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汽車攝像頭線路板：精準(zhǔn)傳輸，智能之眼

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人氣：673發(fā)布日期：2024-11-15 09:47【大中小】

車輛上安裝的攝像頭主要有三種：感知攝像頭、環(huán)視攝像頭和駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭。

今天我們就來(lái)一起了解一下汽車攝像頭及其線路板，往下看看吧。

傳感攝像頭：安裝在擋風(fēng)玻璃上部，感應(yīng)范圍廣，可用于自動(dòng)駕駛或者駕駛輔助，例如輔助駕駛的LKA、LCA、AEB等功能，保障車輛前部行駛安全。

駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭：安裝在車輛儀表盤附近，可以感應(yīng)駕駛員的健康狀況，用于DMS(駕駛員監(jiān)控系統(tǒng))確保安全駕駛。

環(huán)視攝像頭：攝像頭裝置安裝在車輛車身的前部、后部、左側(cè)和右側(cè)，可以感應(yīng)車輛周圍約1米的整個(gè)周邊，可用于停車輔助，保障車輛周圍的安全。

由于功能和安裝位置的不同，車載攝像頭在設(shè)計(jì)上的區(qū)別也很大，如傳感攝像頭和駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭的安裝空間有限，更多的使用了軟硬結(jié)合板做一體化設(shè)計(jì)，傳感攝像頭由于安裝在擋風(fēng)玻璃上部，對(duì)于外形有特別要求，其更多使用了攝像頭板和主板的分立設(shè)計(jì)。

傳感攝像頭和環(huán)視攝像頭的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

傳感攝像頭和駕駛員監(jiān)視攝像頭的工作原理

圖像傳感器通過攝像頭鏡頭捕捉畫面并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。然后通過高速數(shù)據(jù)傳輸通道，將圖像數(shù)據(jù)傳輸SoC進(jìn)行處理，SoC處理之后的結(jié)果再通過域控MCU向外部ECU發(fā)出指令。

傳感攝像頭的原理框圖

圖像傳感器：拍攝圖像將通過攝像頭鏡頭的光轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

SoC：處理圖像傳感器獲取的數(shù)據(jù)。
MCU：向外部ECU提供“踩剎車”和“轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤”等指令。
收發(fā)器：與外部設(shè)備通信的硬件協(xié)議棧，如CAN或者車載以太網(wǎng)等。
存儲(chǔ)器（DDR）：數(shù)據(jù)處理過程的緩存器。
存儲(chǔ)器（閃存）：存儲(chǔ)控制軟件和傳感器數(shù)據(jù)。
DC/DC轉(zhuǎn)換器：將鉛蓄電池的電壓轉(zhuǎn)換為相應(yīng)元器件的工作電壓。

環(huán)視攝像頭的工作原理
環(huán)視攝像頭與傳感攝像頭、駕駛員監(jiān)視攝像頭不同，環(huán)視攝像頭需要將汽車多個(gè)位置安裝的攝像頭圖像整合為一個(gè)全向圖像。因此，攝像頭ECU和環(huán)視ECU之間需要實(shí)時(shí)傳輸大量數(shù)據(jù)，環(huán)視ECU上的FPGA負(fù)責(zé)將多路視頻流數(shù)據(jù)整個(gè)為全向圖像并實(shí)時(shí)對(duì)畫面進(jìn)行處理，提高攝像頭的成像能力。其余配置與感知攝像頭、駕駛員監(jiān)控?cái)z像頭相同。

環(huán)視攝像頭的原理框圖

汽車攝像頭線路板的設(shè)計(jì)

以Sony的IMX390 200萬(wàn)像素?cái)z像頭與4Gbps串行器DS90UB953方案為例：

方案原理框圖

PCB設(shè)計(jì)3D效果圖

PCB疊層設(shè)計(jì)

汽車攝像頭PCB設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮車規(guī)對(duì)于環(huán)境溫度、振動(dòng)、使用壽命、復(fù)雜電磁環(huán)境的要求，綜合考慮各種極端使用場(chǎng)景，在滿足產(chǎn)品的性能和尺寸要求的條件下，選用板材和相應(yīng)的疊層方案。

該方案至少需要四層板，有電源和地層。如果使用四層板設(shè)計(jì)，第二層必須是地層。由于大多數(shù)開關(guān)器件位于頂層，這樣設(shè)計(jì)最大程度減小了回流路徑上通孔產(chǎn)生的雜散電感。

為了簡(jiǎn)化BGA扇出和布線難度，方案使用6層板進(jìn)行疊層設(shè)計(jì)。

疊層方案

PCB布線指南

LVCMOS信號(hào)走線需要遠(yuǎn)離差分線，以防止LVCMOS線信號(hào)耦合到差分線。

視頻傳輸高速信號(hào)線的優(yōu)先級(jí)最高，在等長(zhǎng)控制、阻抗匹配等關(guān)鍵控制點(diǎn)需要優(yōu)先滿足布線要求。

CLK和DATA需要嚴(yán)格等長(zhǎng)，阻抗要保持一致。

為了減少通道之間的串?dāng)_和反射，每個(gè)差分通道之間的間距至少要是布線寬度的三倍。同時(shí)盡可能減少布線路徑的上過孔，理想情況下，過孔應(yīng)為兩個(gè)或更少以最小化stub，減少反射。

走線在左右彎曲的數(shù)量上盡可能相等，彎曲的角度盡量大于或等于135度。

容量小的高頻去耦電容盡可能靠近器件方式，去耦電容的放置要考慮回流路徑，盡可能減少寄生電感。

同軸線纜的傳輸線阻抗控制為50Ω，如下圖黃色線指示，在布線時(shí)盡可能讓50Ω走線距離縮短。

在未來(lái)，汽車攝像頭線路板將發(fā)揮更加關(guān)鍵的作用。隨著汽車智能化和自動(dòng)化程度的不斷提高，對(duì)攝像頭的需求也將呈爆發(fā)式增長(zhǎng)。汽車攝像頭線路板作為連接攝像頭與汽車電子系統(tǒng)的重要橋梁，其性能和可靠性將直接影響到汽車的安全性能和智能化水平。

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