Co zawiera specyfikacja MIPI A-PHY dla motoryzacyjnych układów SerDes?

Szybkie połączenia szeregowe są podstawą dla szybkiego transferu danych w wielu aplikacjach, takich jak sprzęt sieciowy, przechowywanie danych oraz wysokiej rozdzielczości wideo/grafika. Biorąc pod uwagę, że koszt dzisiejszych samochodów jest tak bardzo napędzany przez elektronikę, zaskakujące jest, że specyfikacja SerDes dla motoryzacji nie była dostępna aż do niedawna. We wrześniu tego roku, MIPI Alliance wydało specyfikację MIPI A-PHY v1.0 dla SerDes w motoryzacji, aby wymusić standaryzację szybkich interfejsów szeregowych dla systemów ADAS w samochodach.

Wprowadzenie każdego nowego standardu, jak również ADAS, wiąże się z wieloma aspektami; nowa specyfikacja definiuje standardy interfejsów dla aplikacji z czujnikami otoczenia, jednak ma ona również zapewnić wsparcie dla wyższych specyfikacji MIPI. Jeśli jesteś projektantem systemów motoryzacyjnych, czytaj dalej, aby dowiedzieć się więcej o nowych specyfikacjach MIPI A-PHY i o tym, jak będą one współdziałać z innymi specyfikacjami MIPI w nowych samochodach.

Podsumowanie SerDes w motoryzacji

Zawsze, gdy pojawia się nowa specyfikacja, reprezentuje to potencjalnie dużą zmianę w krajobrazie elektroniki. SerDes w motoryzacji, jak określono w MIPI A-PHY, adresuje współczesne trendy w projektowaniu systemów i miejmy nadzieję, że da producentom OEM w branży elektroniki motoryzacyjnej potrzebną pewność do integracji wielu technologii, które poprawiają bezpieczeństwo i doświadczenie kierowcy.

Standardy w specyfikacji MIPI A-PHY

Poniższa tabela zawiera niektóre z wymagań w specyfikacji MIPI A-PHY.

Dlaczego potrzebujemy SerDes w motoryzacji?

Można słusznie zapytać, jaki konkretny problem rozwiązuje nowa specyfikacja A-PHY? Przez pewien czas interfejsy i interakcje między innymi specyfikacjami MIPI (C-PHY i D-PHY) a szybkimi łączami szeregowymi w samochodach były ad hoc i wymagały pewnych komponentów mostkujących do translacji danych. Teraz, gdy wysokiej rozdzielczości kamery, wyświetlacze, czujniki dookoła pojazdu, systemy infotainment i inne stały się standardem w nowych pojazdach, konieczny stał się interfejs adresujący ten poziom integracji.

Cel opracowania specyfikacji MIPI A-PHY jest dwukrotny:

• Uprościć projektowanie systemu, umożliwiając transmisję innych szybkich protokołów szeregowych (CSI-2, DSI-2, DisplayPort itp.) przez długie wspólne łącza;

• Ostatecznie wyeliminować układy scalone mostkujące, które obecnie są używane do translacji między różnymi interfejsami.

Jak widać powyżej, specyfikacja A-PHY ma na celu zapewnienie transmisji danych z bardzo niskim wskaźnikiem błędów. Konsolidacja innych protokołów MIPI na tym samym kanale fizycznym jest również bardzo przydatna dla uproszczenia systemu. Tutaj właśnie można wyeliminować układy scalone mostkujące w tych systemach, co zostanie omówione poniżej.

Eliminując potrzebę stosowania układów mostkowych IC i umożliwiając transmisję przez długie łącza szeregowe, można obniżyć ogólny koszt BOM, a projektanci nie będą musieli używać bardziej skomplikowanych protokołów (np. automotive Ethernet) do transmisji szeregowej. W sumie, integracja różnych urządzeń i protokołów na pojedynczej warstwie fizycznej pomoże inżynierom systemów spełnić wymagania bezpieczeństwa w ISO 26262 oraz wymagania dotyczące Poziomu Integralności Bezpieczeństwa Automotivowego (ASIL).

Aby zobaczyć, jak ten nowy standard może pomóc uprościć środowisko projektowe w nowych pojazdach, warto przyjrzeć się współczesnemu przypadkowi użycia.

