日益增加的汽車復(fù)雜性需要新的車內(nèi)連接方法，尤其是將傳感器和顯示器連接到其相關(guān)電子控制單元的物理層接口。

在汽車行業(yè)，先進(jìn)的駕駛輔助系統(tǒng) (ADAS)、互聯(lián)車載信息娛樂(lè) (IVI) 和新興的自動(dòng)駕駛系統(tǒng) (ADS) 等功能比以往任何時(shí)候都更加重要，它們使車輛更安全并改善了駕駛體驗(yàn)。然而，他們也在創(chuàng)造新的要求，這些要求增加了復(fù)雜性，使產(chǎn)品開發(fā)更加昂貴和耗時(shí)。

汽車制造商面臨著在包含最新功能的同時(shí)控制成本、最大限度地降低功耗并確保電子系統(tǒng)在車輛使用壽命內(nèi)可靠、安全和可靠的壓力。滿足這些期望需要新的車內(nèi)連接方法，尤其是連接傳感器和顯示器與其相關(guān)電子控制單元 (ECU) 的物理層接口。?

讓我們來(lái)看看這些趨勢(shì)、它們產(chǎn)生的需求以及滿足這些需求的方法。

更多攝像頭、更多顯示器、更多數(shù)據(jù)

2021 年，研究公司 Canalys 估計(jì)，在美國(guó)、歐洲、日本和中國(guó)等主要市場(chǎng)銷售的新車中，約有三分之一具有 ADAS 功能。它還預(yù)測(cè)，到 2030 年，道路上的所有汽車中有一半將啟用 ADAS。

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圖 1：配備 ADAS 或 ADS 的車輛配備了廣泛的攝像頭和傳感器，可實(shí)現(xiàn) 360 度可視性，從而對(duì)車內(nèi)連接提出了新的要求。（來(lái)源：MIPI 聯(lián)盟）

先進(jìn)的 ADAS 平臺(tái)可以使用多達(dá) 12 個(gè)或更多的攝像頭，以及雷達(dá)、激光雷達(dá)和超聲波傳感器，以實(shí)現(xiàn) 360 度能見(jiàn)度、車道保持輔助、交通標(biāo)志識(shí)別和自動(dòng)緊急制動(dòng)等安全功能。許多車輛還配備內(nèi)部攝像頭來(lái)監(jiān)控駕駛員的警覺(jué)性。自動(dòng)駕駛汽車配備了更多的傳感器，對(duì)分辨率和性能的要求也在全面增長(zhǎng)。

新的電子功能還需要更多、更大和更高分辨率的顯示器。帶有電子儀表組、平視顯示器和使用車外攝像頭的虛擬鏡子的數(shù)字駕駛艙已經(jīng)很普遍。中央堆棧、乘客側(cè)和后座顯示器正在不斷改進(jìn)，以利用不斷增長(zhǎng)的基于云的娛樂(lè)、導(dǎo)航和本地信息資源。

研究公司 IHS Markit 預(yù)測(cè)，到 2026 年，34.1% 的新乘用車將配備數(shù)字儀表組，41% 的中央堆棧顯示器將達(dá)到 9 英寸或更大。IVI 顯示器的尺寸通常超過(guò) 12 英寸，分辨率高達(dá) 3840×2160 像素并且還在不斷增加。

技術(shù)進(jìn)步增加了要求

這些組件的激增引發(fā)了圍繞網(wǎng)絡(luò)性能、復(fù)雜性和安全性的問(wèn)題。

將更多組件連接到處理器——通過(guò)可能跨越整個(gè)車輛的鏈接——增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。傳統(tǒng)上，每個(gè)傳感器或顯示單元都有自己的接線到其相關(guān)的 ECU，增加了線束的重量和制造成本。同時(shí)，提高圖像捕獲和顯示的分辨率和幀速率對(duì) OEM 提出了挑戰(zhàn)，即在不增加布線的情況下在每個(gè)鏈路上提供更多帶寬。

隨著安全關(guān)鍵用例的增長(zhǎng)，汽車接口需要功能安全特性來(lái)滿足行業(yè)要求，例如符合 ISO 26262 標(biāo)準(zhǔn)以達(dá)到汽車安全完整性等級(jí) (ASIL) B 到 D。車載傳感器和 ECU 之間的連接需要在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)的所有條件下都受到保護(hù)，以防止錯(cuò)誤或丟失的數(shù)據(jù)導(dǎo)致駕駛員或車輛出錯(cuò)。從 ECU 到應(yīng)用程序中使用的顯示器的鏈接也是如此，例如來(lái)自備用和停車輔助攝像頭的視頻饋送。

標(biāo)準(zhǔn)化的力量

傳感器和顯示器連接的標(biāo)準(zhǔn)化方法可以幫助制造商滿足這些要求。它可以消除昂貴、耗時(shí)的專有解決方案集成和測(cè)試，這可能會(huì)延遲新功能的引入。基于標(biāo)準(zhǔn)接口的互操作性也讓更多的新玩家進(jìn)入市場(chǎng)，讓OEM廠商有更多的供應(yīng)商可供選擇。

