自从一个多世纪前汽车被发明以来，汽车制造商一直致力于制造出尽可能快、最安全、最省油的汽车。随着每一项指标的标准都达到了顶峰，制造商们开始着眼于电子技术，采用了其他的差异化途径，安装了摄像头和传感器，创造出了20年前还只是科幻小说里才有的功能。这些技术正在把汽车从简单地让驾驶员手动从A点开到B点，变成一种需要越来越少人工控制的体验，慢慢地把驾驶员变成乘客。

摄像头和传感器对汽车工业来说并不新鲜;在过去的10年里，仪表盘和倒车影像已经变得无处不在。那么它们还能带来什么呢？那就是先进驾驶员辅助系统(ADAS)使用了车载同样使用了他们，这是汽车行业向自动驾驶系统(ADS)发展的第一步。这些摄像头和传感器协同工作，比如消除盲点、在车道偏离时提供警告、保持车辆之间的一致距离、降低事故死亡率等让汽车整体更安全。为了实现这一目标，每个摄像头和传感器都需要以惊人的速度处理大量数据。这需要独特的SOC解决方案来应对汽车应用的特定挑战。为了使ADAS能够顺利工作，应用于摄像头和传感器的SOC设计必须支持高带宽，以适应更高的传感器分辨率、更低的系统延迟、更高的动态范围和显示分辨率要求。为满足这些要求，必须在低功耗和严格的安全测试之间进行权衡。为了满足ADAS所需的数据需求，在过去几年中，支持汽车传感器和显示器的接口和规范显著增长。虽然有几种不同的接口可以满足速度要求，但MIPI®®®规范提供了高速、低延迟和低功耗要求之间的最佳平衡。这是因为MIPI规范是为满足移动和受移动影响的应用而严格要求设计的。让我们仔细看看当今ADAS中几个关键的(或“主要的”)MIPI规范，以及它们如何增强这一新兴技术。

图1:ADAS视觉系统中的MIPI

ADAS中的MIPI

由于可视和传感的ADAS应用都必须处理成像、传感、高速串行通信和下行处理功能，因此摄像头视频处理器(CVPs)总是位于这些系统的核心。随着越来越多的摄像头和传感器被添加到系统中来帮助完成越来越复杂的任务，需要更集成的CVP解决方案。理想情况下，这些CVP应该以最小的功耗和低延迟来处理从多个高动态范围传感器接收到的数据，并驱动高分辨率显示器、SerDes链和计算机视觉处理器。这就是MIPI®规范发挥作用的地方。

高带宽性能、可扩展性、低延迟、低功耗和低电磁干扰是MIPI物理层和协议规范的基本特征。这些独特的属性更是汽车应用的完美匹配，使得MIPI D-PHY成为所有ADAS应用的先决条件。MIPI D-PHY是一个简单的源同步PHY，它使用了一个时钟通道和不同数量的数据通道。自2009年以来，它已经被广泛地部署在MIPI CSI-2SM和DSISM(以及后来的DSI-2SM)应用中。单通道D-PHY v1.2配置需要4个引脚，分别是时钟通道2个引脚，数据通道2个引脚，数据速率可达到达2.5 Gbps。

上面的图1给出了ADAS 视觉系统的概述，并展示了MIPI接口在该系统中的作用。如图1所示，在ADAS应用程序中，CSI-2接口通常用作传感器与CVP之间通信。CVP通过一个MIPI CSI-2 TX接口将处理后的视频驱动到SerDes链路，并可通过基于MIPI D-PHY的DSI接口驱动一个高分辨率的显示器。对于计算机视觉应用，未处理的高分辨率视频通过另一对MIPI CSI-2 TX/RX接口从CVP传输到计算机视觉处理器。DSI和CSI-2都是通过MIPI D-PHY物理层发送数据的MIPI协议。

现在，让我们来看看Mixel的MIPI D-PHY IP如何在ADAS应用中中发挥关键作用。

Mixel的MIPI D-PHY

TX和RX IPs针对收发功能进行了优化，以减少面积开销。每个支持多达4通道，D-PHY v1.2以提供2.5 Gbps/Lane的速率。

对于D-PHY  TX，使用CSI-2 TX控制器，所有通道的总带宽高达10Gbps，包括对虚拟通道的支持。Mixel D-PHY RX在带宽方面类似，同样使用CSI-2 RX控制器。由于这是车规级应用，D-PHY TX和RX都符合AEC-Q100车规等级0/1/2温度范围。

