ADAS的技术使驾乘体验更舒适、更安全、更智能。TI JacintoTDA4VM&DRA829处理器是TI最新一代的处理器,以先进的高集成度和多核异构的高性能处理能力,展现了其灵活的处理能力和极具竞争力的成本,为ADAS技术实现提供了极具竞争力的平台。 在ADAS的应用中,摄像头作为感知模块,越来越多地摄像头被部署在应用中,感知能力的大小对应用来说至关重要,因此,本文将介绍Jacinto7处理器摄像头接入和ISP的处理能力。
Jacinto7 图像接入
Jacinto7 TDA4VM/DRA829摄像头接入子系统包含了2x MIPI CSI-2接口 和video processing front end(VPFE),可以支持多个摄像头的接入。
图1 : TI Jacinto7摄像头接入子系统
对于MIPI-CSI2接口支持情况如下:
- 2x MIPI D-PHY with 4 lanes (2.5Gbps/lane)
- Supports 8 sensors with de-serializer Hubs
- 2x Camera Adaptation Layer (CAL)
– Protocol stack for MIPI CSI2
– Supports all MIPI supported formats
- RAW/DPCM/YUV
- RAW 8, 10, 12, 14, 16 bits
– Companied or linear
– Real-time priority on I/F port traffic
VPFE输入接口模块用于接收原始图像、视频数据、YUV等数字图像数据。VPFE支持的功能如下:
- Support for conventional Bayer pattern and Foveon sensor formats.
– Generates HD/VD timing signals and field ID to an external timing generator or can synchronize to the external timing generator
– Support for progressive (non-interlaced) and interlaced sensors
– Support for up to 110-MHz sensor clock.
– Support for REC656/CCIR-656 standard (YCbCr 422 format, either 8- or 16-bit).
– Support for YCbCr 422 format, either 8- or 16-bit with discrete HSYNC and VSYNC signals.
– Support for up to 16-bit input.
因此,从图像接入来说,TDA4VM/DRA829 MIPI-CSI2的每个接口有10Gbps 的带宽,两个MIPI-CSI2有20Gbps的带宽,每个CSI2接口支持16个Virtual Channels,因此两个CSI2接口可以支持多达32路摄像头。EVM可以方便展示多达8路2M摄像头的接入。
Jacinto7 图像处理
Jacinto7集成了视觉预处理加速器Vision Pre-processing Accelerator(VPAC), 提供了常用的图像处理功能,比如颜色处理和增强、噪声过滤、宽动态(WDR)、镜头畸变矫正、图像金字塔、图像缩放等。基于TI 超过20年在数百万种产品中部署的多个Soc系统,TI发布了最新一代的成像系统,即德州仪器第七代ISP,并被集成在了Jacinto7 TDA4VM和DRA829处理器。
如图2 VPAC系统框图所示,由以下主要模块组成:
- Video Imaging Subsystem (VISS)
- Lens Distortion Correction (LDC)
- Bilinear Noise Filter (BNF)
- Multi-scaler (MSC)
图2 : TI Jacinto7 VPAC 系统框图
VISS(Video Imaging Subsystem)模块主要处理RAW数据并输出RGB或YUV图像。其包含RAW FE(Raw Front End)、NFS(Noise Filter)、GLBCE(Global and Local Brightness Contrast Enhancement)、FCP(Flex Color Processing)等模块。
LDC(Lens Distortion Correction)主要对图像进行畸变矫正。
MSC(Multi-Scalar)主要功能是对图像进行缩放。
BNF(Bilateral Noise Filtering)双边滤波去除噪声。
TDA4VM的VPAC的处理能力是720MP/s,因此理论上可以对24M RAW摄像头的数据进行处理。
Jacinto7 Use Cases
Jacinto7 的用户经常会问TDA4VM/DRA829能够接几个摄像头,有几个ISP,ISP能够处理几路摄像头的问题。 通常我们经常使用MIPI-CSI2接收图像,使用VPAC里面VISS对RAW图像进行处理。TDA4VM/DRA829处理器有两个CSI-2接口,一个ISP, ISP可以分时处理多路图像, 其吞吐量如下表所示:
IP |
Max Throughput |
CSI-2*2 |
10Gbits*2 |
VPAC |
720 MP/s |
当前的SDK中已经支持摄像头查看Release Notes(https://software-dl.ti.com/jacinto7/esd/processor-sdk-rtos-jacinto7/latest/exports/docs/imaging/imaging_release_notes.html#ImageSensor_Support)
PSDKRA Multi Camera Use Case 1
Jacinto7 SDK支持Multi Camera Use Case,其系统框图如图3所示,该Demo同时可以接入8个2MP@30FPS摄像头,摄像头先通过FPD LINK串化器UB953,然后通过同轴接入FPD LINK解串器UB960,最后通过TDA4VM MIPI-CSI2接口接入TDA4VM进行图像处理。
该Demo可以在EVM快速搭建,需要TDA4VM EVM、Fusion Board(摄像头接口板)和8个AR0233或IMAX390摄像头。
图3 : TDA4VM Multi Camera Use Case 1
该Use Case的利用率如下8*2MP@30FPS(RAW12):
IP |
Max Throughput |
Utilization |
Utilization(Percentage) |
CSI-2 (Port1) |
10 Gbits |
2.88 Gbits |
28.80% |
CSI-2 (Port2) |
10 Gbits |
2.88 Gbits |
28.80% |
VPAC |
720 MP/s |
480MP/x |
66.66% |
PSDKRA Multi Camera Use Case 2
当前的ADAS应用中,有4个2MP@30FPS摄像头实现全景,1个8MP@30FPS实现前视,另外一个摄像头完成DMS或后视功能。一个前视摄像头其系统框图如图4所示:
- 1*8MPpixel@30fps RAW12 Front Camera
- 1*1MPpixel@60fps RAW12 Rear/DMS Camera
- 4*2MPpixel@30fps RAW12 Surround View (SRV) Camera
图4 : TDA4VM Multi Camera Use Case 2
该Use Case的利用率如下:
IP |
Max Throughput |
Utilization |
Utilization(Percentage) |
CSI-2 (Port1) |
10 Gbits |
3.6 Gbits |
36% |
CSI-2 (Port2) |
10 Gbits |
2.88 Gbits |
28.80% |
VPAC |
720 MP/s |
540MP/x |
75% |
PSDKRA Multi Camera Use Case 3
在Jacinto7里面如果超过8个摄像头应该怎么接呢?假如依旧使用TDA4VM CSI2的两个接口,如果是9个或9个以上的摄像头,需要如何接呢?FPD LINK有Cascading的功能,如下方案采用FPD LINK Cascading的功能,其系统框图如图6所示:
图6 : TDA4VM Multi Camera Use Case 3-2
IP |
Max Throughput |
Utilization |
Utilization(Percentage) |
CSI-2 (Port1) |
10 Gbits |
2.16 Gbits |
21.6% |
CSI-2 (Port2) |
10 Gbits |
2.88 Gbits |
28.80% |
VPAC |
720 MP/s |
420MP/x |
60% |
总结
摄像头的接入和处理能力对用户方案至关重要,因此,本文对Jacinto7 TDA4VM/DRA829处理的摄像头接入和处理能力进行了概述,并使用实际的Use Case 介绍了摄像头的接入和处理方案,用户可以根据实际应用需求对文中的方案进行修改。对于其它的Jacinto7的处理器,比如TDA4VL、TDA4AL、TDA4VMECO、TDA4VH、TDA4AH等处理器,本文也同样适用,需要注意的是不同处理器的CSI和VPAC带宽的不同,性能有所差异,因此需要根据带宽进行换算。
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