汽车高速连接标准MIPIA-PHYv2.0发布！

2024-10-07 来源：谈思汽车

MIPI 联盟9月27日宣布发布MIPI A-PHY v2.0，这是汽车高速非对称串行器-解串器 (SerDes) 物理层接口的下一个版本。2.0 版将单通道上的最大可用下行链路数据速率从 16 千兆位/秒 (Gbps) 提高一倍至 32 Gbps，并增加了一个额外的上行链路设备，速度提高了八倍，最高支持 1.6 Gbps。这些增强功能旨在支持下一代汽车中分区和其他新兴架构的更高带宽要求。

MIPI A-PHY 专为在汽车图像传感器和显示器及其相关电子控制单元 (ECU) 之间提供高性能连接而设计。它旨在简化大量车载传感器和显示器的集成，以用于高级驾驶辅助系统 (ADAS)、现代数字驾驶舱、车载信息娱乐系统 (IVI) 和自动驾驶系统 (ADS) 等应用。

A-PHY 的覆盖范围可达 15 米，可靠性空前高，在车辆使用寿命内数据包错误率超低，仅为 10 -19 ，抗噪性强，延迟超低，带宽通道要求极低。它还构成了MIPI汽车 SerDes 解决方案 (MASS)的基础，MASS 是一个端到端框架，用于连接摄像头、传感器和显示器，内置功能安全、保密性和数据保护功能。

A-PHY v2.0 的主要特性：

MIPI A-PHY v2.0 具有前瞻性的增强功能，以满足软件定义汽车 (SDV) 以及区域和其他新兴汽车架构所需的不断增长的带宽和性能要求：

PAM4 支持现已扩展到 gear 5（高达 16 Gbps）。

增加了两个新的 gear G6 和 G7，采用 PAM8 和 PAM16 编码，速度分别为 24 和 32 Gbps。

速度更快的 1.6 Gbps 上行链路设备，其数据速率是以前上行链路设备的 8 倍以上，通过 A-PHY 链路支持对称 1 Gbps 以太网通道，用于汽车外围设备的命令和控制。

为了便于实施，A-PHY v2.0 的上层未做任何更改，因此从以前版本迁移的影响最小。2.0 版与 A-PHY v1.1 和 v1.0 完全可互操作，使用这三种规范的设备可以共存于同一网络上。

MIPI 联盟主席 Sanjiv Desai 表示：“MIPI A-PHY 不断发展，提供前所未有的带宽和更高的实施灵活性，同时仍保持其卓越的抗噪性和弹性。这个新版本使 A-PHY 能够满足更大范围的速度和设计需求，并提供强大的路线图来满足快速发展的汽车行业的未来需求。”

为了支持测试和实施，MIPI 联盟正在制定一项合规计划，以确保 OEM 和设备制造商的设备符合 A-PHY 规范，该计划将分阶段推出。

深入了解 MIPI A-PHY 及其对汽车的优势

MIPI 接口协议在汽车领域广泛用于将摄像头、传感器、显示器和其他组件连接到汽车片上系统 (SoC)。2020年9 月，MIPI联盟发布了 MIPI A-PHY SM v1.0，这是第一个非对称行业标准、长距离串行器-解串器 (SerDes) 物理层接口。

在这篇文章中，我将深入研究 MIPI A-PHY，并介绍其主要功能以及它们如何使一些常见的汽车应用受益。

除了标准化的优势之外，A-PHY 还提供了前所未有的弹性和可靠性，并允许 OEM、一级供应商和组件供应商简化和精简摄像头、传感器和显示器集成。A-PHY 扩展了 CSI-2 和 DSI-2 以及其他上层协议在整个车辆中的使用，同时降低了成本、重量、复杂性和上市时间。

