集成智能傳感器健康監(jiān)測用于先進駕駛輔助系統(tǒng)和自主駕駛

監(jiān)測越來越多的汽車攝像頭、雷達和其它高速傳感器模塊的狀態(tài)正變得越來越復雜。雖然具有本地處理器的智能傳感器可以監(jiān)控他們自己的健康狀態(tài)，但是原始數據傳感器通常缺少一個執(zhí)行該任務的本地微控制器，使得中央電子控制單元（ECU）處理器單獨監(jiān)視每個傳感器。

然而，原始數據傳感器不必“裝聾作啞”。將智能健康監(jiān)控功能集成到串行器和解串器（SerDes）鏈路芯片組中，可以避免中央處理器不斷輪詢傳感器的運行狀態(tài)。

多傳感器先進駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）

下一代車輛可能有十幾個或更多的遠程原始數據傳感器（圖1）。監(jiān)控每個傳感器的健康狀態(tài)增加了中央ECU處理器中的軟件開銷。ECU必須監(jiān)控諸如傳感器狀態(tài)、模塊電壓、模塊溫度、鏈路操作（雙向）等因素，及多個傳感器、串行器、解串器和其他芯片上的其他指示器等因素，以生成傳感器健康狀況的完整圖片。您可以為每個遠程傳感器模塊添加一個小型微控制器進行健康監(jiān)控和內務處理，但這會增加模塊尺寸和成本——中央ECU仍然必須單獨檢查每個傳感器和鏈路。

將健康監(jiān)控功能集成到SerDes芯片組中，可集中監(jiān)控多個傳感器模塊及其鏈路，以便中央ECU只接收一個統(tǒng)一的中斷警告。

圖1：汽車攝像頭和雷達傳感器分布示例

鏈路狀態(tài)和保護

自主傳感器監(jiān)測中的第一層是鏈路完整性自身。鏈路必須提供魯棒控制通道及鏈路數據保護和診斷功能。該鏈路監(jiān)測電纜故障（開路、對地短路、短路到Vbatt）及位錯誤，并將警報報告回ECU。正向通道和反向通道都由SerDes芯片組監(jiān)視故障。此外，DS90UB953-Q1串行器對串行器的數據輸入執(zhí)行奇偶校驗，允許系統(tǒng)確定潛在錯誤是源自傳感器還是來自鏈路。最后，解串器的自適應均衡器提供電纜健康質量測量，使系統(tǒng)能夠對電纜劣化發(fā)出警告。

傳感器模塊健康診斷

隨著傳感器激增且系統(tǒng)功能安全性變得越來越重要，為單獨的傳感器模塊提供某種程度的健康監(jiān)測是有用的。例如，DS90UB953-Q1串行器集成了許多功能支持這一目標（圖2）。在內部，串行器監(jiān)控自己的狀態(tài)，例如鎖定、有效時鐘和溫度。串行器還可監(jiān)視外部健康因素，如電源電壓和傳入的傳感器數據錯誤。連續(xù)發(fā)送到解串器的可配置報警位將警告ECU任何監(jiān)控值是否超出范圍。串行器還報告在到傳感器模塊的控制通道通信中是否存在錯誤。如果發(fā)生I2C寫入錯誤，串行器不傳送錯誤的I2C命令，從而有助于防止傳感器模塊錯誤配置。解串器向中央ECU發(fā)送警告，使得系統(tǒng)可以采取進一步的動作，如控制數據重傳。

圖2：集成傳感器模塊運行狀況診斷的示例

聚合健康狀態(tài)

多輸入解串器集線器（如DS90UB960-Q1）將多達四個傳感器的狀態(tài)集成到單個可編程開漏中斷引腳（圖3）。由多個傳感器串行器或鏈路中的任何一個發(fā)送的報警可觸發(fā)中斷。然后本地處理器讀取狀態(tài)寄存器以確定警告的性質和位置。您可以配置解串器中斷引腳，以根據多個可編程變量激活。由于該引腳使用開漏結構，因此您可將多個中斷連接在一起（線OR'd），以組合來自多個芯片的中斷，從而節(jié)省處理器I/O引腳。

圖3：解串器中心聚合來自多個傳感器鏈路的報警

智能傳感器的健康

越來越多的高速傳感器正用于汽車中，這導致了自主駕駛的方式。今天的原始數據傳感器可以結合健康監(jiān)控功能，遠程并自主地監(jiān)控故障，節(jié)省處理器資源并提供額外的系統(tǒng)保護層。這使得這些“健康智能”模塊可更容易地部署未來車輛所需的更多數量的高速傳感器。

審核編輯：郭婷