高級駕駛員輔助系統(tǒng) （ADAS）、數(shù)字駕駛艙、車載信息娛樂服務和自動駕駛系統(tǒng) （ADS） 正在創(chuàng)造對更多攝像頭、傳感器和顯示器的需求。后備攝像頭、車道保持和標志檢測傳感器以及 360 度攝像頭、激光雷達和雷達系統(tǒng)等新興功能正在提高對高帶寬、低延遲、非對稱網(wǎng)絡(luò)連接的需求。功能安全性、安全性和可靠性對于這些鏈路至關(guān)重要。

車輛周圍新型圖像傳感器的激增以及車載顯示器數(shù)量的增加正在推動對滿足功能安全和安保要求的高性能數(shù)據(jù)鏈路的需求。

汽車制造商需要在空間、重量、成本和能耗等越來越嚴格的限制下集成這些組件和接口。分散的技術(shù)對這項任務構(gòu)成了重大挑戰(zhàn)。迄今為止，汽車行業(yè)不得不依賴專有的物理層接口，這使得集成和遵守質(zhì)量和監(jiān)管標準變得更加昂貴、復雜和耗時，從而限制了汽車制造商對技術(shù)和供應商的選擇。

基于標準的攝像頭、傳感器和顯示器連接方法對于未來的汽車架構(gòu)至關(guān)重要。在這一部分中，我們將探討標準化如何為汽車行業(yè)提供與許多其他技術(shù)領(lǐng)域相同的好處：互操作性、簡化集成、更快的上市時間、更低的成本、更大的供應商生態(tài)系統(tǒng)以及加速創(chuàng)新。

物理層基礎(chǔ)

MIPI聯(lián)盟開發(fā)了MIPI A-PHY，這是第一個行業(yè)標準的非對稱長距離序列化器/解串器（SerDes）物理層接口，作為標準化圖像傳感器和顯示器連接的第一步。A-PHY 構(gòu)成了 MIPI 汽車系列解決方案 （MASS） 的基礎(chǔ)，MIPI 汽車系列解決方案是一個端到端框架，用于通過 MIPI 攝像頭串行接口 （MIPI CSI-2）、MIPI 顯示串行接口 （MIPI DSI-2） 和其他協(xié)議連接車輛內(nèi)的攝像頭、傳感器和顯示器。A-PHY和MASS共同提供了一個框架，該框架還構(gòu)建了功能安全，安全性和數(shù)據(jù)保護。

A-PHY設(shè)計用于在汽車圖像傳感器和顯示器及其在車輛任何位置的相關(guān)電子控制單元（ECU）之間提供高性能鏈接。它在點對點或菊花鏈拓撲中提供非對稱數(shù)據(jù)鏈路，具有高速單向數(shù)據(jù)、嵌入式雙向控制數(shù)據(jù)，以及通過單根同軸電纜或屏蔽差分對 （SDP） 電纜提供的可選供電。由于A-PHY專為高速非對稱數(shù)據(jù)傳輸而構(gòu)建，因此它補充了汽車以太網(wǎng)等對稱骨干技術(shù)。A-PHY針對將資源受限的邊緣組件鏈接到計算節(jié)點進行了優(yōu)化，在一個方向上提供高帶寬，同時允許邊緣組件更小，更不復雜。

