日益增加的汽車復雜性需要新的車內連接方法，尤其是將傳感器和顯示器連接到其相關電子控制單元的物理層接口。

在汽車行業，先進的駕駛輔助系統 (ADAS)、互聯車載信息娛樂 (IVI) 和新興的自動駕駛系統 (ADS) 等功能比以往任何時候都更加重要，它們使車輛更安全并改善了駕駛體驗。然而，他們也在創造新的要求，這些要求增加了復雜性，使產品開發更加昂貴和耗時。

汽車制造商面臨著在包含最新功能的同時控制成本、最大限度地降低功耗并確保電子系統在車輛使用壽命內可靠、安全和可靠的壓力。滿足這些期望需要新的車內連接方法，尤其是連接傳感器和顯示器與其相關電子控制單元 (ECU) 的物理層接口。?

讓我們來看看這些趨勢、它們產生的需求以及滿足這些需求的方法。

更多攝像頭、更多顯示器、更多數據

2021 年，研究公司 Canalys 估計，在美國、歐洲、日本和中國等主要市場銷售的新車中，約有三分之一具有 ADAS 功能。它還預測，到 2030 年，道路上的所有汽車中有一半將啟用 ADAS。

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圖 1：配備 ADAS 或 ADS 的車輛配備了廣泛的攝像頭和傳感器，可實現 360 度可視性，從而對車內連接提出了新的要求。（來源：MIPI 聯盟）

先進的 ADAS 平臺可以使用多達 12 個或更多的攝像頭，以及雷達、激光雷達和超聲波傳感器，以實現 360 度能見度、車道保持輔助、交通標志識別和自動緊急制動等安全功能。許多車輛還配備內部攝像頭來監控駕駛員的警覺性。自動駕駛汽車配備了更多的傳感器，對分辨率和性能的要求也在全面增長。

新的電子功能還需要更多、更大和更高分辨率的顯示器。帶有電子儀表組、平視顯示器和使用車外攝像頭的虛擬鏡子的數字駕駛艙已經很普遍。中央堆棧、乘客側和后座顯示器正在不斷改進，以利用不斷增長的基于云的娛樂、導航和本地信息資源。

研究公司 IHS Markit 預測，到 2026 年，34.1% 的新乘用車將配備數字儀表組，41% 的中央堆棧顯示器將達到 9 英寸或更大。IVI 顯示器的尺寸通常超過 12 英寸，分辨率高達 3840×2160 像素并且還在不斷增加。

技術進步增加了要求

這些組件的激增引發了圍繞網絡性能、復雜性和安全性的問題。

將更多組件連接到處理器——通過可能跨越整個車輛的鏈接——增加了網絡的復雜性。傳統上，每個傳感器或顯示單元都有自己的接線到其相關的 ECU，增加了線束的重量和制造成本。同時，提高圖像捕獲和顯示的分辨率和幀速率對 OEM 提出了挑戰，即在不增加布線的情況下在每個鏈路上提供更多帶寬。

隨著安全關鍵用例的增長，汽車接口需要功能安全特性來滿足行業要求，例如符合 ISO 26262 標準以達到汽車安全完整性等級 (ASIL) B 到 D。車載傳感器和 ECU 之間的連接需要在車輛的整個生命周期內的所有條件下都受到保護，以防止錯誤或丟失的數據導致駕駛員或車輛出錯。從 ECU 到應用程序中使用的顯示器的鏈接也是如此，例如來自備用和停車輔助攝像頭的視頻饋送。

標準化的力量

傳感器和顯示器連接的標準化方法可以幫助制造商滿足這些要求。它可以消除昂貴、耗時的專有解決方案集成和測試，這可能會延遲新功能的引入。基于標準接口的互操作性也讓更多的新玩家進入市場，讓OEM廠商有更多的供應商可供選擇。

MIPI 聯盟通過MIPI 汽車 SerDes 解決方案(MASS)提供了這種方法，這是一個端到端框架，用于具有內置功能安全（以及正在開發的安全性）的可靠、高性能鏈接。MASS 允許 OEM 通過 A-PHY（第一個標準化的非對稱長距離 SerDes 物理層接口）在車輛上實施通用汽車接口協議，從而降低了復雜性。

作為 MASS 框架的基礎，A-PHY提供了更高的性能和靈活性，以及安全關鍵型應用所需的可靠性和彈性。其最大下行鏈路數據速率已從 A-PHY v1.0 中的 16 Gbps 增加到今年早些時候推出的 A-PHY v1.1 中的每鏈路 32 Gbps，路線圖為 64 Gbps 及更高。在 v1.1 中，最大上行鏈路數據速率也翻了一番，從 100 Mbps 提高到 200 Mbps。10 -19的超低數據包錯誤率和高抗噪性可在車輛的整個生命周期內提供可靠的通信。

諸如 A-PHY 之類的標準化接口可達 15 m，可以簡化集成并降低各種架構的網絡成本和復雜性。它允許在車輛任何地方的邊緣組件和 ECU 之間建立鏈接，從而無需在短距離接口（例如 MIPI C-PHY 或 MIPI D-PHY）和專有的長距離接口之間使用“橋接”處理器。A-PHY 還允許制造商通過一根電纜將多個設備以菊花鏈方式連接到一個 ECU。

A-PHY v1.1 具有更大的靈活性

A-PHY 通過適配層支持多種現有接口協議，并且可以在各種拓撲和配置中實現。A-PHY v1.1 增加了這種靈活性以支持更多類型的實現。

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圖 2：A-PHY v1.1 增加了 A-PHY 的靈活性，支持 Star Quad (STQ) 電纜。通過三個新的配置選項，OEM 可以通過更多方式滿足連接要求。（來源 MIPI 聯盟）

在 A-PHY v1.1 中增加了對 Star Quad (STQ) 電纜的支持，這是一種帶有兩個差分對的屏蔽電纜，允許三種新配置：

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（來源 MIPI 聯盟）

雙下行鏈路配置使用 STQ 電纜上的兩對導體來創建 32 Gbps 的下行鏈路速度。

具有 16 Gbps 下行鏈路和 4 Gbps 反向下行鏈路的非對稱選項可實現雙向高速數據傳輸，因此一根電纜可以服務于成對的設備，例如共置攝像頭和顯示器。

對稱配置通過一根 STQ 電纜提供 16 Gbps 下行鏈路和 16 Gbps 反向下行鏈路。

A-PHY v1.1 還允許制造商使用現有平臺上的傳統電纜或新平臺上的低成本電纜類型遷移到 A-PHY，方法是使 PAM4 編碼（支持低帶寬、低于 1 GHz 的操作）可用于低速齒輪。

A-PHY 具有多種內置功能安全特性，包括循環冗余校驗 (CRC)、用于檢測數據包丟失的 8 位消息計數器和用于檢測通信丟失的超時監視器。此外，其獨特的重傳方案 (RTS) 可恢復損壞的數據包以實現穩定的連接，從而提高抗噪能力并最大限度地減少數據包錯誤。MASS 框架還包括協議棧上層功能安全的附加功能。

機會的時代

MIPI A-PHY 等標準化接口將繼續以更高的帶寬和更大的靈活性向前發展，使制造商能夠在滿足未來互聯、自主、共享和電動汽車模型的新要求的同時，擁抱這些可能性。