图2:Mixel MIPI D-PHY发框图

图3:Mixel MIPI D-PHY收框图

每个PHY还配备了内置自测(BIST)引擎，能够跨多个抽象层(IC、PCB、系统)来测试PHY。BIST引擎可以在不同的MIPI操作模式下测试PHY，提高了可观察性和可控制性。目前已经实现了各种测试场景以支持生产和特性测试。Mixel MIPI D-PHY IPs已在多个工艺节点和晶圆代工厂取得了硅验证，并广泛应用于汽车芯片组中。如图2图3分别为Mixel MIPI D-PHY收发框图。

GEO的案例

GEO是一家为汽车视觉相机提供基于CVP的解决方案的市场领导者，在他们最近发布的下一代汽车相机的GW5 CVP产品系列中集成了Mixel D-PHY v1.1 RX和TX解决方案，并取得了首次流片成功。Mixel D-PHY v1.1支持每条通道1.5 Gbps的数据速率，使用4条数据通道可实现6 Gbps的聚合带宽。

GEO的GW5 CVP系列产品代表了世界上第一个基于边缘的汽车智能视觉处理器。GW5200已是车载摄像的前沿芯片，而GW5400更是增加了摄像头内的计算机视觉处理功能，支持ADAS功能，可用于行人、物体和盲点检测等应用，以及横穿马路警报、驾驶员注意力提醒和摄像头的自动校准。

GEO GW5支持高达800万像素的分辨率，包括GEO的第5代eWARP®几何处理器、高动态范围(HDR)图像信号处理器(ISP)和2D图形功能。ISP支持最先进的HDR和LED闪烁减弱应用。它还允许芯片上合并多达4个曝光，这推动动态范围高达140分贝。2D矢量图形引擎把视频流渲染为高分辨率的实时图形，从而实现引人注目的用户界面。GW5 CVP已满足并通过ISO 26262 ASIL-B和AEC-Q100（Grade2）认证。

D-PHY RX和TX接口都是GW5家族的主要视频接口。对于D-PHY RX来说，所有的汽车传感器都是面向MIPI CSI-2 D-PHY v1.1或1.2的。在GW5 CVP用例中，需要两个D-PHY RX接口来支持双传感器。如果需要两个以上的传感器，则可以使用MIPI虚拟通道来支持处理多个传感器，从而允许GW5能够支持环绕视图等应用。每个MIPI RX接口还能够接收来自HDR传感器的多次曝光，并将它们重新组合成一个高动态范围的视频形式。

对于D-PHY TX，部署了两个接口来提供高带宽的视频下行。这两个接口可用于发送经过处理的视频用于显示，以及发送未经处理的高分辨率视频用于计算机视觉。使用MIPI虚拟通道，每个接口可以在同一个MIPI端口上发送多个视频通道。该功能可用于双传感器输入，其中两个视频流可以单独处理，并通过虚拟通道通过相同的MIPI TX接口发送。下图4，图5是Mixel D-PHY TX和RX在GEO GW5中的测试结果的两张快照。

图4:Mixel MIPI D-PHY TX Eye Diagram at 1.5Gsps

图5:Mixel MIPI D-PHY RX setup/hold margins test at 1.5Gbps

驶向未来

随着ADAS应用的发展以及越来越多的驾驶员辅助功能的采用，提升了整体的驾驶体验、安全性、舒适性和方便性，并带来了全无人驾驶(AVs)所代表的最高水平。

有了ADS，车辆应该能够在任何条件下执行所有驾驶功能。为了实现这一点，车辆不仅要与内部复杂的系统进行通信，还要与外部环境进行更多的通信。未来的汽车技术将继续使用越来越多的摄像头、雷达和激光雷达传感器。传感器技术必须更加健壮，能够处理更复杂的任务。汽车系统组件应该提供更高的性能，以处理更多的数据通信，具有更高的

速度，最小的延迟和功耗。

MIPI CSI-2/DSI协议以及更高带宽的D-PHY将继续支持更高性能的汽车传感器和系统。Mixel的多种MIPI PHY拥有优化的配置和独特的可测试性特性,覆盖众多晶圆厂和工艺节点并支持不断增加数据率。Mixel将继续发挥核心作用,支持MIPI生态系统,特别是在不断发展和指数增长的汽车市场。