MIPI A-PHY是什么？汽車SerDes接口的用途及作用

MIPI聯(lián)盟最近發(fā)布了MIPI A-PHY v1.0，這是第一個汽車長距離串行器/解串器（SerDes）物理層接口規(guī)范。首先來解釋一下汽車SerDes接口的用途以及為什么它們很重要。

汽車變革性發(fā)展的新趨勢加速了汽車電子技術(shù)的進步。高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車載信息娛樂系統(tǒng)（IVI）和自動駕駛系統(tǒng)（ADS）越來越需要更復(fù)雜的攝像頭、傳感器、顯示器和車載處理能力。

其好處顯而易見：更先進的傳感器和電子器件可以改善ADAS，更高分辨率和更大的車載顯示器可以提高駕駛員的警覺性，ADS則可以消除人為錯誤。但是，這種發(fā)展趨勢要求安全性和駕駛員應(yīng)用不斷創(chuàng)新，這使得汽車技術(shù)更加復(fù)雜。汽車OEM和供應(yīng)商可以利用現(xiàn)有技術(shù)來支持這些技術(shù)的進步，同時通過標(biāo)準(zhǔn)化來簡化技術(shù)開發(fā)。

應(yīng)用示例：更好的倒車攝像頭

攝像頭、傳感器、顯示器等元器件的接口在汽車新功能中發(fā)揮著重要作用。以倒車攝像頭為例：后置攝像頭拍攝的視頻必須實時到達(dá)儀表板的顯示屏，任何中斷、延遲或故障都可能引起生死攸關(guān)的問題。

汽車上連接這些元器件的物理層接口目前尚未標(biāo)準(zhǔn)化。對這一重要接口制定統(tǒng)一的行業(yè)技術(shù)規(guī)范將推動創(chuàng)新、降低成本并提高功能安全和性能。

標(biāo)準(zhǔn)化接口還可以使新技術(shù)更快地投入應(yīng)用，為OEM提供更多選擇，促進互操作性，并提供更好的支持服務(wù)，例如不斷發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)的測試和軟件資源。

MIPI A-PHY是什么？

MIPI聯(lián)盟最近發(fā)布了MIPI A-PHY v1.0，這是第一個汽車長距離串行器/解串器物理層接口規(guī)范，提供點對點或菊花鏈拓?fù)涞姆菍ΨQ數(shù)據(jù)鏈路，通過單根電纜傳輸高速單向數(shù)據(jù)和嵌入式雙向控制數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)需要進行選擇性供電。聯(lián)盟還推出了MIPI汽車SerDes解決方案（MASS），這是一系列基于A-PHY的全棧連接方案，可實現(xiàn)ADAS、IVI和ADS等應(yīng)用所需的端到端安全性和功能安全性。

為了支持快速發(fā)展的車載電子設(shè)備，A-PHY定義了可靠、耐用、低延遲、高帶寬的接口，方便未來的性能提升。其主要特點包括：

高可靠性：10-19的超低數(shù)據(jù)包誤差率，或者在汽車的整個使用壽命期少于一次誤差

高耐用性：極強的抗電磁干擾能力

高性能：數(shù)據(jù)速率高達(dá)16Gbps，未來可達(dá)到48Gbps及更高；目前尚處于開發(fā)階段的v1.1數(shù)據(jù)速率將提高一倍，達(dá)到32Gbps，上行鏈路數(shù)據(jù)速率將提高到200Mbps

低延遲：固定延遲低至約6μs，具體取決于速度檔位

長距離：可達(dá)15米

支持電纜供電

圖1：MIPI A-PHY用于攝像頭和顯示器及相關(guān)電子控制單元之間的高速傳輸數(shù)據(jù)。

MIPI A-PHY實現(xiàn)：汽車制造商將分兩個階段在系統(tǒng)中集成A-PHY。首先，A-PHY在橋接芯片之間提供標(biāo)準(zhǔn)長距離接口。隨著更多組件支持A-PHY，攝像頭和顯示器將利用A-PHY本地使用CSI-2和DSI-2，不需橋接芯片，從而降低成本和復(fù)雜性，減少布線、重量和空間占用。

