高級駕駛員輔助系統 （ADAS）、數字駕駛艙、車載信息娛樂服務和自動駕駛系統 （ADS） 正在創造對更多攝像頭、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等新興功能正在提高對高帶寬、低延遲、非對稱網絡連接的需求。功能安全性、安全性和可靠性對于這些鏈路至關重要。

車輛周圍新型圖像傳感器的激增以及車載顯示器數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據鏈路的需求。

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。分散的技術對這項任務構成了重大挑戰。迄今為止，汽車行業不得不依賴專有的物理層接口，這使得集成和遵守質量和監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至關重要。在這一部分中，我們將探討標準化如何為汽車行業提供與許多其他技術領域相同的好處：互操作性、簡化集成、更快的上市時間、更低的成本、更大的供應商生態系統以及加速創新。

物理層基礎

MIPI聯盟開發了MIPI A-PHY，這是第一個行業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 構成了 MIPI 汽車系列解決方案 （MASS） 的基礎，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） 和其他協議連接車輛內的攝像頭、傳感器和顯示器。A-PHY和MASS共同提供了一個框架，該框架還構建了功能安全，安全性和數據保護。

A-PHY設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據鏈路，具有高速單向數據、嵌入式雙向控制數據，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專為高速非對稱數據傳輸而構建，因此它補充了汽車以太網等對稱骨干技術。A-PHY針對將資源受限的邊緣組件鏈接到計算節點進行了優化，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） 的下行鏈路數據速率和 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—超低數據包錯誤率，10-19，或車輛使用壽命內小于一個錯誤

高彈性—在具有挑戰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 — 下行鏈路數據速率高達 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聯盟發布的A-PHY v1.1將通過支持星形四邊形（STQ）電纜上的雙下行鏈路，將最大下行鏈路數據速率從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電纜和連接器實施 A-PHY。

使用現有接口簡化開發

使用A-PHY，制造商可以使用圖像傳感器和顯示協議（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））在整個車輛中構建端到端鏈路，這些協議已經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據鏈接。

A-PHY可以分階段實施。初始實現可能會在短距離 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模經濟。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

如前所述，由A-PHY構建的MIPI汽車服務器解決方案（MASS）創建了一個完整的汽車連接堆棧，包括更高層應用協議，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 上方的是協議適配層 （PAL），它們將更高層協議（包括 MIPI CSI-2、MIPI DSI-2 和 VESA eDP/DP）映射到 A-PHY 的 A 數據包格式。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）規范定義了在協議級別實現功能安全和保障的服務，以保護汽車數據流。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。

MASS中提供的關鍵功能安全推動因素包括：

幀計數器 — 檢測顯示器上的凍結幀，以防止出現來自安全關鍵型攝像機的視頻流凍結等情況

鏈路檢測故障 — 檢測中斷數據流的總線故障

超時監視器 — 檢測攝像機或顯示器與 ECU 之間的任何臨時數據丟失

循環冗余校驗 — 檢測數據的意外更改，以便對損壞采取糾正措施

消息計數器 - 通過為每個數據包分配一個數字來提供重放保護，該數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字內容保護 （HDCP） 服務，這些服務可通過 DSI-2 和 VESA eDP/DP 顯示鏈路實現。HDCP 可防止未經授權復制顯示內容，尤其是車載娛樂內容。

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鍵車輛系統中。兩個示例用例說明了它們如何使這成為可能。

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 將圖像數據直接流式傳輸到 ECU。在ECU處理數據后，它直接通過A-PHY使用DSI-2或VESA eDP / DP將實時視頻流傳輸到儀表板顯示器。

A-PHY和MASS允許將實時圖像數據從后置倒車攝像頭傳輸到ECU，在那里將其轉換為視頻流到儀表板顯示器。功能安全、安保和內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 將圖像數據傳輸到 ECU。ECU可以從多個傳感器接收數據，并執行用于ADAS或自動決策的傳感器融合。

A-PHY和質量允許ECU從多個傳感器獲取數據，并為ADAS或自動決策執行傳感器融合。功能安全、安全性和內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，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MASS實現可確保圖像傳感器和顯示器可靠地工作，而A-PHY的低延遲和高數據速率可在嚴格的時序要求下實現高質量的圖像傳輸。

廣泛的優勢

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

車輛設計人員將能夠利用完整的框架實現端到端連接，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和一級供應商能夠將工程成本分攤到大量組件上。互操作性將擴大供應商、系統集成商和測試等服務提供商的生態系統，這將提高規模經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注創新的新功能，而不是開發不提供市場差異化的低層連接解決方案。

與計算和移動設備行業一樣，汽車行業可以使用這些行業標準作為平臺，從中可以在他們開發的產品中提供持續的性能進步。

（MIPI A-PHY也被IEEE采用為IEEE 2977-2021。

是呢環保局：郭婷