O que está na Especificação MIPI A-PHY para SerDes Automotivo?

Conexões seriais de alta velocidade são fundamentais para a transferência rápida de dados em muitas aplicações, como equipamentos de rede, armazenamento e vídeo/gráficos de alta resolução. Com o custo dos carros de hoje sendo tão influenciado pela eletrônica, é surpreendente que uma especificação automotiva SerDes não estivesse disponível até recentemente. Em setembro deste ano, a MIPI Alliance lançou a especificação MIPI A-PHY v1.0 para SerDes automotivo, a fim de impor a padronização em interfaces seriais de alta velocidade para ADAS automotivo.

Há muito que se considerar em qualquer novo padrão, assim como em ADAS; a nova especificação define padrões de interface para aplicações de sensores de ambiente, mas pretende fornecer suporte para especificações MIPI de nível superior. Se você é um projetista de sistemas automotivos, continue lendo para saber mais sobre as novas especificações MIPI A-PHY e como ela interagirá com outras especificações MIPI em novos automóveis.

Resumo do SerDes Automotivo

Sempre que uma nova especificação é lançada, representa uma mudança potencialmente significativa na paisagem eletrônica. O SerDes automotivo, conforme definido no MIPI A-PHY, está abordando tendências contemporâneas de design de sistemas e, esperançosamente, dará aos OEMs na indústria de eletrônicos automotivos a confiança necessária para integrar muitas tecnologias que aprimoram a segurança e a experiência do motorista.

Padrões na Especificação MIPI A-PHY

A tabela abaixo lista alguns dos requisitos na especificação MIPI A-PHY.

Por Que Precisamos do SerDes Automotivo?

É justo perguntar, qual é o problema específico que está sendo resolvido pela nova especificação A-PHY? Por algum tempo, as interfaces e interações entre outras especificações MIPI (C-PHY e D-PHY) e links seriais de alta velocidade em automóveis eram todas ad hoc e requeriam alguns componentes de ponte para a tradução de dados. Agora, com câmeras de alta resolução, displays, sensores ao redor do veículo, infotainment e mais sendo padrão em novos veículos, uma interface que abordasse esse nível de integração se tornou necessária.

O objetivo no desenvolvimento da especificação MIPI A-PHY é duplo:

• Simplificar o design do sistema permitindo que outros protocolos seriais de alta velocidade (CSI-2, DSI-2, DisplayPort, etc.) sejam transmitidos por links compartilhados longos;

• Eliminar, em última análise, os ICs de ponte que atualmente são usados para traduzir entre diferentes interfaces.

Como pode ser visto acima, a especificação A-PHY destina-se a fornecer transmissão de dados de alta velocidade com taxa de erro ultra-baixa. Consolidar outros protocolos MIPI no mesmo canal físico também é bastante útil para simplificação do sistema. É aqui que os ICs de ponte nesses sistemas podem ser eliminados, como será discutido abaixo.

Ao eliminar a necessidade de ICs de ponte e permitir a transmissão por links seriais de longo alcance, o custo geral do BOM pode ser reduzido e os designers não terão que usar protocolos mais complexos (por exemplo, Ethernet automotivo) para transmissão serial. No total, a integração entre diferentes dispositivos e protocolos em uma única camada física ajudará os engenheiros de sistemas a atender aos requisitos de segurança da ISO 26262 e aos requisitos do Nível de Integridade de Segurança Automotiva (ASIL).

Para ver como este novo padrão pode ajudar a simplificar o ambiente de design em novos veículos, ajuda olhar para um caso de uso contemporâneo.

Caso de Uso de Câmera e Display

A imagem abaixo mostra o uso idealizado do A-PHY para o futuro próximo. Este caso de uso mostra como os dados de uma câmera (entrada CSI-2) podem ser transferidos por um canal A-PHY, e o transceptor Rx exibe os dados em um display (saída DSI-2). Na PCB, os dados são transferidos diretamente entre os transceptores; a saída do transceptor vai direto para a camada física, em vez de passar por um IC de ponte.

Exemplo de interconexão MIPI A-PHY. [Modificado de: Fonte]

Contraste isso com o estado atual das coisas, onde o protocolo entre os transceptores é proprietário, ou todos estão simplesmente usando um design e protocolo diferentes. Além disso, a transmissão/recepção em cada extremidade do canal é mediada pelos ICs de ponte.

Um exemplo de tal IC de ponte é o Renesas ISL76321ARZ. Este IC seria responsável por injetar dados em um canal SerDes, assim como qualquer outro IC serializador para canais SerDes, em vez de ter um MCU ou outro processador transmitindo dados diretamente para o destino. Esses tipos de componentes têm outras características integradas úteis, mas a padronização pode eliminar a necessidade de tal chip de interface apenas para fornecer transmissão de dados serial. Um circuito de aplicação exemplo mostrando transmissão serial por cabo par trançado é mostrado abaixo.

Circuito de aplicação típico para o Renesas ISL76321ARZ. [Fonte: ISL76321ARZ datasheet]

Nos próximos novos veículos e nos futuros veículos autônomos, o protocolo MIPI A-PHY permitirá a fusão de sensores consolidando protocolos de camadas superiores em um único canal físico com menos componentes intermediários. A necessidade de fundir dados de sensores em canais de alta velocidade é crítica para veículos autônomos, que precisam de alimentações de dados de alta velocidade de uma variedade de sensores diferentes. Os novos designs para veículos autônomos também precisarão processar todos esses dados e controlar um veículo com latência muito baixa. O padrão MIPI A-PHY possibilita esses aspectos para criar uma experiência de condução mais segura e satisfatória.

Outros Componentes Necessários para o Design de SerDes Automotivo

Com a especificação MIPI A-PHY sendo completamente nova, transceptores que atendam ao padrão ainda não estão disponíveis. No entanto, há alguns outros componentes que são necessários para garantir que novos produtos possam atender aos padrões na especificação MIPI A-PHY.

Além de componentes transceptores compatíveis com MIPI A-PHY, os designers enfrentarão múltiplos desafios à medida que novos veículos se tornam dispositivos IoT móveis. Alguns requisitos de componentes incluem:

• MCUs, FPGAs e outros processadores

• Amplificadores de potência RF

• Componentes passivos

• Componentes de aquisição de imagem

Uma vez que novos componentes para SerDes automotivo estejam disponíveis em volume, você terá as ferramentas necessárias para encontrar as peças certas quando usar o conjunto completo de recursos avançados de busca e filtragem no Octopart. Ao usar o motor de busca de eletrônicos do Octopart, você terá acesso a dados atuais de preços de distribuidores, inventário de peças e especificações de peças, e tudo isso é livremente acessível em uma interface amigável ao usuário. Dê uma olhada na nossa página de circuitos integrados para encontrar os componentes de que precisa.

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