MIPI 聯(lián)盟通過(guò)MIPI 汽車 SerDes 解決方案(MASS)提供了這種方法，這是一個(gè)端到端框架，用于具有內(nèi)置功能安全（以及正在開發(fā)的安全性）的可靠、高性能鏈接。MASS 允許 OEM 通過(guò) A-PHY（第一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的非對(duì)稱長(zhǎng)距離 SerDes 物理層接口）在車輛上實(shí)施通用汽車接口協(xié)議，從而降低了復(fù)雜性。

作為 MASS 框架的基礎(chǔ)，A-PHY提供了更高的性能和靈活性，以及安全關(guān)鍵型應(yīng)用所需的可靠性和彈性。其最大下行鏈路數(shù)據(jù)速率已從 A-PHY v1.0 中的 16 Gbps 增加到今年早些時(shí)候推出的 A-PHY v1.1 中的每鏈路 32 Gbps，路線圖為 64 Gbps 及更高。在 v1.1 中，最大上行鏈路數(shù)據(jù)速率也翻了一番，從 100 Mbps 提高到 200 Mbps。10 -19的超低數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤率和高抗噪性可在車輛的整個(gè)生命周期內(nèi)提供可靠的通信。

諸如 A-PHY 之類的標(biāo)準(zhǔn)化接口可達(dá) 15 m，可以簡(jiǎn)化集成并降低各種架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)成本和復(fù)雜性。它允許在車輛任何地方的邊緣組件和 ECU 之間建立鏈接，從而無(wú)需在短距離接口（例如 MIPI C-PHY 或 MIPI D-PHY）和專有的長(zhǎng)距離接口之間使用“橋接”處理器。A-PHY 還允許制造商通過(guò)一根電纜將多個(gè)設(shè)備以菊花鏈方式連接到一個(gè) ECU。

A-PHY v1.1 具有更大的靈活性

A-PHY 通過(guò)適配層支持多種現(xiàn)有接口協(xié)議，并且可以在各種拓?fù)浜团渲弥袑?shí)現(xiàn)。A-PHY v1.1 增加了這種靈活性以支持更多類型的實(shí)現(xiàn)。

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圖 2：A-PHY v1.1 增加了 A-PHY 的靈活性，支持 Star Quad (STQ) 電纜。通過(guò)三個(gè)新的配置選項(xiàng)，OEM 可以通過(guò)更多方式滿足連接要求。（來(lái)源 MIPI 聯(lián)盟）

在 A-PHY v1.1 中增加了對(duì) Star Quad (STQ) 電纜的支持，這是一種帶有兩個(gè)差分對(duì)的屏蔽電纜，允許三種新配置：

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（來(lái)源 MIPI 聯(lián)盟）

雙下行鏈路配置使用 STQ 電纜上的兩對(duì)導(dǎo)體來(lái)創(chuàng)建 32 Gbps 的下行鏈路速度。

具有 16 Gbps 下行鏈路和 4 Gbps 反向下行鏈路的非對(duì)稱選項(xiàng)可實(shí)現(xiàn)雙向高速數(shù)據(jù)傳輸，因此一根電纜可以服務(wù)于成對(duì)的設(shè)備，例如共置攝像頭和顯示器。

對(duì)稱配置通過(guò)一根 STQ 電纜提供 16 Gbps 下行鏈路和 16 Gbps 反向下行鏈路。

A-PHY v1.1 還允許制造商使用現(xiàn)有平臺(tái)上的傳統(tǒng)電纜或新平臺(tái)上的低成本電纜類型遷移到 A-PHY，方法是使 PAM4 編碼（支持低帶寬、低于 1 GHz 的操作）可用于低速齒輪。

A-PHY 具有多種內(nèi)置功能安全特性，包括循環(huán)冗余校驗(yàn) (CRC)、用于檢測(cè)數(shù)據(jù)包丟失的 8 位消息計(jì)數(shù)器和用于檢測(cè)通信丟失的超時(shí)監(jiān)視器。此外，其獨(dú)特的重傳方案 (RTS) 可恢復(fù)損壞的數(shù)據(jù)包以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的連接，從而提高抗噪能力并最大限度地減少數(shù)據(jù)包錯(cuò)誤。MASS 框架還包括協(xié)議棧上層功能安全的附加功能。

機(jī)會(huì)的時(shí)代

MIPI A-PHY 等標(biāo)準(zhǔn)化接口將繼續(xù)以更高的帶寬和更大的靈活性向前發(fā)展，使制造商能夠在滿足未來(lái)互聯(lián)、自主、共享和電動(dòng)汽車模型的新要求的同時(shí)，擁抱這些可能性。