MIPI A-PHY v1.0 支持高達 16 千兆位/秒 （Gbps） 的下行鏈路數(shù)據(jù)速率和 100 兆位/秒 （Mbps） 的上行鏈路。

去年推出的 A-PHY v1.0 包括以下功能：

高可靠性—超低數(shù)據(jù)包錯誤率，10-19，或車輛使用壽命內(nèi)小于一個錯誤

高彈性—在具有挑戰(zhàn)性的汽車條件下對電磁兼容性 （EMC） 效應具有超高的抗擾度

伸展距離長 — 最遠可達 15 米

高性能 — 下行鏈路數(shù)據(jù)速率高達 16 千兆位/秒 （Gbps），上行鏈路為 100 兆位/秒 （Mbps）

低延遲— 固定延遲低至 ~6μs，具體取決于速度齒輪

計劃于今年晚些時候由MIPI聯(lián)盟發(fā)布的A-PHY v1.1將通過支持星形四邊形（STQ）電纜上的雙下行鏈路，將最大下行鏈路數(shù)據(jù)速率從16 Gbps翻倍至32 Gbps。它還將使上行鏈路速度從100 Mbps增加到200 Mbps。此外，A-PHY v1.1 將 PAM4 編碼擴展到較低的齒輪（G1 和 G2），從而降低這些齒輪的工作帶寬，并允許 OEM、Tier1 和供應商使用成本較低的傳統(tǒng)電纜和連接器實施 A-PHY。

使用現(xiàn)有接口簡化開發(fā)

使用A-PHY，制造商可以使用圖像傳感器和顯示協(xié)議（例如MIPI CSI-2和DSI-2以及VESA嵌入式顯示端口/顯示端口（VESA eDP / DP））在整個車輛中構(gòu)建端到端鏈路，這些協(xié)議已經(jīng)廣泛應用于當今的汽車應用中。

MIPI A-PHY可以直接嵌入到車輛圖像傳感器、顯示器和ECU中，允許與每個點實施的功能安全、安保和HDCP服務進行直接的端到端數(shù)據(jù)鏈接。

A-PHY可以分階段實施。初始實現(xiàn)可能會在短距離 C-PHY 或 D-PHY 接口上使用 CSI-2 和 DSI-2，這些接口帶有“橋接”到長距離 A-PHY。這些初始實施消除了對專有橋接的需求，減少了供應商鎖定并提高了規(guī)模經(jīng)濟。然后，通過將A-PHY直接集成到傳感器和顯示器中，A-PHY實現(xiàn)將變得更加簡化，從而允許端到端的A-PHY鏈接到ECU，如上圖所示。無需橋接器，制造商可以進一步降低成本、復雜性、功耗和重量。在某些情況下，集成可能首先發(fā)生在A-PHY鏈路的一端或另一端，例如在集成到顯示模塊之前先集成到圖形處理器中。

全棧實現(xiàn)

如前所述，由A-PHY構(gòu)建的MIPI汽車服務器解決方案（MASS）創(chuàng)建了一個完整的汽車連接堆棧，包括更高層應用協(xié)議，A-PHY適配層，標準化MIPI相機命令集（MIPI CCS）和顯示命令集（MIPI DCS）以及功能安全和安保使能器。

MASS 協(xié)議棧從應用程序擴展到物理層。

如圖所示，位于 A-PHY 上方的是協(xié)議適配層 （PAL），它們將更高層協(xié)議（包括 MIPI CSI-2、MIPI DSI-2 和 VESA eDP/DP）映射到 A-PHY 的 A 數(shù)據(jù)包格式。此外，還支持用于命令和控制的接口的 PAL。

在下一層中，MIPI攝像頭服務擴展（CSE）和顯示服務擴展（DSE）規(guī)范定義了在協(xié)議級別實現(xiàn)功能安全和保障的服務，以保護汽車數(shù)據(jù)流。除了A-PHY的功能外，這些服務還提供ISO 26262汽車安全標準中定義的功能，為工程師提供所需的工具，以構(gòu)建滿足從ASIL B到ASIL D的任何級別的ASIL（汽車安全完整性等級）要求的系統(tǒng)。

MASS中提供的關(guān)鍵功能安全推動因素包括：

幀計數(shù)器 — 檢測顯示器上的凍結(jié)幀，以防止出現(xiàn)來自安全關(guān)鍵型攝像機的視頻流凍結(jié)等情況

鏈路檢測故障 — 檢測中斷數(shù)據(jù)流的總線故障

超時監(jiān)視器 — 檢測攝像機或顯示器與 ECU 之間的任何臨時數(shù)據(jù)丟失

循環(huán)冗余校驗 — 檢測數(shù)據(jù)的意外更改，以便對損壞采取糾正措施

消息計數(shù)器 - 通過為每個數(shù)據(jù)包分配一個數(shù)字來提供重放保護，該數(shù)字可用于檢測攻擊者試圖重放同一消息的嘗試

此外，DSE 還支持可選的高帶寬數(shù)字內(nèi)容保護 （HDCP） 服務，這些服務可通過 DSI-2 和 VESA eDP/DP 顯示鏈路實現(xiàn)。HDCP 可防止未經(jīng)授權(quán)復制顯示內(nèi)容，尤其是車載娛樂內(nèi)容。

