합리적인 가격의 ADAS 설계
  • 2015-04-07
  • 김언한 기자, unhankim@elec4.co.kr
  • 글 | 조란 니콜릭, 선임 엔지니어, 안슈만 삭세나, 마케팅 매니저 가우라브 아가왈, 마케팅 매니저 Texas Instruments


연속생산 차량에 쓰이는 TDAx SoC의 수가 최근 1,500만 개를 넘어섰다. 이 소자는 카메라 기반의 전방, 후방, 레이더, 서라운드 뷰 시스템을 아우르며 ADAS 애플리케이션에서 폭넓게 쓰이고 있다.

연속생산(serial production) 차량에 쓰이는 TDAx SoC의 수가 1,500만 개를 넘어섰다. 이런 성과를 내는데 7년이 걸렸지만, 다음 번의 대기록은 훨씬 더 짧은 기간 내에 달성될 것으로 예상된다. 이 SoC는 인상적인 ADAS 엔지니어링으로 15개 선두 고객사에 의해 최대 성능까지 끌어올려졌으며, 25개 이상의 제조업체들이 지금까지 100개 이상의 자동차 모델에서 시스템을 생산할 수 있게 됐다.

TDA3xSoC 프로세서는 ADAS(Advanced Driver Assistance Systems) 분야에서 TI의 폭넓은 시스템온칩(SoC) 포트폴리오를 풍성하게 한다. TI는 작년에 전방, 서라운드, 퓨전 ADAS 솔루션을 겨냥해 TDA2x SoC 프로세서를 발표했다.

TDA3x SoC 프로세서는 소형차부터 중형차까지 ADAS솔루션에 정교한 혁신을 가져온 TDA SoC 제품군이다. TDA3x SoC 프로세서가 선보인 산업 최초의 오토모티브 인증 PoP(package on package)를 통해 크기가 축소된 카메라 시스템의 물리적 풋프린트를 크게 줄일 수 있었다.



중소형 자동차까지 확대

TI의 고집적 확장형 오토모티브 프로세서 제품군이 TDA3x SoC에 의해 확대됨에 따라, 자동차 제조업체들은 NCAP 요건을 뛰어넘어 충돌사고를 줄이고 소형부터 중형차까지 강화된 자율주행을 경험할 수 있는 정교한 ADAS 애플리케이션을 개발할 수 있게 됐다.

이전 TDA SoC와 같은 아키텍처로 개발된 TDA3x SoC 프로세서는 전방 카메라와 서라운드 뷰, 퓨전 애플리케이션의 TDA2x SoC 프로세서에 스마트 후방 카메라와 레이더를 추가하는 방식으로 확장됐다.

TDA3x SoC 프로세서는 여러 가지 ADAS 분야에서 자율 긴급 제동(AEB)이나 차선 이탈 방지, 첨단 순항 제어(Advanced Cruise Control), 교통 표지 인식, 보행자 및 물체 감지, 전방 충돌 경고와 후진 사고 방지 같은 자율 ADAS 알고리즘을 가능하게 해준다. 여기에는 전방 카메라나 주차 보조, 서라운드 뷰, 퓨전, 레이더, 스마트 후방 카메라 등이 포함된다.

고객은 TDA3x SoC를 통해 유럽의 차선 이탈 경고와 교통 표지 인식, 자동 긴급 제동이 가능한 물체 감지 같이 비용에 민감한 NCAP 규제에 대처하는 ADAS 애플리케이션을 개발할 수 있게 될 것이다. 이어서 TDA3x SoC의 여러 가지 응용 사례에 대해 설명한다.




전방 카메라

CSI2 주변장치용 TDA3x 지원을 통해 최신 세대의 자동차 영상 센서와도 인터페이스가 가능하다. TDA3x SoC와 레거시 영상 센서의 접속을 지원하기 위해 병렬 비디오 입력도 그대로 두었다. 데이터 무결성을 위해 TDA3x SoC의 외부 메모리 인터페이스(external memory interface, EMIF)는 옵션형 SECDED(single error correct double error detect)을 지원하고 있다. 이 기능을 활성화하면, ECC로 보호되고 별도의 메모리 장치에 보관되는 어드레스 범위 내의 모든 액세스에 대해 ECC 비트가 계산된다(그림 1 참고).

두 개의 TMS320C66x DSP 코어와 TI의 EVE(embedded vision engine) 기반 Vision AccelerationPac은 전방 카메라에 계산 능력을 제공함으로써 인텔리전트 헤드 빔, 교통 표지 인식, 차선 이탈 방지, 물체 감지 등 복수의 전방 카메라 기능들이 동시 실행되게 한다.

서라운드 뷰

TDA3x SoC 프로세서는 TDA2x SoC 프로세서에서 나온 레거시 병렬 비디오 입력의 한 개 인스턴스를 지원한다. 이 VIP(Video Input Port)는 TI의 FPD Link 시리얼라이저/디시리얼라이저를 통해 네 개의 8비트 영상 센서와 접속할 수 있게 해준다.

