集成智能传感器健康监测用于先进驾驶辅助系统和自主驾驶

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监测越来越多的汽车摄像头、雷达和其它高速传感器模块的状态正变得越来越复杂。虽然具有本地处理器的智能传感器可以监控他们自己的健康状态，但是原始数据传感器通常缺少一个执行该任务的本地微控制器，使得中央电子控制单元（ECU）处理器单独监视每个传感器。
然而，原始数据传感器不必“装聋作哑”。将智能健康监控功能集成到串行器和解串器（SerDes）链路芯片组中，可以避免中央处理器不断轮询传感器的运行状态。本篇博文中，我将一睹这一装置。

多传感器
下一代车辆可能有十几个或更多的远程原始数据传感器（图1）。监控每个传感器的健康状态增加了中央ECU处理器中的软件开销。ECU必须监控诸如传感器状态、模块电压、模块温度、链路操作（双向）等因素，及多个传感器、串行器、解串器和其他芯片上的其他指示器等因素，以生成传感器健康状况的完整图片。您可以为每个远程传感器模块添加一个小型微控制器进行健康监控和内务处理，但这会增加模块尺寸和成本——中央ECU仍然必须单独检查每个传感器和链路。
将健康监控功能集成到SerDes芯片组中，可集中监控多个传感器模块及其链路，以便中央ECU只接收一个统一的中断警告。

图1：汽车摄像头和雷达传感器分布示例

链路状态和保护
自主传感器监测中的第一层是链路完整性自身。链路必须提供鲁棒控制通道及链路数据保护和诊断功能。该链路监测电缆故障（开路、对地短路、短路到Vbatt）及位错误，并将警报报告回ECU。正向通道和反向通道都由SerDes芯片组监视故障。此外，串行器对串行器的数据输入执行奇偶校验，允许系统确定潜在错误是源自传感器还是来自链路。最后，解串器的自适应均衡器提供电缆健康质量测量，使系统能够对电缆劣化发出警告。

传感器模块健康诊断
随着传感器激增且系统功能安全性变得越来越重要，为单独的传感器模块提供某种程度的健康监测是有用的。例如，串行器集成了许多功能支持这一目标（图2）。在内部，串行器监控自己的状态，例如锁定、有效时钟和温度。串行器还可监视外部健康因素，如电源电压和传入的传感器数据错误。连续发送到解串器的可配置报警位将警告ECU任何监控值是否超出范围。串行器还报告在到传感器模块的控制通道通信中是否存在错误。如果发生I2C写入错误，串行器不传送错误的I2C命令，从而有助于防止传感器模块错误配置。解串器向中央ECU发送警告，使得系统可以采取进一步的动作，如控制数据重传。

图2：集成传感器模块运行状况诊断的示例

聚合健康状态
多输入解串器集线器（如）将多达四个传感器的状态集成到单个可编程开漏中断引脚（图3）。由多个传感器串行器或链路中的任何一个发送的报警可触发中断。然后本地处理器读取状态寄存器以确定警告的性质和位置。您可以配置解串器中断引脚，以根据多个可编程变量激活。由于该引脚使用开漏结构，因此您可将多个中断连接在一起（线OR'd），以组合来自多个芯片的中断，从而节省处理器I/O引脚。

图3：解串器中心聚合来自多个传感器链路的报警

智能传感器的健康
越来越多的高速传感器正用于汽车中，这导致了自主驾驶的方式。今天的原始数据传感器可以结合健康监控功能，远程并自主地监控故障，节省处理器资源并提供额外的系统保护层。这使得这些“健康智能”模块可更容易地部署未来车辆所需的更多数量的高速传感器。如想了解更多信息，请查看TI针对ADAS应用的整个。