)用是發(fā)展快速的尖端技術(shù)，開發(fā)人員應(yīng)采用能夠簡化開發(fā)工作并有助于加速原型設(shè)計(jì)的工具，所以ADAS算法開發(fā)過程借助C或Simulink、MATLAB等建模軟件可以達(dá)到最佳效果。當(dāng)然，運(yùn)行良好的系統(tǒng)所需要的不僅僅是算法。因此，擁有實(shí)時(shí)內(nèi)核與外設(shè)驅(qū)動(dòng)器等現(xiàn)成可用的軟件組件是至關(guān)重要的。當(dāng)然，現(xiàn)成可用的專用開發(fā)工具及算法庫也同等重要。這些組件不僅能夠縮短數(shù)月的ADAS開發(fā)時(shí)間，而且還能夠得到達(dá)芬奇處理器的支持。

總之，供應(yīng)商要想其產(chǎn)品適用于汽車應(yīng)用的話，就必須通過業(yè)界集成電路質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)AEC-Q100認(rèn)證。但要想通過該認(rèn)證是非常困難的，除非相關(guān)解決方案的設(shè)計(jì)從一開始就考慮到認(rèn)證的要求。供應(yīng)商可以選擇DM643x達(dá)芬奇處理器等設(shè)計(jì)本身符合AEC-Q100標(biāo)準(zhǔn)的組件，從而能夠確保他們成功地滿足產(chǎn)品汽車質(zhì)量認(rèn)證要求。

目前，工程師與業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)者都應(yīng)通過主動(dòng)安全與ADAS技術(shù)進(jìn)一步降低交通事故死亡率。憑借基于DSP靈活架構(gòu)的高性能SoC、專用開發(fā)工具與軟件庫以及創(chuàng)新算法，汽車供應(yīng)商與OEM廠商能夠?yàn)槭袌?chǎng)帶來穩(wěn)定、可靠的ADAS應(yīng)用。