3. 车载摄像头选型与接口基础
在 TI Jacinto 多摄像头视觉系统中，摄像头模组并不是一个“插上就能用”的外设。它决定了图像质量的上限、传输距离的边界、EMC 表现以及整条信号链的调试难度。本节围绕三个核心问题展开：常见车载摄像头接口各自适合什么场景、选型时应看哪些硬指标、以及信号完整性在什么条件下会失效。
一、三类接口的定位差异
车载摄像头常用的高速接口可以按“传输介质 + 距离 + 拓扑”来区分。理解它们的物理层差异，比记住速率数字更重要。
LVDS（低压差分信号）是最早被广泛用于车载图像传输的差分接口之一。它本身只定义了电气层：一对差分线传输一个比特流，典型差分摆幅约 350 mV，共模电压约 1.2 V。LVDS 的原始形态是通用差分信号，并不规定图像协议，因此常被用作“物理层载体”，在其上再跑私有串行协议或配合 SerDes 使用。它的优势是功耗低、抗共模干扰好，缺点是单对线速率有限，长距离传输时对线材和阻抗控制要求高。
MIPI CSI-2是面向摄像头和显示器的移动产业处理器接口，属于“协议层 + 电气层”的完整规范。它使用 D-PHY 或 C-PHY 物理层，D-PHY 每 lane 典型速率在 80 Mbps 到 2.5 Gbps 之间，C-PHY 更高。CSI-2 定义了数据包格式、虚拟通道（Virtual Channel）、数据类型（Data Type）和错误校验（ECC/CRC）。它的优势是标准化程度高、SoC 原生支持好、多摄像头可通过虚拟通道复用；缺点是传输距离短，通常限制在 15～30 cm 的板内或板间连接，超过这个距离就需要加串器。
FPD-Link III是 TI 的 SerDes 技术，专门解决“摄像头在车外、SoC 在车内”的长距离传输问题。它把并行图像数据、控制信号（I2C/GPIO）和电源（PoC，Power over Coax）复用到一对同轴电缆或一对差分线上，传输距离可达 10～15 m。FPD-Link III 的典型链路是：摄像头端串行器（如 DS90UB953）→ 同轴电缆 → 解串器（如 DS90UB954）→ CSI-2 输出到 Jacinto。它本质上是“CSI-2 的远程延伸”，而不是替代 CSI-2。
二、选型依据：从分辨率反推接口带宽
选型的第一步不是看接口名字，而是算带宽。以 1920×1080、30 fps、RAW10 格式为例，单帧像素数为 1920×1080 = 2,073,600，每像素 10 bit，则单帧数据量为 2,073,600 × 10 = 20,736,000 bit ≈ 20.7 Mbit。30 fps 下总带宽为 20.7 × 30 ≈ 622 Mbps。若使用 4 lane MIPI CSI-2，每 lane 只需承担约 156 Mbps，远低于 D-PHY 的 2.5 Gbps 上限，余量充足。若换成 800 万像素、60 fps、RAW12，则带宽约为 3840×2160×12×60 ≈ 5.97 Gbps，此时 4 lane 每 lane 约 1.5 Gbps，接近但仍在 D-PHY 范围内，需要仔细做信号完整性设计。
带宽算完之后，再看以下硬指标：
- 接口类型与 lane 数：Jacinto 的 CSI-2 接收端通常支持 4 lane 或 2 lane 配置，需与模组输出匹配。
- 虚拟通道支持：多摄像头共用一个 CSI-2 接收端口时，每个模组必须能配置不同的 VC ID，否则数据会冲突。
- 同步方式：多摄像头需要帧同步（FSYNC）或外部触发，模组是否支持外部同步输入是关键。
- 供电与 PoC：若采用 FPD-Link III，需确认模组是否支持同轴供电，以及解串器端的 PoC 滤波网络是否匹配。
- 温度与封装：车规级模组通常要求 -40～105 ℃，封装需考虑镜头座与 PCB 的热膨胀匹配。
三、信号完整性：从眼图到实际约束
信号完整性问题在 CSI-2 和 FPD-Link III 上表现不同。CSI-2 的 D-PHY 是源同步差分，速率高、距离短，主要矛盾是阻抗不连续和串扰。FPD-Link III 是长距离同轴传输，主要矛盾是电缆损耗、回波损耗和 PoC 滤波器的阻抗匹配。
以 CSI-2 为例，差分对走线必须满足 100 Ω 差分阻抗（±10%），单端对地 50 Ω。走线长度差控制在 5 mil 以内，避免 lane 间偏斜。过孔数量尽量少，每个过孔会引入约 0.5 nH 电感和 0.3 pF 电容，在 1.5 Gbps 下足以让眼图闭合。实际调试时，用示波器配合差分探头观察眼图，若眼高低于 100 mV、眼宽小于 0.3 UI，就需要检查端接电阻、走线长度和参考平面完整性。
FPD-Link III 的信号完整性更依赖电缆和连接器。同轴电缆的插入损耗随频率上升，在 1.5 GHz 处典型值为 0.5～1 dB/m。若电缆长度为 10 m，损耗可达 5～10 dB，解串器端的均衡器需要补偿这部分损耗。TI 的 DS90UB954 内置自适应均衡，但前提是电缆特性阻抗为 50 Ω 且回波损耗优于 -10 dB。若使用劣质电缆，回波损耗恶化，均衡器无法收敛，表现为链路锁定失败或误码率升高。
四、一个可执行的选型检查清单
以下清单可直接用于项目初期的模组评估，字段按实际需要填写：
| 检查项 | 示例值 | 判断依据 |
|---|---|---|
| 分辨率 / 帧率 / 格式 | 1920×1080 @30fps RAW10 | 带宽 ≈ 622 Mbps，4 lane 余量充足 |
| 接口类型 | MIPI CSI-2 D-PHY 4 lane | Jacinto CSI-2 RX 原生支持 |
| 虚拟通道 | VC0 / VC1 可配置 | 多摄像头复用同一 CSI-2 端口 |
| 同步输入 | 支持外部 FSYNC | 多路摄像头帧同步 |
| 传输距离 | 板内 ≤ 30 cm | 超过则需 FPD-Link III |
| 差分阻抗 | 100 Ω ±10% | 眼图测试眼高 > 100 mV |
| PoC 支持 | 同轴供电，12 V/0.5 A | 解串器端滤波网络匹配 |
选型的本质是在带宽、距离、成本和调试难度之间做权衡。MIPI CSI-2 适合短距离、高带宽、多路复用的场景；FPD-Link III 适合长距离、车外部署、需要 PoC 的场景；LVDS 则更多作为物理层载体出现在特定 SerDes 方案中。把带宽算清楚、把阻抗和损耗控制住，后续的 Jacinto 端配置和调试才有稳定的基础。