Ladda ner artikeln här (länk, pdf). Fler tekniska rapporter finns på etn.se/expert

Samtidigt förlitar sig både förarassistans och självkörning på kameror runt bilen som skickar video till styrenheter (ECU) som bearbetar informationen. Idag används de främst för avancerade parkeringsfunktioner och för att upptäcka det som kan finns i döda vinklar, men inom kort kan de även fungera som elektroniska backspeglar eller för att dölja vindrutestolpar. Därför är det inte förvånande att fordonsdisplayer skeppas i allt större antal. År 2018 var tillväxten enligt IHS 11 procent, vilket var två procent mer än 2017.

Idag används fordonsdisplayer framför allt i instrumentkluster och mittpaneler, men även i baksätet där de står för underhållning. Den som köper en bil förväntar sig att den ska kunna hanteras likt en smartmobil, exempelvis med enkla anpassningar, mjuk­varuuppgraderingar och flexibla val.

Konsumenternas önskningar dyker upp i snabbare takt än vad de ECU:er som utvecklas för nya fordonsmodeller klarar av att hantera. Detta i kombination med att fordonselektroniken specificeras flera år innan bilen börjar säljas ger bilköparen en känsla av att en ny bil inte kan mäta sig med upplevelsen från den egna smartmobilen.

Det är en utmaning att köpa in delar, som kameror och skärmar, som ska vara tillgängliga under ett fordons hela livstid. Till detta kommer att konsumenterna förväntar sig att skärmstorleken och bildkvaliteten ökar snabbare än vad ECU:erna som de är anslutna till kan hantera. Det betyder att en flexibel videoarkitektur, med in- och utgångar som kan anpassas till nya skärmar, är att föredra under en bilmodells livstid.

På videoingångssidan kan de flesta systemkretsar (SoC, System-on-a-Chip) för fordonstillämpningar antingen ha en parallell videoingång eller MIPI CSI-2-gränssnitt. Den parallella ingången passar väl för CMOS-sensorer som har YUV- eller RGB-utgång tillsammans med synkroniseringssignaler. Dessa sensorer sitter på utsidan av fordonet och kan exempelvis varna för döda vinklar. Det betyder att de kräver en SerDes-lösning (serialiserare-avserialiserare) som länkar kameran till ECU:n för bearbetning av videon. Gränssnittet hanterar även styrdata, vanligtvis en I2C-buss för konfigurering, över ett trådat gränssnitt såsom en tvinnad parkabel.

Parallella gränssnitt kräver många an­slutningar, därför finns vanligen ett begränsat antal sådana på en systemkrets. MIPI CSI-2 är ett väldigt vanligt gränssnitt hos fordonskvalificerade systemkretsar. Det erbjuder hög prestanda, låg effekt och lågt EMI. Det stödjer en videoupplösning på 8k eller mer vilket bör kunna täcka de videokrav som kommer att ställas på tillämpningar i kupén under många år framöver.

För närvarande arbetar dock bilindustrin med MIPI inom Automotive Working Group för att bedöma hur fordonsindustrins behov kan tillgodoses i framtiden. En godkänd standard, liksom prover av kretsarna förväntas komma under detta år, medan kommersiella komponenter förväntas dyka upp i de första bilarna runt år 2024.

Under tiden kommer nuvarande topologier att användas för att ansluta till CSI-2-gränssnitt på SoC-kretsar. TC9591XBG är exempel på en perfekt brygga som konverterar parallell videodata till CSI-2-signaler som systemkretsen behöver (bild 1). Den skapar flexibilitet för ECU:n, så att den kan stödja förändringar i kameran.

TC9591XBG stödjer upplösningen 1080P vid 60 bilder per sekund, medan effektförbrukningen är mindre än 80 mW. Den kan konfigureras via det I2C-gränssnitt som med största sannolikhet redan ingår i kamerans konfigureringsgränssnitt, eller SPI. Den parallella ingången stödjer icke-uppackat 24-bitsformat, såsom RGB888/666/565, RAW8/1/12/14 liksom YUV422 8- och 10-bitsformat, och en PCLK-frekvens på upp till 166 MHz. Om kameralösningen förändras under fordonets livstid kan videobryggan konfigureras om och anpassas.

USB-porten i bilen används än så länge främst för att ladda mobilen, eller möjligen som ett gränssnitt för Android Auto eller Apple CarPlay. Men sedan USB-C införts stöds även HDMI Alt Mode som kan leverera full HDMI-video.

Med största sannolikhet kommer vi i framtiden att titta mer på video i våra smartmobiler när vi åker bil. Detta eftersom vi kan förvänta oss att ha mera ledig tid när bilen körs autonomt. Om systemkretsen inte stödjer HDMI kommer det även här att behövas konvertering till en CSI-2-signal, vilket kräver en videobrygga som till exempel TC9590XBG. Den stödjer en videoupplösning upp till 1080P vid 60 bilder per sekund. Likaså hanterar bryggan standarderna HDCP (High-bandwidth Digital Content Protection), DDC (Display Data Channel) och EDID (Extended Display Identification Data). Effektförbrukningen vid full videupplösning är knappa 550 mW, och den sjunker till 109 µW i viloläge. Gränssnitten I2S eller TDM används för audio. Om systemkretsen enbart har en parallell videoingång tillgänglig kan TC9590XBG och TC9591XBG kombineras för att konvertera HDMI till CSI-2 innan den slutgiltiga konverteringen görs till ett lämpligt parallellt videoformat (bild 2).

När videon har bearbetats ska den presenteras på en eller flera skärmar – exempel­vis på skärmar som ingår i navigationssystemet eller som underhåller passagerare i baksätet. Vanligen har systemkretsen endast en MIPI-DSI-videoutgång, medan skärmarna antingen stödjer LVDS eller Embedded Displayport (eDP) – även detta kan lösas med en videobrygga, till exempel TC9592XBG eller TC9593XBG (bild 3).

TC9592XBG har en upplösning upp till 1600×1200 (UXGA) med 24 bitar per pixel om bryggan stödjer enkel LVDS-länk, medan den hanterar upp till 1920×1200 (WUXGA) vid 24-bitar per pixel om bryggan har dubbel LVDS-länk. Enheterna har också en I2C-master som kan styras via DSI-länken vilket gör att även andra enheter kan styras med hjälp av samma standardiserade gränssnitt. Effektförbrukningen håller sig under 100 mW vid maximal upplösning. Bryggorna stödjer även algoritmen kallad Toshiba ­Magic Square, som gör det möjligt för en skärm med ett färgdjup på mindre än 24 bitar att nå en kvalitet som ligger nära den hos en riktig 24-bitarsskärm.

Oberoende om en kamera ingår som en del i ett fordons navigations- eller underhållningssystemet eller inte så utgör videon den producerar en del av bilägarens upplevelse. Dessvärre begränsar fordonselektronikens långa konstruktionscykler hastigheten med vilken ny teknik kan introduceras på marknaden.

Flexibla videobryggor gör det dock möjligt för utvecklare att fräscha upp bilmodeller med förbättrade kameror eller mer högupplösta skärmar utan att ändra i styr­enhetens hårdvara. En enkel modifiering av konfigurationen är allt som krävs.

Genom lämplig planering och noggrann avvägning går det att möta förändringar i video-behovet under hela en fordonsplattforms livstid.