每个人都记得自己的第一辆车。自从拥有了车子，你想去哪儿就去哪儿，移动的速度更快，距离也更远。没错，车辆赋予了我们行动性，而今天的汽车本身也在转变为行动装置。
现在的车辆不仅仅是一种交通工具，它也正演变成为一种成熟的行动装置，它可以连接到网际网路、交通运输网路，并且相互连接。行动产业处理器接口(MIPI)在这种转变中扮演着重要的角色，就像它们在常用的智慧型手机统一接口所占据的重要地位一样。
MIPI联盟(MIPI Alliance)成立的宗旨是让手机等装置更简便且经济地连接系统。该组织定义了在高速处理器、低速感测器和其它晶片到晶片间传输的接口规格，为摄影机、显示器和无线模组的接口实现标准化。
行动装置通常体积很小，深藏在装置内的元件都以非常紧凑的耦合方式连接在一起。车辆转变为连网装置也是从里到外实现的，因此非常适合利用MIPI联盟内部完成的工作。
智慧型手机系统接口的供应商可以将这些开发成果应用于汽车产业。供应商(利用MIPI规格)创建高效电源和性能接口的能力，为汽车供应链的公司提供的好处，就和提供给手机制造商及其供应商是一样的。汽车系统正透过有线和无线的方式连接在一起。
这种连接能力正成为车辆的“中央神经系统”。MIPI规格提供了数量不断增加的关键系统、资讯系统和娱乐系统之间的连接性，从而将车辆转变为一款行动装置。接着，让我们仔细看看这种转变，以及MIPI联盟及其成员公司如何协助推动这种转变。
车载与车间连接
有许多重大趋势定义了MIPI规格适用的“使用模式”；这些趋势包括如下的原始部署与深度整合：
‧远端通讯和车载资讯娱乐系统(IVI) ‧先进驾驶辅助系统(ADAS) ‧智慧交通系统(ITS) ‧自动驾驶系统(ADS)
远端通讯(telematics)要求将全球定位系统(GPS)以及导航显示器(包括触控和音讯功能)连接在一起。驾驶辅助系统则需要摄影机、雷达、光达(Lidar)、影像处理和电脑视觉系统连接音讯和显示器，从而实现直接反馈。
智慧运输系统要求以无线方式实现车对基础设施(V2I)、车对车(V2V)以及车对一切事物(V2X)的连接，并桥接至射频(RF)功能以支援各种不同的无线(IEEE 802.11p/ac/ah、蓝牙)和行动(LTE、GSM)标准。随着自动驾驶的逐步实现，这些系统及其互连都变得更加重要。
有趣的是，这些连线要求几乎就和在最普及的行动平台——智慧型手机上看到的一模一样。在智慧型手机中，摄影机和显示器、音讯、麦克风、陀螺仪、磁与光元件以及要求触控或语音启动输入的应用之间有着类似的互动。为智慧型手机高效定义这些接口的MIPI规格同样适用于为支援车用系统而开发的接口，如今这些规格也正在部署中。
以下将深入了解ADAS，以及探讨如何应用MIPI规格。开发驾驶辅助系统是为了自动化、适应和增强汽车的安全系统，以及协助驾驶人提高行车效率。图1显示ADAS类监测的“视场”(field of view)。这些系统在汽车四周组成了一层感测器“保护”，可以向驾驶人提供预先警示，或触发安全保护措施与接管对汽车的控制，从而避免发生危险的情况。
图1：汽车周围的感测器“视场” （来源：NXP）
自动巡航控制 交通号志辨识 紧急?车 行人侦测 避免碰撞 车道偏离预警 十字路口交通预警 环景系统 盲点侦测 停车辅助 后方碰撞预警 停车辅助/环景系统
如图1所示，使用各种侦测技术的感测器系统越来越多。其中一些系统并不用于传输大量的数据；而是只传送少量数据的感测器侦测和预警型系统。
然而，为了有效地实现数据传送，其它系统正撷取大量的数据。举例来说，用于车道侦测或交通号志辨识的摄影机辅助系统会产生所需的密集数据串流，用于从摄影机传送至处理器进行分析，以及传送到用于显示的显示器。
在类似这样的系统中，MIPI摄影机序列接口(CSI)提供了一种从相机传送数据到处理器的协议架构。实际的传输过程利用另一种MIPI规格，即MIPI D-PHY，这是一种实体层收发器规格。使用MIPI D-PHY意味着这种接口将工作在最低功耗，并以最小的成本加以部署。MIPI联盟开发的规格具有灵活的架构化定义，确保所瞄准的建置对于实现实体接脚和传送速率最佳化组合不可或缺。
图2是目标建置案例之一；连接摄影机到处理器的简图。摄影机子元件含有摄影机感测器、用于影像撷取的支援电路，以及使用D-PHY Tx巨集组织影像数据进行传送的支援电路。
摄影机影像经过序列化处理后发送至包含数据接收支援电路——D-PHY Rx巨集的影像信号处理子元件。发射端(Tx)和接收端(Rx)之间的实体连接是采用MIPI接口实现的。例如，恩智浦半导体(NXP)采用MIPI CSI-2规格和Mixel公司提供的D-PHY硬巨集设计了这样的系统。
图2：连接摄影机到处理器的方块图
采用MIPI D-PHY的实例
