MIPI 聯盟最近發布了 MIPI A-PHY v1.0，這是第一個汽車長距離串行器-解串器 (SerDes) 物理層接口規范。讓我解釋一下汽車 SerDes 接口的用途以及它們為何重要。

新的變革性汽車趨勢正在加速汽車電子的發展。高級駕駛輔助系統 (ADAS)、車載信息娛樂系統 (IVI) 和自動駕駛系統 (ADS) 正在增加對更復雜的攝像頭、傳感器、顯示器和車載處理能力的需求。

好處是顯而易見的：更先進的傳感器和電子設備改進了 ADAS，更高分辨率和更大的車載顯示器提高了駕駛員的意識，而 ADS 有助于消除人為錯誤。然而，這些趨勢需要在安全和駕駛員應用方面進行新的創新，從而使車輛在技術上更加復雜。汽車 OEM 和供應商可以利用現有技術支持這些進步，同時通過標準化簡化開發。

示例用例：更好的備用攝像頭

攝像頭、傳感器、顯示器和其他組件的接口在新的汽車功能中發揮著重要作用。以備用攝像頭為例：后置攝像頭的視頻必須實時到達儀表板上的顯示器，任何中斷、延遲或故障都可能是生死攸關的問題。

如今，跨車輛鏈接這些組件的物理層接口尚未標準化。該關鍵接口的行業支持技術規范將增加創新、降低成本并提高功能安全性和性能。

標準化接口還將更快地將新技術推向市場，為 OEM 提供更多選擇，促進互操作性，并提供增強的支持服務，例如來自不斷增長的生態系統的測試和軟件資源。

介紹 MIPI A-PHY

MIPI A-PHY v1.0 在點對點或菊花鏈拓撲中提供非對稱數據鏈路，通過單根電纜提供高速單向數據、嵌入式雙向控制數據和可選電力傳輸。該聯盟還推出了MIPI Automotive SerDes Solutions (MASS)，這是一系列基于 A-PHY 的全棧連接解決方案，將為涉及 ADAS、IVI 和 ADS 的應用提供端到端的安全性和功能安全性。

為了支持快速發展的車載電子設備，A-PHY 定義了一個可靠、有彈性、低延遲、高帶寬的接口，并為未來的性能提升開辟了道路。主要特點包括：

高可靠性：超低誤包率10 -19或在汽車生命周期內小于1個錯誤

高彈性：對 EMI 影響的超高抗擾度

高性能：數據速率高達 16 Gbps，路線圖可達到 48 Gbps 及更高；v1.1 已經在開發中，將提供翻倍的高速數據速率至 32 Gbps，并將上行鏈路數據速率提高到 200 Mbps

低延遲：固定延遲低至約 6μs，具體取決于速度齒輪

長距離：可達 15 米

支持電纜供電

MIPI A-PHY 實施：汽車制造商預計將分兩個階段將 A-PHY 集成到他們的系統中。首先，A-PHY 將在橋接芯片之間提供標準的長距離接口。隨著越來越多的組件支持 A-PHY，相機和顯示器將能夠在 A-PHY（無橋接芯片）上本地使用 CSI-2 和 DSI-2，以降低成本、復雜性、布線、重量和空間使用。（來源：MIPI）

如上圖所示，MIPI A-PHY 的主要目的是在相機和顯示器及其相關的電子控制單元 (ECU) 之間傳輸高速數據。它通過允許更高層協議（包括完善的MIPI CSI-2和MIPI DSI-2規范，以及其他經批準的協議，如 VESA 的 DisplayPort 和嵌入式 DisplayPort (DP/eDP)）直接在物理上運行來實現這一點整個車輛的鏈接。

最終，A-PHY 直接集成到 ECU 將使 OEM 不必支持外部 PHY 橋接 IC。主要優勢包括降低成本、電纜和開發時間。

玻璃對玻璃圖像傳輸

在備用攝像頭示例中，MASS 提供了一個全棧解決方案，該解決方案使用相同的物理接口和相同的安全功能，創建了從攝像頭到顯示器的“玻璃到玻璃”解決方案。以下是它的工作原理：

（來源：MIPI）

后置攝像頭像素流通過 A-PHY 使用 CSI-2 直接傳輸到 ECU。ECU 通過圖形疊加執行圖像信號處理，并將視頻流發送到一個或多個顯示器。在這條腿上，可以使用 MIPI DSI-2 或 VESA DP/eDP over A-PHY 傳輸數據。

MASS 協議棧包含 CSI-2 和 DSI-2 的端到端功能安全和安全增強功能，以防止故障和惡意或非惡意篡改。此外，可以應用高帶寬數字內容保護 (HDCP) 來防止復制。其結果是能夠將比高清視頻更高分辨率的視頻從備用攝像頭傳輸到駕駛員顯示屏。

其他 MASS 應用包括車道保持和標志檢測傳感器；360度攝像頭、激光雷達和雷達系統；以及多種高分辨率儀表、控制和娛樂顯示器，包括高級平視顯示器和側視鏡顯示器。

MASS 協議棧

MASS 堆棧包含安全性、可靠性和安全性所需的元素，可以適應 MIPI 和其他批準協議的多種協議。

從物理層開始，A-PHY 包括諸如 PHY 級重傳方案等功能，以恢復損壞的數據包并確保穩定的連接。A-PHY 的與協議無關的數據鏈路層允許在一個 A-PHY 鏈路上復用多個協議。

MIPI CSI-2 和 DSI-2 等低層協議通過一組安全和安全擴展以及將這些協議映射到 A-PHY 的 A-Packet 格式的協議適配層 (PAL) 與 A-PHY 集成。PAL 正在為 MIPI CSI-2、MIPI DSI-2、VESA 的 DP/eDP、I 2 C、GPIO、I2S 和以太網開發。MIPI I3C 總線接口的 PAL 也即將推出。

使用 MIPI 攝像頭服務擴展 (CSE) 和顯示服務擴展 (DSE) 在 CSI-2、DSI-2 和其他原生協議之上添加上層功能安全和安全功能。這些擴展以及 MIPI A-PHY 參考一致性測試套件預計將于 2021 年初推出。

總之，這些元素將幫助系統級工程師遵守 ISO 26262 安全標準，并構建滿足從 ASIL B 到 ASIL D 任何級別的汽車安全完整性等級 (ASIL) 要求的系統。

雖然新車開發需要數年時間，但車載連接的標準化端到端解決方案可以讓 OEM 及其供應商更有信心集成未來技術，以增強安全性和車內體驗。

要了解有關 MASS 和其他 MIPI 汽車解決方案的更多信息，請訪問：mipi.org。

審核編輯 黃昊宇