日益复杂的汽车需要新的车内连接方法，尤其是将传感器和显示器连接到其相关电子控制单元的物理层接口。

在汽车行业，先进的驾驶员辅助系统（ADAS）、车载信息娱乐系统（IVI）和新兴的自动驾驶系统（ADS）等功能比以往任何时候都更加重要，从而使车辆更加安全并改善驾驶体验。然而，他们也在创造新的需求，增加了复杂性，使产品开发更加昂贵和耗时。

汽车制造商面临着压力，要求他们在控制成本、最大限度地降低功耗、确保电子系统在车辆使用寿命内可靠、安全和可靠的同时，也要具备最新的功能。满足这些期望需要新的车内连接方法，特别是将传感器和显示器连接到其相关电子控制单元（ECU）的物理层接口。

让我们来看看这些趋势、它们产生的需求以及满足这些需求的方法。

更多摄像头、更多显示器、更多数据

2021，研究公司Canalys估计，在美国、欧洲、日本和中国等主要市场销售的大约三分之一的新车具有ADAS功能。它还预测，2030年道路上的所有汽车中有一半将启用ADAS。

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图1：配备ADAS或ADS的车辆配备了一系列摄像头和传感器，以实现360度可视性，这对车内连接提出了新的要求。（来源：MIPI联盟）

先进的ADAS平台可以使用多达12个或更多摄像头，以及雷达、激光雷达和超声波传感器，实现360度可视、车道保持辅助、交通标志识别和自动紧急制动等安全功能。许多车辆还配有内部摄像头，以监控驾驶员的警觉性。自动驾驶汽车配备了更多的传感器，对分辨率和性能的要求也在全面提高。

新的电子功能还需要更多、更大和更高分辨率的显示器。带有电子仪表盘、抬头显示器和使用车外摄像头的虚拟后视镜的数字驾驶舱已经很常见。中央堆栈、乘客侧和后座显示器正在不断改进，以利用日益增长的基于云的娱乐、导航和本地信息源。

研究公司IHS Markit预测，到2026年，34.1%的新乘用车将配备数字仪表盘，41%的中央显示屏尺寸将达到9英寸或更大。IVI显示器的尺寸通常超过12英寸，分辨率高达3840×2160像素，并且还在不断增加。

技术进步增加了需求

这些组件的激增引发了网络性能、复杂性和安全性方面的问题。

通过可能跨越整个车辆的链路将更多组件连接到处理器，增加了网络复杂性。传统上，每个传感器或显示单元都有自己的线路连接到其相关的ECU，从而增加了线束的重量和制造成本。同时，提高图像捕获和显示的分辨率和帧速率，使原始设备制造商在不增加布线的情况下为每条链路提供更多带宽。

随着安全关键用例的增长，汽车接口需要功能安全特性以满足行业要求，例如符合ISO 26262标准以达到汽车安全完整性等级（ASIL）B至D。车载传感器和ECU之间的连接需要在车辆的整个生命周期内的所有条件下受到保护，以防止错误或丢失的数据导致驾驶员或车辆错误。从ECU到应用程序中使用的显示器的链接也是如此，例如备份和停车辅助摄像头的视频馈送。

标准化的力量

传感器和显示器连接的标准化方法可以帮助制造商满足这些要求。它可以消除昂贵、耗时的专有解决方案集成和测试，从而延迟新功能的引入。基于标准接口的互操作性也允许更多的新玩家进入市场，让OEM有更多的供应商可供选择。

MIPI联盟提供了这样一种方法MIPI汽车SerDes解决方案（MASS），一个具有内置功能安全性（以及正在开发的安全性）的可靠、高性能链路的端到端框架。MASS通过允许OEM在a-PHY（第一个标准化的非对称长距离SerDes物理层接口）上跨车辆实施通用汽车接口协议，降低了复杂性。

作为MASS框架的基础，A-PHY法提供了提高的性能和灵活性，以及安全关键应用所需的可靠性和弹性。其最大下行链路数据速率已从A-PHY v1.0中的16 Gbps增加到今年早些时候推出的A-PHY v1中的32 Gbps每条链路，路线图为64 Gbps及更高。在1.1版中，最大上行链路数据速率也增加了一倍，从100 Mbps增加到200 Mbps。10的超低分组错误率-19以及高噪声抗扰度，在车辆的整个使用寿命中提供可靠的通信。

A-PHY等标准化接口的长度可达15米，可以简化集成，降低各种架构的网络成本和复杂性。它允许车辆中任何位置的边缘组件和ECU之间的链接，消除了短距离接口（如MIPI C-PHY或MIPI D-PHY）和专有长距离接口之间的“桥接”处理器需求。A-PHY还允许制造商通过一根电缆将多个设备菊花链连接到ECU。

A-PHY v1.1具有更大的灵活性

A-PHY通过适配层支持多种现有的接口协议，并且可以在各种拓扑和配置中实现。A-PHY v1.1增加了这种灵活性，以支持更多类型的实现。

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图2:A-PHY v1.1支持星形四芯（STQ）电缆后，A-PHY的灵活性有所提高。通过三种新的配置选项，OEM有了更多的方法来满足连接要求。（来源MIPI联盟）

a-PHY v1.1中增加了对星形四芯（STQ）电缆的支持，这是一种带有两个差分对的屏蔽电缆，允许三种新配置：


（来源MIPI联盟）

A-PHY v1.1还允许制造商在现有平台上使用传统电缆或在新平台上使用较低成本的电缆类型迁移到A-PHY，方法是使PAM4编码可用于低速档位，从而实现低带宽、低于1GHz的操作。

A-PHY具有几个内置的功能安全特性，包括循环冗余检查（CRC）、用于检测数据包丢失的8位消息计数器和用于检测通信丢失的超时监视器。此外，其独特的重传方案（RTS）可恢复受损的数据包，以实现稳定的连接，提高了抗噪声能力，并将数据包错误降至最低。MASS框架还包括协议栈上层功能安全的附加功能。

机遇的时刻

MIPI A-PHY等标准化接口将以更高的带宽和更大的灵活性继续发展，使制造商能够接受这些可能性，同时满足未来联网、自主、共享和电动汽车模型的新要求。

Raj Kumar Nagpal是Synopsys的高级职员工程师、MIPI A-PHY工作组联合主席、D-PHY工作小组主席和MIPI PHY指导小组主席。
江户科恩是Valens Semiconductor生态系统开发副总裁兼MIPI A-PHY工作组联合主席。