使用MIPI接口实现的NXP S32V234设计，是针对视觉、感测器融合和环景应用的ADAS解决方案。它整合了四核心的ARM Cortex-A53处理器、NXP APEX影像辨识处理器、Vivante GC3000处理单元和先进的记忆体汇流排系统架构。
该系统是专为连接各种影像感测器(如Sony IMX224)而设计的。这种感测器具有MIPI CSI-2接口，可以将感测器连结到诸如SV32等系统级晶片。MIPI CSI-2接口具有每通道1.5Gbps的最大输出数据速率，以及可选择1个通道、2个通道或4个通道的多个输出通道。
图3：S32V234 ADAS处理器方块图
这种系统的一个关键部份是以低延迟或零延迟的方式，将原始影像数据传送到SV32内建影像信号处理器(ISP)。原始数据以先进的高性能SRAM系统进行高效处理，并与传统的DDR记忆体管理相得益彰，可实现即时的影像处理。
透过MIPI CSI-2、D-PHY接口可将原始数据从摄影机传送到S32V，并由Rx D-PHY硬巨集接收。这些数据经过序列化后再以高速传输，以支援无闪烁的处理结果。
Mixel为NXP的设计提供D-PHY IP Rx+硬巨集。这种巨集被最佳化为接收端的客制建置，能有效地对接系统级晶片S32V的CSI-2接口。值得注意的是，MIPI D-PHY规格定义了具有对称Tx和Rx功能的通用型D-PHY。
在Mixel的建置中，接收端被设定为目标，并最佳化通道，而与摄影机到S32V的主要传送方向保持一致。Rx+端的一个关键特性是面积经最佳化的Tx端。增加最小化入侵的Tx端，提高了对于回送的支持，并简化后矽晶生产测试要求的配置。因此，作为这种特殊实现的结果，不仅达到了性能和功耗指标，同时实现晶片的可测性。
图4：Mixel的Rx+ D-PHY硬巨集
Mixel的D-PHY Rx+不仅遵循MIPI D-PHY规格，还增加了这种重要的客制选项。请注意，MIPI联盟定义的规格允许在建置过程中实现最佳化。这样一来，客户和供应商就能在接脚受限的约束条件和系统数据速率传送要求下工作，并针对功耗、效率和该例中的可测试性进行最佳化。
安全和可靠性
当然，操作的可靠性和强韧性对于车辆中所使用的元件来说是基本要求。因为ADAS功能至关重要，能够让我们在驾驶时更安全，因而安全标准同样极其重要。但即使是非关键系统也必须要能在宽广范围且通常严苛的环境条件下可靠地工作。
汽车产业的供应商以及这些供应商的供应商，都必须符合各种相关标准，如针对IC建立的通用电气元件认证要求AEC-Q100、适用于各产业的基本功能安全标准IEC 61508，以及为车辆生产建立的电气/电子系统功能安全标准ISO 26262。
在这个案例中，Mixel设计可靠且稳定作业的MIPI IP，并确保其IP符合这些标准。例如，Mixel D-PHY符合AEC-Q100 Grade 0规格。
验证设计必须广泛使用结合老化效应和温度变化的统计模拟。Mixel改变了在正常分配中执行模拟的的关键参数，因而考虑到每种元件的变化。设计目标是在6 sigma范围内执行。这种模拟要求仔细的规划这种可在D-PHY操作环境预期容差范围内预测性能。借由Mixel和NXP进行扩展测试和表征化，得以进一步验证其性能。更多的努力最终实现了可靠和安全的系统运作。
在雷达、光达等装置中使用MIPI
随着供应商将ADAS扩展到自动驾驶领域，MIPI规格将继续发展并部署至合适的地方。雷达(毫米波无线电)和光达(光)感测器子系统也需要传送大量的数据。这些系统可以使用MIPI接口，将数据从连接的模拟前端传送到模拟数位转换器(ADC)/基频和信号处理元件，或直接传送到系统级融合处理系统，并启动适当的行动。
在自动巡航控制等应用中，MIPI CSI-2接口可以完美地将RF前端连接到雷达处理器(如NXP S32R27使用Mixel MIPI D-PHY连接到NXP MR3003等RF前端元件)。
此处必须分析持续的突发性传送，侦测目标以及判断车对车之间的相对速度，最终调整节气阀。这些都必须以高频宽传送数据以及多阵列的ADC，支援从长距离和短距离传输收集的数据。无论感测器使用视觉还是光学技术，MIPI接口将继续部署在支援这些关键数据传输的汽车感测器模组中。
图5：雷达收发器到雷达处理器
包括NXP和Mixel等MIPI成员公司持续在系统级设计与IP上部署MIPI规格接口。其它MIPI成员公司也部署适于车用的接口和其它系统。这些任务正在能够受益于高效率和高性能接口的任何地方展开。MIPI联盟内建于其规格定义的灵活性，有助于供应商和客户开发出针对每个应用最佳化的接口。
这种应用要求“完美符合”接口架构的情况正出现在新兴的汽车产业，以一种极其类似于服务行动智慧型手机市场的方式继续服务手机与汽车产业。汽车产业将继续增强这些系统，使得汽车的运作更像是行动装置。
我们离快速、安全、资讯化和娱乐化且毫无压力的驾驶目标越来越近，未来的车辆也将持续配备更多需要MIPI接口性能和功耗最佳化的系统，从而使我们的车辆转变为完全自动驾驶的行动装置。
