关于作者：
Mahmoud Banna
ASIC Manager, M, Inc.
相机和传感器对汽车行业来说并不新鲜;仪表盘和后备摄像头在过去10年已经变得无处不在。什么是新的;然而，高级驾驶员辅助系统(ADAS)的车载摄像头和传感器的使用，是行业向自动驾驶系统(ADS)不可避免发展的第一步。这些摄像头和传感器一起工作，可以消除盲点，在车道偏离的情况下提供警告，保持车辆之间的一致距离，降低事故死亡率，使汽车总体上更安全。为了实现这一目标，在幕后，需要以极高的速度处理来自每个摄像头和传感器的大量数据。这就需要独特的SOC解决方案来应对汽车应用的特定挑战。
Julian Schiralli
Principal ASIC Designer, GEO Semiconductor
为了使ADAS顺利工作，集成的摄像机和传感器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，高动态范围和显示分辨率的要求。满足这些要求必须与低功耗和通过严格安全测试的能力相平衡。在过去几年中，为了满足ADAS所需的数据需求，支持汽车传感器和显示器的接口和规格的采用大幅增长。虽然有几种不同的接口可以满足速度要求，MIPI®规格提供了高速、低延迟和低功耗要求之间的最佳平衡。这是因为MIPI规范是为了满足移动和受移动影响的应用程序的严格要求而设计的。让我们进一步了解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。
MIPI in ADAS
由于观看和传感ADAS应用程序都必须处理成像、传感、高速串行通信和下游处理功能，摄像机视频处理器(cvp)总是位于这些系统的核心。随着越来越多的摄像机和传感器被添加到系统中，以帮助完成越来越复杂的任务，需要更多集成的CVP解决方案。理想情况下，这些cvp应该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、汽车SerDes链接和计算机视觉处理器，以最小的功耗和低延迟。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。这些独特的属性与汽车应用完美匹配，使MIPI D-PHYSM成为所有ADAS应用的先决条件。MIPI D-PHY是一种简单的源同步PHY，它使用一个时钟通道和不同数量的数据通道。它从2009年开始出现，并被广泛部署在MIPI CSI-2SM和dism(以及后来的DSI-2SM)应用程序中。单通道D-PHY v1.2配置需要4个引脚，2个时钟通道和2个数据通道，实现高达2.5 Gbps的数据速率。
下面的图1给出了ADAS视觉系统的概述，并显示了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接口通常用作一端的传感器与另一端的CVP之间的通信链路。CVP通过MIPI CSI-2 TX接口将处理后的视频驱动到汽车SerDes链路，后者可能通过基于MIPI D-PHY的DSI接口驱动高分辨率显示器。在计算机视觉应用中，未经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MIPI协议，通过MIPI D-PHY物理层发送数据。
现在，让我们来看看M公司的MIPI D-PHY IP是如何在ADAS应用中发挥关键作用的。
M’s MIPI D-PHY IP
M公司的MIPI D-PHY TX和RX ip针对发送和接收功能进行了优化，以减少区域开销。每条车道最多支持4条车道，D-PHY v1.2每条车道运行速率为2.5 Gbps。
对于D-PHY TX，使用CSI-2 TX控制器，所有通道的总带宽高达10 Gbps，并包括对虚拟通道的支持。M公司的 D-PHY RX在带宽上类似，使用CSI-2 RX控制器。由于这是一个汽车应用，D-PHY TX和RX都符合AEC-Q100自动级0/1/2温度范围。
每个PHY还配备了内置自检(BIST)引擎，使PHY可以跨多个抽象层(IC、PCB、System)进行测试。BIST发动机可以在不同MIPI运行模式下测试PHY，提高了可观察性和可控性。已经实现了各种测试场景，以支持生产测试和特性测试。
M公司的 MIPI D-PHY ip已经在多个工艺节点和铸造厂进行了硅验证，并广泛应用于汽车应用芯片组。
GEO’s Use-Case
GEO是一家提供基于CVP的汽车视觉相机解决方案的市场领导者，在其最近宣布的下一代汽车相机GW5 CVP产品系列中集成了M公司的 D-PHY v1.1 RX和TX解决方案，并首次获得了硅的成功。M公司的D-PHY v1.1支持每通道1.5 Gbps数据速率，使用4个数据通道实现6gbps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摄像头处理器。GW5200是汽车摄像头视频质量的前沿，而GW5400增加了摄像头内计算机视觉，以实现ADAS功能，方便行人、物体和盲点检测、交叉交通警报、驾驶员注意力和智能摄像头的自动校准等应用。
GEO GW5支持高达800万像素的分辨率，包括GEO专有的第五代eWARP®几何处理器、创新的高动态范围(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闪烁减缓。它还允许在芯片上合并多达四次曝光，这驱动的动态范围高达140dB。2D矢量图形引擎渲染高分辨率的实时图形，覆盖在视频流上，支持引人注目的用户界面。GW5 CVP符合ISO 26262 ASIL-B标准，并通过AEC-Q100二级认证。
GW5系列的主视频接口需要D-PHY RX接口和TX接口。对于D-PHY RX，所有汽车传感器都是MIPI CSI-2 D-PHY v1.1或1.2导向的。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虚拟通道来处理每个MIPI D-PHY RX接口的多个独立传感器，使GW5能够支持环绕视图监视器等应用程序。每个MIPI RX接口也能够接收从HDR传感器发送的多个曝光，并将它们重新组合成一个单一的高动态范围视频形式。
对于D-PHY TX，部署了两个接口，为下游提供高带宽视频。这两个接口可以用来发送处理后的视频用于显示和未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的情况下，其中两个视频流可以单独处理，并通过虚拟通道通过同一个MIPI TX接口发送。以下是GEO GW5中MD-PHY TX和RX的测试结果截图。
驶向未来
ADAS应用的发展，以及大量驾驶员辅助功能的不断采用，持续提升了整体驾驶体验、安全性、舒适性和便利性，并提升了全自动驾驶汽车(AVs)所代表的最高自动化水平。
使用ADS，车辆应该能够在所有条件下执行所有驾驶功能。为了实现这一目标，飞行器不仅将与内部复杂系统进行通信，还将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机、雷达和激光雷达传感器。传感器技术必须更加强大，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，以更高的速度，最小的延迟和功耗。
MIPI CSI-2/DSI协议以及更高带宽的D-PHY协议将继续朝着支持更高性能的汽车传感器和系统的方向发展。M公司的的许多MIPI PHY优化配置,独特的专利可测试性特性,广泛覆盖的铸造厂和流程节点和支持数据率不断增加,M公司也将继续发挥核心作用,支持MIPI生态系统,特别是在进化和指数增长的汽车市场。