新思科技提供車規(guī)級MIPI IP解決方案

你知道一輛汽車上有多少傳感器嗎？

傳感器的種類有很多，比如圖像傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器等等。傳感器通過把汽車運(yùn)行過程中的時(shí)間、速度、光電、溫度等轉(zhuǎn)化為電信號，再由中央系統(tǒng)加以分析，從而判斷車輛的行駛狀態(tài)。傳感器對下一代汽車的視覺和安全需求至關(guān)重要，它控制了多種基于人工智能（AI）的應(yīng)用，比如自動緊急制動、車道保持、環(huán)繞視圖和自動駕駛等高級駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）。

一輛功能齊全的高級智能汽車可能含有上百個(gè)傳感器。復(fù)雜的汽車電子系統(tǒng)對顯示器和傳感器的要求都很高，移動和汽車市場也將持續(xù)推動嵌入式顯示器的創(chuàng)新?，F(xiàn)在，很多用戶已經(jīng)使用上了分辨率更高、刷新頻率在120HZ以上的可折疊顯示屏。

移動產(chǎn)業(yè)處理器接口（MIPI）是實(shí)現(xiàn)這些創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)之一。

無MIPI，不創(chuàng)新

MIPI協(xié)議可實(shí)現(xiàn)傳感器和應(yīng)用處理器之間的連接。可以說，沒有MIPI協(xié)議，技術(shù)創(chuàng)新就不可能實(shí)現(xiàn)。MIPI協(xié)議在移動設(shè)備上已獲得廣泛使用，為滿足智能汽車對攝像頭和顯示器的高標(biāo)準(zhǔn)要求，MIPI協(xié)議正逐漸向汽車領(lǐng)域拓展。

分布式電子控制單元（ECU）曾經(jīng)是汽車中最關(guān)鍵的元件之一，每個(gè)ECU執(zhí)行一個(gè)特定應(yīng)用程序，每個(gè)應(yīng)用程序又在獨(dú)立的域中運(yùn)行。近年來，汽車電子電氣架構(gòu)正在由傳統(tǒng)的分布式架構(gòu)向域集中式架構(gòu)轉(zhuǎn)變，也就是將多個(gè)應(yīng)用程序集中在一個(gè)域中，將越來越多的傳感器組合在一起，發(fā)揮各自的最大優(yōu)勢，彌補(bǔ)各自的不足。例如，自動緊急制動應(yīng)用程序需要能夠識別道路上的物體，如行人、自行車和云層陰影。這種做法對性能和處理能力的要求極高，需要至少每秒1000萬億次運(yùn)算（TOPS）。

以捕捉汽車周圍視野為例，圖像傳感器需要捕捉如極光、黑暗、以及閃爍的LED等多個(gè)不同場景，而為了識別這些場景并優(yōu)化車輛的性能和安全性，需要將來自圖像傳感器的數(shù)據(jù)與其他傳感器數(shù)據(jù)相結(jié)合，比如，熱傳感器、雷達(dá)傳感器和超聲波傳感器都可協(xié)助進(jìn)行盲點(diǎn)檢測。與單獨(dú)使用圖像傳感器相比，將圖像傳感器、熱傳感器和雷達(dá)傳感器組合使用將提供更強(qiáng)大的防碰撞功能。傳感器數(shù)據(jù)越多，傳感器融合的機(jī)會就越多，汽車的功能及安全性就越高。

MIPI聯(lián)盟提供了一系列顯示接口和攝像頭接口規(guī)范，對從基礎(chǔ)連接到復(fù)雜的多圖像傳感器和顯示連接這樣的一系列功能進(jìn)行區(qū)分，并同時(shí)滿足帶寬、電源和成本需求。通過實(shí)施這些規(guī)范，汽車行業(yè)可利用其規(guī)模優(yōu)勢降低成本，并提高性能。

MIPI攝像頭串行接口2（CSI-2）可助力傳感器融合。全球已有數(shù)十億臺移動設(shè)備部署了這一技術(shù)。該技術(shù)在移動領(lǐng)域已較為成熟，在手持設(shè)備以外的應(yīng)用中被稱為視覺平臺。MIPI CSI-2針對成像應(yīng)用進(jìn)行了優(yōu)化，并實(shí)現(xiàn)了低功耗。因?yàn)檐囕v中可能同時(shí)使用的傳感器數(shù)量較多，MIPI CSI-2對汽車行業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。MIPI CSI-2協(xié)議有很多功能，其中包括對不同來源的有效載荷進(jìn)行識別的虛擬通道。對于使用多個(gè)圖像傳感器的ADAS應(yīng)用或需要對同一傳感器的多個(gè)曝光進(jìn)行區(qū)分的任何應(yīng)用來說，虛擬通道都是至關(guān)重要。

圖1 MIPI CSI-2協(xié)議支持功能

針對ISO 26262功能安全標(biāo)準(zhǔn)，MIPI聯(lián)盟對MIPI協(xié)議進(jìn)行了升級。MIPI CSI-2 4.0版本增加了可以增強(qiáng)傳輸性能的安全功能。這意味著該版本能夠?qū)Ψ直媛适欠裣陆颠M(jìn)行識別，并采取措施進(jìn)行校正，這對于依賴傳感器數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性的移動車輛來說至關(guān)重要。

應(yīng)用程序捕獲圖像或處理信息的速度越快，決策的速度也就越快（例如：何時(shí)剎車）。隨著圖像傳感器分辨率的增加，帶寬也隨之增加。MIPI PHY能夠支持這種增加：四通道D-PHY 2.1版本端口可處理每秒18 Gbps的數(shù)據(jù)，而C-PHY 2.0版本可以處理每秒不超過44.5 Gbps的數(shù)據(jù)，在進(jìn)行高速數(shù)據(jù)處理的同時(shí)實(shí)現(xiàn)低功耗和低引腳數(shù)。

圖2 MIPI D-PHY實(shí)現(xiàn)過程中，在數(shù)據(jù)通道旁邊顯示專用時(shí)鐘通道

新思科技提供車規(guī)級MIPI IP

汽車的三大核心要素：安全性、可靠性和質(zhì)量。SoC是一個(gè)整體，開發(fā)者在立項(xiàng)時(shí)就要確定最佳輸入接口、所需端口數(shù)、協(xié)議支持、CSI-2和DSI/DSI-2支持、D-PHY和C-PHY的正確組合等等。

作為MIPI聯(lián)盟重要的董事會成員以及MIPI工作組的積極貢獻(xiàn)者，新思科技將持續(xù)開發(fā)高質(zhì)量、低功耗、經(jīng)濟(jì)高效、可互操作的MIPI IP解決方案。新思科技DesignWare? MIPI? IP解決方案支持SoCs、應(yīng)用處理器、基帶處理器和外圍設(shè)備之間的接口。新思科技用于MIPI攝像頭和顯示器的集成IP符合ISO 26262標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)，新思科技的IP還針對AEC-Q100可靠性進(jìn)行了設(shè)計(jì)和測試。如果采用單一供應(yīng)商策略，開發(fā)者還可以降低將MIPI接口集成到SOC和設(shè)備IC中的風(fēng)險(xiǎn)和成本，加快產(chǎn)品上市。

結(jié) 語

未來幾年，高分辨率的視頻和圖像將漸趨主流，攝像頭和顯示屏SoC將需要處理更為復(fù)雜的視覺數(shù)據(jù)，尤其是汽車行業(yè)，對大量圖像處理有著極大需求。MIPI將為汽車內(nèi)電子元件高速連接的“高速率+長距離傳輸“挑戰(zhàn)提供解決方案。