Что входит в спецификацию автомобильного SerDes MIPI A-PHY?

Высокоскоростные последовательные соединения являются фундаментальными для быстрой передачи данных во многих приложениях, таких как сетевое оборудование, хранение данных и видео/графика высокого разрешения. Учитывая, что стоимость современных автомобилей во многом определяется электроникой, удивительно, что спецификация автомобильного SerDes не была доступна до недавнего времени. В сентябре этого года Альянс MIPI выпустил спецификацию MIPI A-PHY v1.0 для автомобильного SerDes с целью обеспечения стандартизации высокоскоростных последовательных интерфейсов для автомобильных систем ADAS.

В разработку любого нового стандарта, как и в ADAS, вкладывается много усилий; новая спецификация определяет стандарты интерфейса для приложений с окружающими датчиками, но она также предназначена для поддержки более высокоуровневых спецификаций MIPI. Если вы являетесь разработчиком автомобильных систем, продолжайте читать, чтобы узнать больше о новых спецификациях MIPI A-PHY и о том, как они будут взаимодействовать с другими спецификациями MIPI в новых автомобилях.

Краткое описание автомобильного SerDes

Каждый раз, когда выходит новая спецификация, это представляет собой потенциально крупное изменение в ландшафте электроники. Автомобильный SerDes, как определено в MIPI A-PHY, адресует современные тенденции в проектировании систем и, надеемся, даст OEM-производителям в индустрии автомобильной электроники необходимую уверенность для интеграции множества технологий, повышающих безопасность и опыт водителя.

Стандарты в спецификации MIPI A-PHY

В таблице ниже перечислены некоторые требования спецификации MIPI A-PHY.

Почему нам нужен автомобильный SerDes?

Вполне справедливо спросить, какую конкретную проблему решает новая спецификация A-PHY? Некоторое время интерфейсы и взаимодействия между другими спецификациями MIPI (C-PHY и D-PHY) и высокоскоростными последовательными связями в автомобилях были сделаны адаптивно и требовали некоторых компонентов-переходников для перевода данных. Теперь, когда высокоразрешающие камеры, дисплеи, датчики вокруг автомобиля, инфотейнмент и многое другое становятся стандартом в новых автомобилях, стало необходимым интерфейс, адресующий этот уровень интеграции.

Цель разработки спецификации MIPI A-PHY двояка:

• Упростить проектирование системы, позволяя другим высокоскоростным последовательным протоколам (CSI-2, DSI-2, DisplayPort и т. д.) передаваться по длинным общим связям;

• В конечном итоге устранить микросхемы-переходники, которые в настоящее время используются для перевода между различными интерфейсами.

Как видно выше, спецификация A-PHY предназначена для обеспечения передачи данных на высокой скорости с ультранизкой частотой ошибок. Объединение других протоколов MIPI на том же физическом канале также весьма полезно для упрощения системы. Здесь можно устранить микросхемы-переходники в этих системах, как будет обсуждено ниже.

Устраняя необходимость в использовании мостовых ИС и обеспечивая передачу по длинным последовательным линкам, общая стоимость BOM может быть снижена, и разработчикам не придется использовать более сложные протоколы (например, автомобильный Ethernet) для последовательной передачи. В целом, интеграция различных устройств и протоколов на одном физическом уровне поможет инженерам-системотехникам соответствовать требованиям безопасности в ISO 26262 и требованиям к уровню целостности безопасности автомобилей (ASIL).

Чтобы понять, как этот новый стандарт может помочь упростить среду проектирования в новых автомобилях, полезно рассмотреть современный пример использования.

Пример использования камеры и дисплея

На изображении ниже показано идеализированное использование A-PHY в ближайшем будущем. Этот пример показывает, как данные с камеры (вход CSI-2) могут быть переданы по каналу A-PHY, а приемопередатчик Rx выводит данные на дисплей (выход DSI-2). На печатной плате данные передаются непосредственно между приемопередатчиками; выход с приемопередатчика идет прямо в физический уровень, а не через мостовой ИС.

Пример межсоединения MIPI A-PHY. [Изменено из: Источник]

В отличие от текущего положения дел, где протокол между приемопередатчиками является собственническим, или все просто используют разный дизайн и протокол. Кроме того, передача/прием на каждом конце канала осуществляется через мостовые ИС.

Один из примеров такого мостового ИС - Renesas ISL76321ARZ. Этот ИС был бы ответственен за ввод данных в канал SerDes, так же как и любой другой сериализатор ИС для каналов SerDes, вместо того чтобы МК или другой процессор напрямую передавали данные в пункт назначения. Такие типы компонентов имеют другие полезные интегрированные функции, но стандартизация может исключить необходимость в таком интерфейсном чипе только для обеспечения последовательной передачи данных. Ниже показана типичная схема приложения, показывающая последовательную передачу по витой паре.

Типичная схема приложения для Renesas ISL76321ARZ. [Источник: Техническое описание ISL76321ARZ]

В предстоящих новых автомобилях и в будущих автономных транспортных средствах протокол MIPI A-PHY позволит объединять данные с различных датчиков, интегрируя протоколы высокого уровня в единый физический канал с меньшим количеством посреднических компонентов. Эта потребность в объединении данных с датчиков по каналам высокой скорости критична для автономных транспортных средств, которым необходимы быстрые потоки данных с различных датчиков. Новые конструкции для автономных транспортных средств также должны будут обрабатывать все эти данные и управлять транспортным средством с очень низкой задержкой. Стандарт MIPI A-PHY позволяет реализовать эти аспекты для создания более безопасного и удовлетворительного опыта вождения.

Другие компоненты, необходимые для проектирования автомобильных SerDes

Поскольку спецификация MIPI A-PHY совершенно новая, трансиверы, соответствующие стандарту, пока не доступны. Однако существуют и другие компоненты, которые необходимы для того, чтобы новые продукты могли соответствовать стандартам в спецификации MIPI A-PHY.

В дополнение к компонентам трансиверов, совместимым с MIPI A-PHY, разработчикам придется столкнуться с множеством задач, поскольку новые автомобили становятся передвижными устройствами IoT. К некоторым требованиям к компонентам относятся:

• MCU, FPGA и другие процессоры

• Усилители мощности РЧ

• Пассивные компоненты

• Компоненты захвата изображений

Как только новые компоненты для автомобильных SerDes станут доступны в больших объемах, у вас появятся инструменты, необходимые для поиска подходящих деталей, когда вы используете полный набор расширенных функций поиска и фильтрации на Octopart. Используя поисковую систему электронных компонентов Octopart, вы получите доступ к актуальным данным о ценах дистрибьюторов, инвентаризации деталей и спецификациям компонентов, и все это доступно в удобном интерфейсе. Посмотрите нашу страницу с интегральными схемами, чтобы найти необходимые компоненты.

Оставайтесь в курсе наших последних статей, подписавшись на нашу рассылку.