機密性、完整性和身份驗證的安全推動因素將通過未來的 MIPI 安全規(guī)范以及 CSE 和 DSE 的更新添加到 MASS 中，預計將于 2022 年上半年推出。

使用案例示例

A-PHY和MASS將簡化圖像傳感器和顯示器的集成，并提供一種標準化的方式將可靠性、安全性和安全性整合到關(guān)鍵車輛系統(tǒng)中。兩個示例用例說明了它們?nèi)绾问惯@成為可能。

后置倒車攝像頭

在本例中，瞄準車輛后方的后置攝像頭將實時視頻傳送到高清顯示屏，提醒駕駛員注意汽車路徑中的物體。相機通過 A-PHY 使用 CSI-2 將圖像數(shù)據(jù)直接流式傳輸?shù)?ECU。在ECU處理數(shù)據(jù)后，它直接通過A-PHY使用DSI-2或VESA eDP / DP將實時視頻流傳輸?shù)絻x表板顯示器。

A-PHY和MASS允許將實時圖像數(shù)據(jù)從后置倒車攝像頭傳輸?shù)紼CU，在那里將其轉(zhuǎn)換為視頻流到儀表板顯示器。功能安全、安保和內(nèi)容保護可以在每個階段實施。

車道保持攝像機

在本例中，前置高分辨率 CSI-2 攝像頭可捕獲道路標記的實時圖像。在某些情況下，攝像頭模塊可能會進行一些預處理，以確定汽車在車道上的位置。它還使用 CSI-2 直接通過 A-PHY 將圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)?ECU。ECU可以從多個傳感器接收數(shù)據(jù)，并執(zhí)行用于ADAS或自動決策的傳感器融合。

A-PHY和質(zhì)量允許ECU從多個傳感器獲取數(shù)據(jù)，并為ADAS或自動決策執(zhí)行傳感器融合。功能安全、安全性和內(nèi)容保護可以在每個階段實施。

在這兩個示例中，功能安全和安保功能都在鏈中的每個點實現(xiàn)，以確保超低的錯誤率和端到端保護，防止有意或無意的篡改。這些閉環(huán)MASS實現(xiàn)可確保圖像傳感器和顯示器可靠地工作，而A-PHY的低延遲和高數(shù)據(jù)速率可在嚴格的時序要求下實現(xiàn)高質(zhì)量的圖像傳輸。

廣泛的優(yōu)勢

A-PHY和MASS的引入代表了高速，非對稱，車載數(shù)據(jù)鏈路標準化的機會，可以使汽車開發(fā)中的所有合作伙伴受益。

車輛設(shè)計人員將能夠利用完整的框架實現(xiàn)端到端連接，具有可靠性、彈性、功能安全性和安全性，從而大大簡化了集成過程，并使OEM和一級供應商能夠?qū)⒐こ坛杀痉謹偟酱罅拷M件上?；ゲ僮餍詫U大供應商、系統(tǒng)集成商和測試等服務提供商的生態(tài)系統(tǒng)，這將提高規(guī)模經(jīng)濟并降低物料清單成本。簡化的集成將幫助汽車制造商更快地將新平臺和功能推向市場，以滿足不斷變化的消費者需求。最重要的是，標準的使用將使制造商能夠更多地關(guān)注創(chuàng)新的新功能，而不是開發(fā)不提供市場差異化的低層連接解決方案。

與計算和移動設(shè)備行業(yè)一樣，汽車行業(yè)可以使用這些行業(yè)標準作為平臺，從中可以在他們開發(fā)的產(chǎn)品中提供持續(xù)的性能進步。

（MIPI A-PHY也被IEEE采用為IEEE 2977-2021。

是呢環(huán)保局：郭婷