带硬件同步功能的以太网 PHY 扩大了汽车雷达的覆盖范围

在当今汽车行业，高级驾驶辅助系统(ADAS)的发展可谓日新月异。为了实现更安全、更智能的驾驶体验，汽车上安装的雷达传感器数量与日俱增，多个中距离和远距离雷达的配备已成为支持美国汽车工程师学会定义的 L2 级自动驾驶的标配。这样的雷达组合能够为车辆提供安全运行所必需的前向扫描范围，并且在过往的发展阶段中，基本能够满足各类驾驶场景的需求。然而，随着市场对汽车成本控制的要求愈发严苛，以及消费者对汽车性能期望的不断攀升，原始设备制造商(OEM)不得不积极探寻全新的设计解决方案，以应对这一复杂多变的局面。

自动驾驶车辆的传感器架构与车辆的自动驾驶能力级别紧密相连。当车辆迈向自动驾驶时，实时收集并处理海量的传感器数据便成为关键。此时，若各个传感器能够协同同步工作，特殊设计的软件便能巧妙地利用这些数据，构建出车辆前方世界的精准虚拟图像。ADAS 微控制器(MCU)依据这一虚拟图像，能够迅速且准确地计算出最佳行驶路径，或者及时规避前方的障碍物，保障行车安全。

雷达作为汽车感知外界环境的重要 “眼睛”，其工作原理基于发射无线电波，并敏锐接收由路径上物体反射回来的无线电波，以此来精准检测物体。通过精确测量从发射无线电波到传感器接收到反射波之间所经过的时间，雷达能够快速计算出物体与车辆之间的距离。以 L2 级或更高级别的自动驾驶汽车为例，其典型应用中的雷达传感器组合通常包含三到五个中距离雷达传感器，这些传感

器的探测围可达 150 米，同时还配备一个远距离前置雷达，探测范围更是高达 250 米。

在车辆行驶过程中，这些雷达会持续不断地以帧的形式向雷达电子控制单元传输数据。随后，由 OEM 和一级制造商精心开发的软件栈承担起一项重要任务，即依据中央时钟对各个不同来源的数据帧进行同步处理。但这一过程并非易事，需要消耗大量的处理资源，对系统的性能要求极高。而在传输控制协议 / 互联网协议(TCP/IP)协议栈的物理层(PHY)上实现帧的硬件级同步，则为解决这一难题提供了全新的思路，能够显著减轻中央 ADAS MCU 的后处理负担。德州仪器推出的 DP83TC817S-Q1 以太网 PHY 收发器便是这一领域的佼佼者，它能够使两个或更多雷达的雷达帧在时域和频域上实现硬件级同步，且精度可达到纳秒级，为汽车雷达系统的性能提升带来了质的飞跃。

如今，以太网在汽车领域的应用愈发广泛，已然成为区域、域和混合架构中大型系统的数字主干。在现有的 ADAS 架构中，以太网扮演着雷达与中央计算系统之间通信桥梁的重要角色。在雷达子系统中，以太网 PHY 负责将帧数据高效地发送到中央 ADAS 计算机，确保数据传输的稳定与流畅。

德州仪器的 DP83TC817S-Q1 之所以能够在众多产品中脱颖而出，得益于其具备的多项高级功能。该器件能够巧妙利用精密时间协议(PTP)精准恢复传入的中央时钟，为整个系统的同步运行提供了稳定的时间基准。其集成的输入 / 输出功能更是强大，能够精准触发雷达帧，从而在多个雷达之间实现精准的雷达帧同步，确保各个雷达的数据能够在时间上保持高度一致。同步后的帧会被及时传送回雷达电子控制单元，以便后续处理。此外，DP83TC817S-Q1 还具备一项关键能力，即能够精确测量接收到的雷达帧的频率偏移，并在下一个帧周期中迅速校正雷达频率偏移，使得后续帧在频域上也能实现完美同步。通过时域和频域的双重同步，中央 ADAS MCU 在处理从传感器获取的数据时，几乎无需进行复杂的后处理操作，就能轻松获取高精度的数据，其精度远远超越了传统软件级同步所能达到的水平。

以太网 PHY 收发器的出现，为现有雷达系统的汽车架构带来了诸多积极变革。它不仅极大地简化了现有的 ADAS 架构，减少了软件栈处理的复杂性，还显著提高了系统的精度、效率以及探测范围，完美契合了 OEM 和一级制造商的迫切需求。DP83TC817S-Q1 的应用，一方面减轻了 ADAS MCU 上的处理负担，让其能够将更多的资源投入到其他关键任务中;另一方面，它还大幅缩短了完整雷达系统的开发周期，提升了系统的整体性能水平，使得原本因成本限制而难以实现的架构得以顺利落地。可以预见，这些优势的有机结合，必将有力推动下一代 L2 级及更高级别自动驾驶汽车的快速发展，加速其从研发到量产的进程，为广大消费者带来更加智能、安全的出行体验。