汽車(chē)ADC如何幫助設(shè)計(jì)人員在ADAS中實(shí)現(xiàn)功能安全

盡管當(dāng)今的車(chē)輛在多種駕駛場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化，但背后真正推動(dòng)汽車(chē)從部分自動(dòng)駕駛實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)駕駛的不是汽車(chē)制造商，而是移動(dòng)服務(wù)提供商，例如出租車(chē)公司、汽車(chē)租賃公司、送貨服務(wù)公司以及需要提供安全、高效、方便且經(jīng)濟(jì)實(shí)用的公共和私人交通工具的城市。

在完全自主的自動(dòng)駕駛汽車(chē)駛上公共道路之前，它必須經(jīng)歷六個(gè)不同的自動(dòng)化等級(jí)，即從0級(jí)（無(wú)自動(dòng)化）到5級(jí)（完全自動(dòng)化），如圖1所示。自動(dòng)化等級(jí)每提升一級(jí)，都需要對(duì)高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS) 技術(shù)進(jìn)行大幅改進(jìn)，并實(shí)現(xiàn)對(duì)所有安全關(guān)鍵型功能的適當(dāng)管理。

圖1 自動(dòng)駕駛等級(jí)

自動(dòng)駕駛汽車(chē)使用多項(xiàng)傳感器技術(shù)，包括攝像頭、雷達(dá)和激光雷達(dá)。根據(jù)不同的環(huán)境條件和距離，這些傳感器各有優(yōu)缺點(diǎn)。傳感器融合箱會(huì)分析這些傳感器信號(hào)以及來(lái)自GPS和車(chē)聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，用于創(chuàng)建精確的三維環(huán)境測(cè)繪圖并發(fā)送適當(dāng)?shù)膭?dòng)作信號(hào)。圖2是此類自主系統(tǒng)的方框圖。

圖2 自動(dòng)駕駛系統(tǒng)

隨著車(chē)輛自動(dòng)化水平越來(lái)越高，硬件和軟件子系統(tǒng)變得越來(lái)越復(fù)雜，為了避免駕駛員、乘客和行人面臨危險(xiǎn)情況，這些子系統(tǒng)的功能安全變得至關(guān)重要。這些子系統(tǒng)需要滿足超高級(jí)別的功能安全標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)槿魏喂收隙伎赡苁侵旅?。根?jù)由ISO 26262劃分的自動(dòng)化等級(jí)，道路車(chē)輛的功能安全需符合最高ASIL-D級(jí)的汽車(chē)安全完整性等級(jí) (ASIL)。

為了達(dá)到高水平的ASIL功能安全要求，這些子系統(tǒng)需要通過(guò)使用適當(dāng)?shù)脑\斷監(jiān)控機(jī)制和并行冗余電路來(lái)顯著降低故障率并提高故障檢測(cè)的覆蓋率。它們需要測(cè)量和識(shí)別與不同電源軌相關(guān)的潛在故障，檢測(cè)不同電源的電壓或電流消耗是否有任何異常以及系統(tǒng)溫度是否有任何波動(dòng)。診斷出這些故障后，需及時(shí)采取適當(dāng)?shù)拇胧?。圖3顯示了實(shí)現(xiàn)此功能的概念方框圖。

圖3 電源軌和溫度診斷監(jiān)控系統(tǒng)

有一種使用獨(dú)立模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 進(jìn)行診斷監(jiān)控的更簡(jiǎn)便方法越來(lái)越普及。功能安全目標(biāo)可能因安全關(guān)鍵性和實(shí)施情況而異。此外，每個(gè)工程或平臺(tái)的通道數(shù)量可能會(huì)有所不同，因?yàn)闇y(cè)量數(shù)量可能因工程和平臺(tái)而異。

為促進(jìn)實(shí)現(xiàn)這種診斷監(jiān)控功能，德州儀器 (TI) 開(kāi)發(fā)了ADS7038-Q1和ADS7142-Q1。ADS7038-Q1是一款超小型（3mmx 3mm）、8通道、12位、符合汽車(chē)電子委員會(huì) (AEC)-Q100 1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的ADC，具有集成的通用輸入輸出引腳(GPIO)、可編程故障檢測(cè)比較器、模擬看門(mén)狗和針對(duì)數(shù)據(jù)讀取/寫(xiě)入操作和上電配置的8位循環(huán)冗余校驗(yàn)碼。ADS7142-Q1是一款超小型（2mmx3mm）、雙通道、12位、符合AEC-Q100 1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的ADC，具有可編程故障檢測(cè)比較器。圖4顯示了ADS7038-Q1的方框圖，圖5顯示了ADS7142-Q1的方框圖。

圖4 ADS7038-Q1簡(jiǎn)化方框圖

圖5 ADS7142-Q1簡(jiǎn)化方框圖

隨著車(chē)輛的自動(dòng)化水平不斷提高，一級(jí)供應(yīng)商和原始設(shè)備制造商越來(lái)越需要上述提供診斷監(jiān)控的ADC，用于實(shí)現(xiàn)其功能安全目標(biāo)。