그러면 TDA3x SoC는 전력과 크기가 최적화된 소형차 서라운드 뷰에 쓰일 수 있다. 넓은 동적 범위의 영상과 렌즈 왜곡 보정을 지원하는 ISP(Image Signal Processor) 하드웨어 가속기는 DSP 코어와 Vision AccelrationPac(EVE)의 영상 작업을 없앰으로써 TDA3x SoC 프로세서의 전력 소실 풋프린트를 크게 줄이고 있다.

TDA3x SoC의 디스플레이 서브시스템(Display Subsystem, DSS)은 DSP와 EVE에서 스케일링과 컬러 스페이스 변환, 필터링, 블렌딩, 컬러 키잉, 그래픽 오버레이 등의 여러 가지 서라운드 애플리케이션별 픽셀 처리를 없앨 수 있다.




작아진 ADAS 카메라

TDA3x SoC 프로세서는 여러 가지 면에서 작아진 ADAS 카메라의 혁신을 열었다. 실제 시스템 크기를 크게 줄일 수 있다는 것 외에도 작은 풋프린트에 계산 능력을 주어 크기가 축소된 ADAS 카메라를 가능하게 한 것이다. TDA3x 프로세서는 업계 최초의 오토모티브 인증 PoP로서, DDR 메모리를 집적해 ADAS 카메라 시스템의 소형화를 이뤄냈다. 이렇게 크기가 축소된 시스템 PCB 면적은 그림 3의 외부 마이크로컨트롤러(MCU)를 TDA3x 프로세서의 듀얼 ARM Cortex-M4에 흡수시켜 한 번 더 줄일 수 있다.

TDA3x SoC는 C66x DSP와 EVE 같은 강력한 연산 능력을 통해, 상당한 성능으로 크기가 축소된 ADAS 시스템에 물체 감지와 보행자 감지 같은 기능을 추가하고 있다. 작은 시스템 크기와 능동 냉각 유형의 부족으로 인해, 리어뷰 SoC에 의해 소실되는 에너지를 최소화하는 것이 무엇보다 중요하다. ISP와 DSS 같은 TDA3x 프로세서의 하드웨어 가속기는 DSP 코어와 EVE에서 리어 뷰 영상 작업을 없앰으로써 전력 소실을 감소시킨다.

레이더

C66x DSP와 EVE는 레이더 시스템에서 볼 수 있는 프로세싱에 뛰어나며, 이것은 중거리나 장거리 레이더에서 TDA3x SoC의 쓰임새를 높여준다. 그림 3의 하이레벨 블록 다이어그램은 TDA3x SoC 주위로 4개의 트랜스미터와 8개의 리시버가 조성된 장거리 레이더 시스템에 대한 것이다. 듀얼 하이엔드 ADC(analog-to-digital converter)의 출력이 두 개의 병렬 비디오 입력을 통해 TDA3x SoC에 연결되어 있다. 레거시 VIP는 듀얼 ADC의 두 개 13비트 출력과의 접속을 가능하게 해준다.

퓨전

TDAx 제품군과 TDA3x는 카메라와 레이더처럼 서로 다른 센서 입력을 위한 퓨전 솔루션을 내놓고 있다. C66x DSP와 EVE는 이미지와 레이더 데이터 둘 다에서 프로세싱 성능을 발휘함으로써 TDAx 아키텍처를 퓨전 애플리케이션에 매우 적합한 아키텍처로 만들고 있다.




TDA3x SoC 블록 다이어그램

TDA3x SoC 프로세서는 TDA 플랫폼의 이전 SoC들과 동일한 아키텍처를 공유하고 있다. 따라서 제조업체들은 제품 투자를 조정하며 하드웨어 및 소프트웨어 호환성으로 다양한 제품 포트폴리오를 내놓을 수 있다. 또한 제조업체들은 차세대 ADAS 기능을 저렴한 가격대의 자동차로 도로에 빨리 내놓을 수도 있다.

TDA3x SoC(그림 5 참조)는 이기종 확장 가능한 아키텍처에 기반한 것으로, 여기에는 TI의 고정소수점 및 부동소수점 듀얼 TMS320C66x DSP 코어와 완전 프로그래머블 Vision AccelerationPac(EVE), 듀얼 ARM Cortex-M4 코어가 ISP 및 주변장치들과 함께 포함돼 있다.

TDA2x SoC 프로세서에서 TDA3x SoC로 넘어오며 증분 주변장치로 추가된 것은 10비트 ADC와 표준 해상도 비디오 DAV, 4개 레인의 CSI2 또는 HiSPI 비디오 입력이다. CSI2/HiSPI 비디오 입력 외에도, TDA3x SoC는 TDA2x SoC의 레거시 병렬비디오 입력 포트의 한 개 인스턴스를 지원한다.