如圖1所示，使用MIPI A-PHY的主要目的是在攝像頭和顯示器及相關(guān)電子控制單元（ECU）之間傳輸高速數(shù)據(jù)，它允許更高層協(xié)議（包括成熟的MIPI CSI-2和MIPI DSI-2規(guī)范）以及其他已認(rèn)可協(xié)議——例如VESA的DisplayPort和Embedded DisplayPort（DP/eDP）——直接在車輛的物理鏈路上運行。

將A-PHY直接集成到ECU最終使OEM不必再支持外部PHY橋接IC，可以降低成本，減少電纜的使用，同時縮短開發(fā)時間。

鏡頭到屏幕圖像傳輸

在倒車攝像頭中，MASS提供的全棧解決方案使用相同的物理接口和相同的安全防護功能，提供了從攝像頭到顯示器的“鏡頭到屏幕”解決方案，圖2顯示了其工作原理。

圖2：倒車攝像頭的“鏡頭到屏幕”解決方案。

后置攝像頭像素流通過A-PHY利用CSI-2直接傳輸?shù)紼CU。ECU對疊加圖形進行圖像信號處理，并將視頻流發(fā)送到一個或多個顯示器。這時可以使用MIPI DSI-2或VESA DP/eDP通過A-PHY傳輸數(shù)據(jù)。

MASS協(xié)議棧包含對CSI-2和DSI-2端到端功能安全性的增強，防止故障及惡意/非惡意篡改。此外，還可以利用高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護（HDCP）來防止復(fù)制。比高清視頻具有更高分辨率的圖像就能從倒車攝像頭傳輸?shù)今{駛員的顯示器了。

其他MASS應(yīng)用還包括車道保持和交通標(biāo)志檢測傳感器；360度攝像頭、激光雷達(dá)和雷達(dá)系統(tǒng)；多個高分辨率儀表、控制和娛樂顯示器，如高級平視顯示器和后視鏡顯示器。

MASS協(xié)議棧

MASS協(xié)議棧包含安全和可靠性相關(guān)內(nèi)容，還可包含MIPI和其他已認(rèn)可的協(xié)議。

A-PHY從物理層開始，包含用于恢復(fù)受損數(shù)據(jù)包并確保穩(wěn)定連接的PHY層重傳方案。A-PHY的數(shù)據(jù)鏈路層與協(xié)議無關(guān)，允許在一個A-PHY鏈路上復(fù)用多種協(xié)議。

MIPI CSI-2和DSI-2等低層協(xié)議與A-PHY的集成，是通過一組安全擴展包以及協(xié)議適配層（將這些協(xié)議映射為A-PHY的A數(shù)據(jù)包格式）來實現(xiàn)的。針對MIPI CSI-2、MIPI DSI-2、VESA的DP/eDP、I2C、GPIO、I2S和以太網(wǎng)的協(xié)議適配層正在開發(fā)中，用于MIPI I3C總線接口的協(xié)議適配層也即將推出。

在CSI-2、DSI-2和其他本機協(xié)議之上，還利用MIPI攝像頭服務(wù)擴展模塊（CSE）和顯示服務(wù)擴展模塊（DSE）增加了上層安全功能。這些擴展模塊以及MIPI A-PHY參考合規(guī)性測試套件預(yù)計將于2021年初上市。

這些因素有助于系統(tǒng)級工程師遵守ISO 26262安全標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計滿足汽車任何安全完整性等級（從ASIL B到ASIL D）要求的系統(tǒng)。

新車的開發(fā)需要數(shù)年時間，有了車內(nèi)連接的標(biāo)準(zhǔn)化端到端方案，OEM及其供應(yīng)商在未來采用新技術(shù)來增強安全性、改善乘車體驗時，可以更加充滿信心。
編輯：hfy