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。首先來解釋一下汽車SerDes接口的用途以及為什么它們很重要。

汽車變革性發展的新趨勢加速了汽車電子技術的進步。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）越來越需要更復雜的攝像頭、傳感器、顯示器和車載處理能力。

其好處顯而易見：更先進的傳感器和電子器件可以改善ADAS，更高分辨率和更大的車載顯示器可以提高駕駛員的警覺性，ADS則可以消除人為錯誤。但是，這種發展趨勢要求安全性和駕駛員應用不斷創新，這使得汽車技術更加復雜。汽車OEM和供應商可以利用現有技術來支持這些技術的進步，同時通過標準化來簡化技術開發。

應用示例：更好的倒車攝像頭

攝像頭、傳感器、顯示器等元器件的接口在汽車新功能中發揮著重要作用。以倒車攝像頭為例：后置攝像頭拍攝的視頻必須實時到達儀表板的顯示屏，任何中斷、延遲或故障都可能引起生死攸關的問題。

汽車上連接這些元器件的物理層接口目前尚未標準化。對這一重要接口制定統一的行業技術規范將推動創新、降低成本并提高功能安全和性能。

標準化接口還可以使新技術更快地投入應用，為OEM提供更多選擇，促進互操作性，并提供更好的支持服務，例如不斷發展的生態系統的測試和軟件資源。

MIPI A-PHY是什么？

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/解串器物理層接口規范，提供點對點或菊花鏈拓撲的非對稱數據鏈路，通過單根電纜傳輸高速單向數據和嵌入式雙向控制數據，還可以根據需要進行選擇性供電。聯盟還推出了MIPI汽車SerDes解決方案（MASS），這是一系列基于A-PHY的全棧連接方案，可實現ADAS、IVI和ADS等應用所需的端到端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定義了可靠、耐用、低延遲、高帶寬的接口，方便未來的性能提升。其主要特點包括：

高可靠性：10-19的超低數據包誤差率，或者在汽車的整個使用壽命期少于一次誤差

高耐用性：極強的抗電磁干擾能力

高性能：數據速率高達16Gbps，未來可達到48Gbps及更高；目前尚處于開發階段的v1.1數據速率將提高一倍，達到32Gbps，上行鏈路數據速率將提高到200Mbps

低延遲：固定延遲低至約6μs，具體取決于速度檔位

長距離：可達15米

支持電纜供電

圖1：MIPI A-PHY用于攝像頭和顯示器及相關電子控制單元之間的高速傳輸數據。

MIPI A-PHY實現：汽車制造商將分兩個階段在系統中集成A-PHY。首先，A-PHY在橋接芯片之間提供標準長距離接口。隨著更多組件支持A-PHY，攝像頭和顯示器將利用A-PHY本地使用CSI-2和DSI-2，不需橋接芯片，從而降低成本和復雜性，減少布線、重量和空間占用。

如圖1所示，使用MIPI A-PHY的主要目的是在攝像頭和顯示器及相關電子控制單元（ECU）之間傳輸高速數據，它允許更高層協議（包括成熟的MIPI CSI-2和MIPI DSI-2規范）以及其他已認可協議——例如VESA的DisplayPort和Embedded DisplayPort（DP/eDP）——直接在車輛的物理鏈路上運行。

將A-PHY直接集成到ECU最終使OEM不必再支持外部PHY橋接IC，可以降低成本，減少電纜的使用，同時縮短開發時間。

鏡頭到屏幕圖像傳輸

在倒車攝像頭中，MASS提供的全棧解決方案使用相同的物理接口和相同的安全防護功能，提供了從攝像頭到顯示器的“鏡頭到屏幕”解決方案，圖2顯示了其工作原理。

圖2：倒車攝像頭的“鏡頭到屏幕”解決方案。

后置攝像頭像素流通過A-PHY利用CSI-2直接傳輸到ECU。ECU對疊加圖形進行圖像信號處理，并將視頻流發送到一個或多個顯示器。這時可以使用MIPI DSI-2或VESA DP/eDP通過A-PHY傳輸數據。

MASS協議棧包含對CSI-2和DSI-2端到端功能安全性的增強，防止故障及惡意/非惡意篡改。此外，還可以利用高帶寬數字內容保護（HDCP）來防止復制。比高清視頻具有更高分辨率的圖像就能從倒車攝像頭傳輸到駕駛員的顯示器了。

其他MASS應用還包括車道保持和交通標志檢測傳感器；360度攝像頭、激光雷達和雷達系統；多個高分辨率儀表、控制和娛樂顯示器，如高級平視顯示器和后視鏡顯示器。

MASS協議棧

MASS協議棧包含安全和可靠性相關內容，還可包含MIPI和其他已認可的協議。

A-PHY從物理層開始，包含用于恢復受損數據包并確保穩定連接的PHY層重傳方案。A-PHY的數據鏈路層與協議無關，允許在一個A-PHY鏈路上復用多種協議。

MIPI CSI-2和DSI-2等低層協議與A-PHY的集成，是通過一組安全擴展包以及協議適配層（將這些協議映射為A-PHY的A數據包格式）來實現的。針對MIPI CSI-2、MIPI DSI-2、VESA的DP/eDP、I2C、GPIO、I2S和以太網的協議適配層正在開發中，用于MIPI I3C總線接口的協議適配層也即將推出。

在CSI-2、DSI-2和其他本機協議之上，還利用MIPI攝像頭服務擴展模塊（CSE）和顯示服務擴展模塊（DSE）增加了上層安全功能。這些擴展模塊以及MIPI A-PHY參考合規性測試套件預計將于2021年初上市。

這些因素有助于系統級工程師遵守ISO 26262安全標準，設計滿足汽車任何安全完整性等級（從ASIL B到ASIL D）要求的系統。

新車的開發需要數年時間，有了車內連接的標準化端到端方案，OEM及其供應商在未來采用新技術來增強安全性、改善乘車體驗時，可以更加充滿信心。
編輯：hfy