作者：德州儀器 Krunal Maniar
儘管當今的汽車依駕駛體驗有多個自動化層級，不過從部份自動駕駛轉向全自動駕駛的真正主因不是汽車製造商，而是交通服務提供者，例如計程車公司、租車公司、快遞及貨運公司，以及能夠提供安全、高效率且符合成本效益的大眾運輸與私人交通工具的城市。
全自動無人駕駛汽車在進入公共道路之前，必須歷經六個不同的自動化層級，範圍從等級 0 (無自動化/全手動駕駛) 到等級 5 (全自動駕駛)，如圖 1 所示。每提升到下一個自動化層級都需要大幅進步的先進駕駛輔助系統 (ADAS) 技術以及正確管理所有安全關鍵功能。
圖 1：自動駕駛層級
自動駕駛汽車運用多種感測器技術，包括攝影機、雷達和光達。這些感測器因不同的環境條件和距離而各有優缺點。感測器融合盒 (sensor fusion box)會分析這些感測器訊號，以及來自 GPS 和車聯網 (V2X，vehicle-to-everything)的數據，藉以建立環境的精確三維地圖繪製並傳送適當的動作訊號。圖 2 是這種自動化系統的原理圖。
圖 2：自動駕駛系統
隨著車輛朝向愈來愈高的自動化層級發展，硬體和軟體子系統變得愈來愈複雜，而這些子系統的功能安全性變得極為重要，以避免駕駛、乘客和行人發生危險。這些子系統需要符合最高層級的功能安全標準，因任何故障都可能造成傷亡。依照自動化層級，ISO 26262 要求道路車輛的功能安全性 (functional safety)必須達到 ASIL-D 的汽車安全完整性等級 (ASIL，Automotive Safety Integrity Level)。
為了達到高層級的 ASIL 功能安全要求，這些子系統需要使用適當的診斷監控機制和並行備援電路來大幅降低故障率並提高故障涵蓋範圍。這些子系統需要測量和識別不同電源軌相關的潛在故障，藉以偵測不同電源的電壓或電流消耗是否異常，並偵測系統溫度的波動。這些故障必須經過診斷，並適時採取適當的措施。圖 3 顯示實現此功能的概念原理圖。
圖 3：供應軌和溫度診斷監控系統
現在愈來愈流行藉由更簡單的方式使用獨立的類比轉數位轉換器 (ADC) 進行診斷監控。功能安全目標可能會依據安全重要性和實作方式而不盡相同。同樣地，每個專案或平台的通道數量可能不同，因為專案和平台之間的量測數量可能不同。
為了發揮這種診斷監控功能，德州儀器開發出 ADS7038-Q1 和 ADS7142-Q1。ADS7038-Q1 是極小型 (3 mm x 3 mm)、 8通道、12 位元、汽車電子協會 (AEC) -Q100 Grade-1 合格的ADC，具備整合式通用輸入輸出針腳 (GPIO，general-purpose input-output pins)、可程式故障偵測比較器、類比監視器和 8 位元循環備援檢查，用於數據讀/寫操作和電源啟動配置。ADS7142-Q1 是極小型 (2 mm x 3 mm)、雙通道、12 位元、AEC-Q100 Grade-1合格的ADC，具備可程式故障偵測比較器。圖 4 為 ADS7038-Q1 的原理圖，圖 5 為 ADS7142-Q1 的原理圖。
圖 4：ADS7038-Q1 簡化原理圖
圖 5：ADS7142-Q1 簡化原理圖
隨著汽車朝向更高的自動化層級發展，這種診斷監控 ADC 將愈形重要，這有助於一級供應商和原始設備製造商實現功能安全目標。
其他資源
- 如需 ADS7x38-Q1 系列裝置的詳細資訊，請參閱 ADS7138-Q1 和 ADS7038-Q1產品規格表。
- 如需 ADS7142-Q1 的詳細資訊，請參閱 ADS7142-Q1產品規格表。
- 探索 TI 車規精密ADC的產品組合。