通過(guò)高級駕駛員輔助系統提高汽車(chē)安全性能
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解決技術(shù)難題最有效的方法就是在單個(gè)DSP上執行多種算法。舉例來(lái)說(shuō)，正向圖像傳感器能同時(shí)提供車(chē)道偏離警告與交通標志識別所需的視頻信息。從理想的角度說(shuō)，單個(gè)DSP能在所有駕駛條件下執行預處理與多種識別任務(wù)，如車(chē)道偏離警報與交通標志識別等，這有助于精簡(jiǎn)芯片數量，從而減少故障點(diǎn)，提高系統可靠性，并降低系統成本，這些對汽車(chē)應用的發(fā)展都是至關(guān)重要的。
為了提高ADAS的穩健性，我們還要在車(chē)輛內部所有主動(dòng)安全子系統間進(jìn)行協(xié)調。舉例來(lái)說(shuō)，駕駛員的關(guān)注方向及關(guān)注點(diǎn)會(huì )直接影響到交通標志警告的有效性。比方說(shuō)，駕駛員正常駕駛本應該可以注意到前方的標志并減速，但系統卻過(guò)早發(fā)出警告，這樣做不但不利于駕駛，反而會(huì )給駕駛員制造麻煩。因此，在發(fā)出警告信號前，我們要從交通標志識別系統及車(chē)內駕駛員監控系統同時(shí)收集信息。如果駕駛員監控系統反映駕駛員正面向道路方向，那么我們不必馬上發(fā)出前方有停車(chē)標志的警告。
穩健性能較高的ADAS系統甚至還能評估復雜的駕駛環(huán)境。舉例來(lái)說(shuō)，如果汽車(chē)快速靠近停止或減速的車(chē)輛，那么很可能需要緊急變線(xiàn)。在這種情況下，我們應當暫停車(chē)道離線(xiàn)警告，避免駕駛員在變線(xiàn)時(shí)分神。當然，如果盲點(diǎn)監控系統檢測到汽車(chē)旁邊還有別的車(chē)輛，那么系統就應發(fā)出警告。
系統級芯片架構提高設計效率
目前的系統級芯片(SoC)架構在單芯片上集成了整個(gè)視頻/圖像處理系統所需的全部外設，從而進(jìn)一步提高了設計效率。由于支持多種外設，目前高度集成的器件還能方便地連接至車(chē)輛系統的其他部分。舉例來(lái)說(shuō)，SoC可為停車(chē)輔助后視儀等應用提供直接視頻輸出，也可通過(guò)CAN、LIN或FlexRay等適當總線(xiàn)直接連接至車(chē)輛的主控系統。
SoC架構在無(wú)需增加ASIC成本的基礎上就能提供專(zhuān)用功能。經(jīng)過(guò)適當處理，SoC能保持可編程軟件架構的靈活性，而不像ASIC那樣固定。例如，TI的達芬奇處理器采用了功能強大的視頻前端，從而使主CPU從關(guān)鍵而繁重的預處理任務(wù)中解脫出來(lái)(見(jiàn)圖3)。具體而言，視頻前端提供了縮放功能塊，可根據適當分辨率對圖像進(jìn)行重采樣(放大或縮小圖像)，同時(shí)又不會(huì )占用DSP周期?？s放圖像是必要的，因為對象在視頻幀中的尺寸會(huì )隨汽車(chē)接近對象而變化。
圖3：TMS320DM6437數字媒體處理器的結構框圖達芬奇視頻前端還提供柱狀圖，以顯示不同視頻幀的像素熒光強度分布情況。從像素熒光強度分布圖，我們可以看出捕獲到的圖像質(zhì)量。舉例來(lái)說(shuō)，如果圖像太暗，那么DSP可調節對比度，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換工作。這些集成模塊結合使用可以顯著(zhù)減輕CPU的負載，從而使開(kāi)發(fā)人員能夠在單個(gè)DSP上集成更多ADAS增值功能。
SoC架構的設計應確保數據傳輸的高效性。與任何視頻應用一樣，數據傳輸得越頻繁，處理時(shí)延就越長(cháng)。為了提高系統性能并最大化一級存儲器資源的使用，開(kāi)發(fā)人員通常應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)圖像在處理與評估時(shí)的尺寸。比如在車(chē)道識別與跟蹤過(guò)程中，由于路面上空不含相應數據，因此幀中這一部分可以刪除。
為了支持這種類(lèi)型的數據傳輸，SoC需要多通道、多線(xiàn)程的直接存儲器存取(DMA)引擎。DMA控制器應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，且數據來(lái)源與目的地共享索引參數。與此不同的是，達芬奇處理器上的EDMA3控制器支持獨立的來(lái)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(chē)輔助等應用還要求具備視頻輸出功能。即便沒(méi)有針對生產(chǎn)進(jìn)行視頻輸出設計，視頻輸出功能在研發(fā)與系統調試階段也相當有用。為了支持視頻輸出，達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(OSD)與視頻編碼器(VENC)。OSD引擎能處理兩個(gè)獨立的視頻窗口與兩個(gè)獨立的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位的數字輸出。
簡(jiǎn)化設計
ADAS應用是發(fā)展快速的尖端技術(shù)，開(kāi)發(fā)人員應采用能夠簡(jiǎn)化開(kāi)發(fā)工作并有助于加速原型設計的工具，所以ADAS算法開(kāi)發(fā)過(guò)程借助C或Simulink、MATLAB等建模軟件可以達到最佳效果。當然，運行良好的系統所需要的不僅僅是算法。因此，擁有實(shí)時(shí)內核與外設驅動(dòng)器等現成可用的軟件組件是至關(guān)重要的。當然，現成可用的專(zhuān)用開(kāi)發(fā)工具及算法庫也同等重要。這些組件不僅能夠縮短數月的ADAS開(kāi)發(fā)時(shí)間，而且還能夠得到達芬奇處理器的支持。
總之，供應商要想其產(chǎn)品適用于汽車(chē)應用的話(huà)，就必須通過(guò)業(yè)界集成電路質(zhì)量標準AEC-Q100認證。但要想通過(guò)該認證是非常困難的，除非相關(guān)解決方案的設計從一開(kāi)始就考慮到認證的要求。供應商可以選擇DM643x達芬奇處理器等設計本身符合AEC-Q100標準的組件，從而能夠確保他們成功地滿(mǎn)足產(chǎn)品汽車(chē)質(zhì)量認證要求。
目前，工程師與業(yè)界領(lǐng)導者都應通過(guò)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靈活架構的高性能SoC、專(zhuān)用開(kāi)發(fā)工具與軟件庫以及創(chuàng )新算法，汽車(chē)供應商與OEM廠(chǎng)商能夠為市場(chǎng)帶來(lái)穩定、可靠的ADAS應用。 (end)
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