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MIPIIP开启智能汽车安全结界,感知更清晰的未来

你知道一辆汽车上有多少传感器吗?

传感器的种类有很多,比如图像传感器、温度传感器、压力传感器等等。传感器通过把汽车运行过程中的时间、速度、光电、温度等转化为电信号,再由中央系统加以分析,从而判断车辆的行驶状态。传感器对下一代汽车的视觉和安全需求至关重要,它控制了多种基于人工智能(AI)的应用,比如自动紧急制动、车道保持、环绕视图和自动驾驶等高级驾驶辅助系统(ADAS)。

一辆功能齐全的高级智能汽车可能含有上百个传感器。复杂的汽车电子系统对显示器和传感器的要求都很高,移动和汽车市场也将持续推动嵌入式显示器的创新。现在,很多用户已经使用上了分辨率更高、刷新频率在120HZ以上的可折叠显示屏。

移动产业处理器接口(MIPI)是实现这些创新的关键技术之一。

 

无MIPI,不创新

MIPI协议可实现传感器和应用处理器之间的连接。可以说,没有MIPI协议,技术创新就不可能实现。MIPI协议在移动设备上已获得广泛使用,为满足智能汽车对摄像头和显示器的高标准要求,MIPI协议正逐渐向汽车领域拓展。

分布式电子控制单元(ECU)曾经是汽车中最关键的元件之一,每个ECU执行一个特定应用程序,每个应用程序又在独立的域中运行。近年来,汽车电子电气架构正在由传统的分布式架构向域集中式架构转变,也就是将多个应用程序集中在一个域中,将越来越多的传感器组合在一起,发挥各自的最大优势,弥补各自的不足。例如,自动紧急制动应用程序需要能够识别道路上的物体,如行人、自行车和云层阴影。这种做法对性能和处理能力的要求极高,需要至少每秒1000万亿次运算(TOPS)。

以捕捉汽车周围视野为例,图像传感器需要捕捉如极光、黑暗、以及闪烁的LED等多个不同场景,而为了识别这些场景并优化车辆的性能和安全性,需要将来自图像传感器的数据与其他传感器数据相结合,比如,热传感器、雷达传感器和超声波传感器都可协助进行盲点检测。与单独使用图像传感器相比,将图像传感器、热传感器和雷达传感器组合使用将提供更强大的防碰撞功能。传感器数据越多,传感器融合的机会就越多,汽车的功能及安全性就越高。

MIPI联盟提供了一系列显示接口和摄像头接口规范,对从基础连接到复杂的多图像传感器和显示连接这样的一系列功能进行区分,并同时满足带宽、电源和成本需求。通过实施这些规范,汽车行业可利用其规模优势降低成本,并提高性能。

MIPI摄像头串行接口2(CSI-2)可助力传感器融合。全球已有数十亿台移动设备部署了这一技术。该技术在移动领域已较为成熟,在手持设备以外的应用中被称为视觉平台。MIPI CSI-2针对成像应用进行了优化,并实现了低功耗。因为车辆中可能同时使用的传感器数量较多,MIPI CSI-2对汽车行业的发展至关重要。MIPI CSI-2协议有很多功能,其中包括对不同来源的有效载荷进行识别的虚拟通道。对于使用多个图像传感器的ADAS应用或需要对同一传感器的多个曝光进行区分的任何应用来说,虚拟通道都是至关重要。

 

▲ 图1 MIPI CSI-2协议支持功能
▲ 图1 MIPI CSI-2协议支持功能

 

针对ISO 26262功能安全标准,MIPI联盟对MIPI协议进行了升级。MIPI CSI-2 4.0版本增加了可以增强传输性能的安全功能。这意味着该版本能够对分辨率是否下降进行识别,并采取措施进行校正,这对于依赖传感器数据准确性的移动车辆来说至关重要。

应用程序捕获图像或处理信息的速度越快,决策的速度也就越快(例如:何时刹车)。随着图像传感器分辨率的增加,带宽也随之增加。MIPI PHY能够支持这种增加:四通道D-PHY 2.1版本端口可处理每秒18 Gbps的数据,而C-PHY 2.0版本可以处理每秒不超过44.5 Gbps的数据,在进行高速数据处理的同时实现低功耗和低引脚数。

 

▲ 图2 MIPI D-PHY实现过程中,在数据通道旁边显示专用时钟通道

 

新思科技提供车规级MIPI IP

汽车的三大核心要素:安全性、可靠性和质量。

SoC是一个整体,开发者在立项时就要确定最佳输入接口、所需端口数、协议支持、CSI-2和DSI/DSI-2支持、D-PHY和C-PHY的正确组合等等。

作为MIPI联盟重要的董事会成员以及MIPI工作组的积极贡献者,新思科技将持续开发高质量、低功耗、经济高效、可互操作的MIPI IP解决方案。新思科技DesignWare® MIPI® IP解决方案支持SoCs、应用处理器、基带处理器和外围设备之间的接口。新思科技用于MIPI摄像头和显示器的集成IP符合ISO 26262标准,同时,新思科技的IP还针对AEC-Q100可靠性进行了设计和测试。如果采用单一供应商策略,开发者还可以降低将MIPI接口集成到SOC和设备IC中的风险和成本,加快产品上市。

 

结 语

未来几年,高分辨率的视频和图像将渐趋主流,摄像头和显示屏SoC将需要处理更为复杂的视觉数据,尤其是汽车行业,对大量图像处理有着极大需求。MIPI将为汽车内电子元件高速连接的“高速率+长距离传输“挑战提供解决方案。