高级驾驶辅助系统 (ADAS)、车载信息娱乐 (IVI) 和自动驾驶应用领域近期的创新浪潮使得标准化接口变得比以往任何时候都更加重要。汽车摄像头、雷达、显示器甚至激光雷达传感器的数量都在不断增加，对当前解决方案的带宽要求也大幅提高。

当今专有的长距离 SerDes 选项迫使供应商花费时间和资源来适应特定的供应商解决方案，这会减缓新架构的开发和生态系统的增长。标准化将使组件供应商、一级供应商和 OEM 能够专注于创新，同时也为他们在更大的生态系统中提供更多的选择、可扩展性和互操作性。

A-PHY 的两种可能应用——高分辨率、低延迟后备摄像头和用于车道保持的前置摄像头——展示了该规范如何帮助提高汽车的安全性。我将在下面详细介绍这些应用。其他潜在应用包括虚拟后视镜；360 度摄像头、激光雷达和雷达系统；以及高分辨率仪表、控制和娱乐显示器。

MIPI A-PHY v1.0 以点对点或菊花链拓扑结构提供非对称数据链路，包括通过单根电缆（同轴电缆或屏蔽双绞线）传输高速单向数据、嵌入式双向控制数据和可选电力。它在汽车系统中的主要任务是在摄像头和显示器及其与 ADAS 或 IVI 功能相对应的相关 ECU 之间传输数据。凭借高达 15 米的范围，它最终将允许 CSI-2 和 DSI-2 等更高层协议直接在横跨整个车辆的物理链路上运行。

在A-PHY 发布之前，摄像头和显示器中实施的 CSI-2 和 DSI-2 协议已使用MIPI C-PHY SM或MIPI D-PHY SM短距离物理层与 SerDes“桥”连接，从而实现专有的长距离 PHY。随着 A-PHY 的出现，汽车 OEM 和供应商现在可以分两个阶段实施基于标准的长距离 SerDes 解决方案，如下图所示：

第 1 阶段 - 初始部署：汽车制造商将用 A-PHY 取代专有桥接器和 SerDes 接口。使用 C-PHY 和 D-PHY 的组件仍将需要基于标准的 A-PHY 桥接器，这将成为实现本机接口和可扩展性的垫脚石。

第 2 阶段 - 未来部署：随着 A-PHY 的采用率不断提高，供应商将把它集成到传感器和显示模块以及 SoC 中，直接在 A-PHY 上实施 CSI-2 和 DSI-2（以及其他已获批准的协议），并彻底消除桥接。这种架构与混合配置相结合，将实现灵活性、可扩展性、降低成本、实现互操作性，并加速汽车行业的创新。

A-PHY v1.0 提供两种配置文件和五种档位，可满足各种不同应用的性能、成本和复杂性要求。配置文件和档位可互操作。

A-PHY 内置多种功能，可在端到端解决方案中实现数据保护，帮助基于 A-PHY 的应用程序满足 ISO 26262 的功能安全要求，并允许设计人员构建符合通用汽车安全完整性等级 (ASIL) 规范的系统，从 ASIL-B 到 ASIL-D。

A-PHY 的 A-Packet 格式包括数据包头和数据包尾中的循环冗余校验 (CRC)、数据包头中的 8 位消息计数器（用于检测 A-Packet 的丢失）以及超时监视器（用于检测通信的丢失）。

每个 A-PHY 链路的时间限制 PHY 级本地重传方案 (RTS) 可恢复损坏的 A 数据包，从而实现稳定连接。RTS 机制是单跳 A-PHY 的本地机制，因此链路层无法感知到它。RTS 可对 EMI 效应提供超高免疫力：MIPI 联盟在独立实验室进行的测试表明，A-PHY 链路在经过多年的机械应力和电缆老化后仍可保持高水平的免疫力。

此功能使 A-PHY 的数据包错误率低于 10 -19，相当于在车辆的整个使用寿命中错误率不到一次。RTS 的低开销使 A-PHY 在高位档位的净数据速率达到约 90%，比其他协议可以实现更高的效率。