또한 TDA3x 프로세서는 최신 ISP 하드웨어 가속기를 도입하고 넓은 동적 범위와 렌즈 왜곡 보정을 지원한다. TDA3x SoC의 디스플레이 서브시스템(DSS)은 두 개 비디오, 한 개 그래픽, 한 개 라이트백(write-back) 파이프라인으로 여러 가지 픽셀 프로세싱 능력을 지원한다. DSS는 하나의 MIPI DPI2.0과 하나의 컴포지트 비디오-출력 디스플레이 인터페이스를 지원한다.

TDA3x는 15 mm2와 12 mm2 PoP, 이렇게 두 개의 BGA 패키지로 출시되며, 둘 다 피치는 0.65 mm이다.
TDA3x EMIF는 16비티나 32비트 와이드 구성에서 더 큰 패키지로 LPDDR2/DDR2/DDR3/DDR3L과의 접속을 지원한다.

표 1은 특정 사례에서 사용할 수 있는 여러 가지 코어들과 비디오 입/출력 주변장치들을 보여주고 있다(전방 카메라, 서라운드 뷰, 후방 카메라, 카메라 모니터링 시스템).

TDA3x SoC 프로세서의 새로운 기능
TDA3x SoC는 고객에게 이로운 몇 가지 새로운 기능을 도입하고 있다.

업계 최초의 오토모티브 PoP

TDA3x SoC는 최초의 DDR 메모리 PoP를 자동차 산업에 선보임으로써 ADAS 카메라나 레이더 시스템의 소형화를 가능하게 한다. TDA3x 패키지의 상단에 메모리를 탑재해 풋프린트와 보드 복잡도를 줄이면 크기 증가 없이도 프로세싱 능력이 증가하게 된다. 마이크론(Micron), 윈본드(Winbond), ISSI 같은 다수의 메모리 회사들이 2015년에 TDA3x SoC를 위한 맞춤형 PoP를 내놓을 예정이다.




시스템 비용과 복잡도

크기를 줄여주는 ISP 집적 raw/Bayer 센서를 활성화시키는 ISP를 집적함으로써, TDA3x 프로세서는 솔루션의 크기와 비용, 복잡도를 늘리지 않고도 화질을 개선하고 있다. 이형의 TDA3x들은 노이즈 필터, 컬러 필터 어레이, VNTF(Video Noise Temporal Filtering), 노출, 화이트 밸런스 컨트롤 등 모든 기능의 ISP를 가지고 있을 뿐만 아니라 와이드 다이내믹 레인지(WDR)와 렌즈 왜곡 보정(LDC)도 옵션형으로 지원하고 있다. ISP는 모노와 스테레오, 최대 4개의 카메라 입력을 여러 가지 다양한 구성으로 지원할 수 있는 산업 선도적 집적 솔루션이다.

디자인 강화해 안전한 자동차 개발 지원

TI의 TDA3x 프로세서는 ISO 26262 기능안전 표준 요건을 충족하도록 개발하고 있다.

TDA3x SoC는 TI의 Hercules™ TMS570 안전 MCU 제품군의 여러 가지 진단을 이용해 기존 TDA2x 플랫폼 안전 개념을 강화하고 있다. 하드웨어와 소프트웨어, 툴, 지원으로 이루어진 조합은 TDA3x 프로세서의 고객이 까다로운 기능안전 요건을 충족하고 시스템 레벨의 기능안전 인증을 보다 효율적으로 달성할 수 있도록 돕는다.

TI 소프트웨어와 툴 개발 에코시스템으로 개발을 시작할 수 있다.

TI 비전 소프트웨어 개발 키트(SDK)
TI Vision SDK: ADAS 시스템을 위해 최적화된 비전 라이브러리: TDA 제품군은 소형차에서 고급 자동차까지 다양한 차량용 제품 개발을 위해 ADAS 솔루션을 설계하는 고객들에게 TI VisionSDK와 로열티 무상 소프트웨어 라이브러리를 제공하고 있다. 이것은 동일한 플랫폼에서 이뤄지며, 투자비는 절감되고 비용 및 출시기간은 단축된다. TI Vision SDK는 TI의 RTOS SYS/BIOS™에 기반하고 있으며 지금 바로 이용 가능하다. (TI Vision SDK에 관한 보다 자세한 정보 정보는 http://www.ti.com/lit/wp/spry260/spry260.pdf 참조)

TDA3x SoC 프로세서 평가 모듈(EVM)
TDA3x 평가 모듈(EVM) (그림 6 참고)은 평가용으로 지금 바로 이용 가능하며, 개발 속도를 높이고 출시 기간을 단축할 수 있도록 ADAS 고객들을 위해 고안된 것이다. 메인 보드는 이더넷과 FPD 링크, HDMI 같은 핵심 주변장치들을 집적하고 있다.


 

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