MIPI A Phy 簡介

A-PHY背後是MIPI聯盟強大的生態系統和IEEE標準的權威優勢,令其天然簡化架構,實現與通用MIPI接口CSI/DSI的無縫對接,減化了協議轉換的宂餘設計,MIPI聯盟的MASS協議棧,為其車載應用提供功能安全和數據保護。同時,A-PHY PAL剛剛落地了與IEEE Ethernet的適配,進一步完善了智能汽車IVN(In-Vehicle Networking)架構的網絡管理與安全。

談及安全,高端且昂貴的測試儀器在生態鏈中至關重要。就在不久前,全球儀器龍頭企業是德科技(Keysight)宣佈推出全新的一致性測試解決方案,根據合規性測試規範(CTS)的要求驗證A-PHY器件,完善了標準在測試環節的完整性,這是私有協議所無法享受的。

據悉,Bosch、Qualcomm、Sumsung、Intel、MTK、Onsemi、Nvidia、ST、Synopsys、Xilinx、Renesas等眾多廠商均已加入生態。

可以看出,憑藉着標準地位、生態與市場的多維優勢,A-PHY勢將成為智能汽車的基石。

A-PHY:解決嚴苛汽車環境下的長距離挑戰

MIPI Alliance正在與汽車產業領導者合作開發A-PHY的第一代,這是一種用於相機/影像和顯示系統的標準且堅固的長距離汽車界面,使用了無處不在的MIPI相機和顯示協定,A-PHY正在開發為一種非對稱資料鏈接,以點對點拓撲結構為基礎,具有高速單向資料、嵌入式雙向控制資料、以及可選擇的供電功能,透過一條單一電纜傳輸。它將支援最長達15米的同軸電纜、和帶有最多四個內聯連接器 (inline connectors) 的屏蔽差動對(SDP)線材;A-PHY的引入將有助於汽車行業更充分地應用MIPI規範,從而在眾多汽車應用案例中獲得更多的好處;同時,預計A-PHY還將在汽車之外的其他長距離應用領域,如:物聯網和工業應用中發揮作用。

A-PHY在ADS和ADAS的攝影機和成像傳感器,以及包括光達和雷達在內的其他周邊傳感器中發揮著重要作用,A-PHY還將支援中央控制台和乘客座位上越來越大和高分解析度的多媒體娛樂顯示器,以及其他顯示應用,例如數位後視鏡和後座顯示MASS框架利用已經在汽車領域廣泛使用的現有MIPI協定以及其他協定,例如:VESA的DisplayPort(DP)和嵌入式DisplayPort(eDP)用於顯示器,以及眾多支援性協定。

A-PHY 的關鍵技術優勢包含:

  • 非對稱優化架構: A-PHY 專為從攝影機/傳感器到 ECU,以及 ECU 到顯示器的高速非對稱傳輸而設計,同時為命令和控制提供同步 (concurrent) 低速雙向流量;與其他/對稱架構相比,優化的非對稱架構可以簡化設計並降低成本。

  • 行動應用協定的重複使用: 在數十億智慧手機和物聯網裝置中成功部署後,MIPI 協定已被充分證明可以直接應用於汽車領域。

  • 純硬體協定層: 與使用 D-PHY/C-PHY 分層的行動裝置應用一樣,A-PHY 與 CSI-2/DSI-2 協定層緊密耦合,因此本質上僅使用純硬體協定層進行操作,無需軟體干預;與其他介面相比,該架構具有更大的靈活性,並利用軟體層來實現這種靈活性。

  • 針對佈線、成本和重量進行了優化的架構: 由於 A-PHY 優化了非對稱架構和硬體協定分層,A-PHY 滿足了優化佈線、成本和重量要求,隨著電子元件及其介面所需線材數量的增加,這一點變得越來越重要。

  • 彈性的資料連結層可支援其他協定: MIPI 聯盟希望與其他將其本地協定應用於汽車領域的組織合作,其中包括 VESA,它正在調整其 DisplayPort 協定規範以供汽車使用,為了適應這些開發規範,A-PHY 包括一個通用資料連結層,可容納不同的協定調節層 (adaptation layer)時計劃支援 VESA 的車載 DisplayPort 協定。

  • 高 EMC 抗擾度: MIPI 投入了大量資金來分析和量測嚴酷的汽車通道,並得出結論:以窄頻干擾消除器 (NBIC) 和重傳方案 (RTS) 的架構可提供最穩健的性能,特別是對於在較長距離內需要更高資料速率的應用 。

其他關鍵 A-PHY 屬性包括:

  • 與汽車乙太網路互補共存: IEEE 802.3ch 乙太網路是一種新興的網路主幹,用於汽車控制元件之間的對稱控制和訊息協調,A-PHY 和汽車乙太網路將在許多架構中共存,圖 20 說明了非對稱和對稱資料流和介面的同步使用。

  • 支持兩種常見線材類型並透過資料線路供電: 根據汽車產業的要求,A-PHY 將容納兩種線材類型:單端同軸電纜介面 (Coax) 和屏蔽差分或併行對(SDP、SPP),其中還包括屏蔽雙絞線 (STP);電纜類型的選擇取決於具體的 OEM 要求或偏好,因此兩者都可以支援,A-PHY 還支援資料線路供電,無需單獨的電源佈線。

  • 菊鍊 (Daisy-chaining) 和流量複製功能: 菊鏈可以透過與 ECU 的單個鏈路連接多個攝影機或顯示器,流量複製可用於備援 (redundancy),例如在功能安全的應用中。

標準的不斷演進

MIPI A-PHY規範在點對點或菊輪鍊拓撲結構中提供非對稱資料連結,具有高速單向資料、嵌入式雙向控制資料和可選的供電功能,全部通過單根電纜實現。這減少了佈線、成本和重量,並允許設計人員根據其用例所需的性能、成本和複雜性優化系統,提供可擴展性和靈活性,以滿足廣泛的速度和設計需求。為了與現有網路骨幹整合,A-PHY補充了乙太網、CAN、FlexRay和其他介面。

MIPI A-PHY 標準不斷演進,以滿足日益增長的性能和功能需求。最新的進展包括更高的傳輸速率、更低的功耗以及更好的相容性。比如,最新版本可能支持每秒數十 Gbps 的傳送速率,大大提升了資料傳輸的效率。

A-PHY可以用於連接車載攝影鏡頭、雷達、感測器等設備與中央處理單元,實現高速的資料傳輸,為自動駕駛和高級駕駛輔助系統(ADAS)提供關鍵的支援。例如,在自動駕駛中,A-PHY能夠快速傳輸來自多個攝影鏡頭的圖像資料,以極低的延遲傳輸到處理單元,使車輛能夠及時準確地感知周圍環境。

 自動駕駛系統中的感測器資料傳輸,如攝影鏡頭、雷達等。

* 車載資訊娛樂系統的高畫質視頻和音訊廣播。

* 車輛內部的高速網路連接,實現不同模組之間的高效通信。

 同時,標準制定的超高帶寬,可將前端傳感器的原始數據及其預處理工作直接傳輸、轉交域或中央處理器來做處理,無同步與異步問題,推進集中式傳感器融合以優化自動駕駛系統性能。更為重要的是,這不僅減小了前端集成尺寸和功耗,同時也降低了供電需求,通過PoDL/PoC方式即可滿足供電,意味着無需額外電源,將大幅降低系統成本,集中式傳感器融合將推進更高階的自動駕駛性能。此外,A-PHY還具備更高可靠性、抗噪性、超低延遲和其超低的10-19 PER(Packet Error Rate)等優勢。

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