Przypadek użycia kamery i wyświetlacza

Poniższy obraz pokazuje idealizowane użycie A-PHY w najbliższej przyszłości. Ten przypadek użycia pokazuje, jak dane z kamery (wejście CSI-2) mogą być przesyłane przez kanał A-PHY, a odbiornik Rx przekazuje dane do wyświetlacza (wyjście DSI-2). Na PCB dane są przesyłane bezpośrednio między nadajnikami; wyjście z nadajnika trafia bezpośrednio do warstwy fizycznej, zamiast do układu mostkowego IC.

Przykładowe połączenie MIPI A-PHY. [Zmodyfikowano z: Źródło]

W przeciwieństwie do obecnego stanu rzeczy, gdzie protokół między nadajnikami jest własnościowy, lub każdy po prostu używa innego projektu i protokołu. Ponadto, transmisja/odbieranie na każdym końcu kanału jest pośredniczone przez układy mostkowe IC.

Jednym z przykładów takiego układu mostkowego IC jest Renesas ISL76321ARZ. Ten układ byłby odpowiedzialny za wprowadzanie danych do kanału SerDes, podobnie jak każdy inny układ szeregowy IC dla kanałów SerDes, zamiast umożliwiać MCU lub innemu procesorowi bezpośrednie przesyłanie danych do miejsca docelowego. Takie komponenty mają inne przydatne zintegrowane funkcje, ale standaryzacja może wyeliminować potrzebę stosowania takiego układu interfejsu tylko do zapewnienia szeregowej transmisji danych. Poniżej pokazano przykładowy układ aplikacyjny pokazujący szeregową transmisję przez skrętkę.

Typowy układ aplikacyjny dla Renesas ISL76321ARZ. [Źródło: ISL76321ARZ datasheet]

W nadchodzących nowych pojazdach oraz w przyszłych pojazdach autonomicznych protokół MIPI A-PHY umożliwi łączenie danych z sensorów poprzez konsolidację protokołów wyższych warstw w pojedynczy kanał fizyczny z mniejszą liczbą komponentów pośredniczących. Ta potrzeba łączenia danych z sensorów przez szybkie kanały jest kluczowa dla pojazdów autonomicznych, które potrzebują szybkich przesyłów danych z różnych sensorów. Nowe projekty pojazdów autonomicznych będą również musiały przetwarzać wszystkie te dane i kontrolować pojazd z bardzo niskim opóźnieniem. Standard MIPI A-PHY umożliwia te aspekty, tworząc bezpieczniejsze i bardziej satysfakcjonujące doświadczenie kierowcy.

Inne komponenty potrzebne do projektowania SerDes w motoryzacji

Specyfikacja MIPI A-PHY jest zupełnie nowa, dlatego nadajniki-odbiorniki spełniające standard nie są jeszcze dostępne. Jednakże, istnieją inne komponenty, które są potrzebne, aby nowe produkty mogły spełniać standardy w specyfikacji MIPI A-PHY.

Oprócz komponentów nadajników-odbiorników kompatybilnych z MIPI A-PHY, projektanci będą musieli stawić czoła wielu wyzwaniom, ponieważ nowe pojazdy stają się ruchomymi urządzeniami IoT. Niektóre wymagania dotyczące komponentów obejmują:

• MCU, FPGA i inne procesory

• Wzmacniacze mocy RF

• Komponenty pasywne

• Komponenty do akwizycji obrazu

Gdy nowe komponenty do SerDes motoryzacyjnego staną się dostępne w dużych ilościach, będziesz miał narzędzia potrzebne do znalezienia odpowiednich części, korzystając z kompletnego zestawu zaawansowanych funkcji wyszukiwania i filtracji w Octopart. Korzystając z wyszukiwarki elektroniki Octopart, będziesz miał dostęp do aktualnych danych o cenach dystrybutorów, zapasach części i specyfikacjach części, a wszystko to jest swobodnie dostępne w przyjaznym dla użytkownika interfejsie. Zobacz naszą stronę z układami scalonymi, aby znaleźć potrzebne komponenty.

Zapoznaj się z naszymi najnowszymi artykułami, zapisując się do naszego newslettera.