MIPI协议
未来汽车领域的发展愿景令人憧憬，其背后的驱动技术也因此备受关注。如今，传感器对于下一代汽车视觉与安全的发展至关重要，毕竟驾驶者和乘客的出行安全都依赖于这些传感器。传感器催生了众多基于人工智能（AI）的应用，其中就包括高级驾驶辅助系统（ADAS），涵盖自动紧急制动、车道保持、全景环视，乃至最终推动自动驾驶的实现。例如，Waymo的自动驾驶出租车系统使用到多达29个图像传感器，而普通的消费级汽车视觉系统可能只使用了10到20个。
如今，新型的复杂汽车电子产品对片上系统（SoC）提出了更高要求，需要整合更多的显示屏和传感器技术，包括成像摄像头、激光雷达、雷达、超声波以及红外技术。
移动通讯和汽车市场持续推动着嵌入式显示屏的创新。更高分辨率、120Hz以上刷新率的可折叠显示屏实际上已逐步应用进实际产品中。这些变化正展现了移动产业处理器接口（MIPI）协议等接口的价值和技术优势。MIPI协议在移动通讯领域取得的成功正逐渐延伸到汽车应用领域，助力满足汽车摄像头和显示屏的特定需求。
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加速迈向集中化
过去，分布式电子控制单元（ECU）主导着汽车行业的发展，每个ECU各司其职，负责执行特定的应用功能。在基于域的应用中，ADAS或信息娱乐系统等各类应用均在独立的域ECU中运行。
将多个应用集中到单个域控制器上，无疑提高了对应用的性能要求。而当下行业趋势正在朝着区域架构演变，这将促使应用进一步集中化。大众汽车就明确表示，将此趋势视为其区域架构转型的关键部分，有望简化车载网络架构，但同时也会加大SoC的开发难度。
车辆设计越来越倾向于整合不同类型的传感器，以此充分发挥其各自优势，弥补短板。以自动紧急制动为例，需要识别道路上的各种物体，不管是行人、自行车，还是云层投下的阴影。这要求处理性能高达每秒1,000万亿次运算（TOPS），体现出巨大的处理需求。
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MIPI协议：强大的连接纽带
若没有MIPI协议，上述技术进步难以实现。MIPI联盟提供一系列显示和摄像头接口，覆盖从基础连接到复杂的多图像传感器与显示连接，同时满足带宽、功耗和实施成本等核心需求。汽车行业采用这些规范可利用规模经济降低成本并提升性能。
MIPI协议实现了传感器与应用处理器之间连接的桥梁。提供汽车环视功能的图像传感器，需要捕捉从强光到极暗再到LED 闪烁的多种场景。为解析这些场景并优化车辆性能与安全，图像传感器的数据需与其他传感器的数据整合。例如，热成像、雷达和超声波传感器都有助于增强盲点检测；图像、热成像与雷达传感器协同，比单一图像传感器更能实现防撞功能。传感器数据越丰富，传感器融合的机会就越多，用户所能获得的功能就越专业化。
MIPI摄像头串行接口协议2（CSI-2）支持传感器融合，该技术已在全球数十亿移动设备中应用。不仅在移动通讯领域获得验证，还超出手持设备，成为了视觉应用平台。MIPI CSI-2专为成像应用进行了优化并实现低功耗，这对同时使用大量传感器的汽车行业尤为关键。
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多年来，MIPI CSI-2协议不断演进，其中虚拟通道能够识别来自不同源的载荷。对于ADAS等需使用多个图像传感器的应用，或者需要区分同一传感器多次曝光的场景尤为重要。
应用捕捉图像或处理信息的速度越快，决策速度就越快（例如判断何时刹车的场景）。随着图像传感器像素的提升，所需带宽也随之增加。MIPI物理层（PHY）可满足这一需求：四通道D-PHY v2.1端口可支持每秒18千兆比特（Gbps）的传输速率，而C-PHY v2.0可处理高达44.5Gbps，以低功耗和较少引脚数实现高速传输。
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汽车安全新高度
MIPI联盟专注于满足汽车法规要求，并升级协议以符合功能安全标准ISO 26262。CSI-2 4.0新增了以传输鲁棒性为核心的安全功能，例如识别并纠正丢失的像素，这对于依赖传感器数据准确性的行驶车辆来说至关重要。
▲ 图3：MIPI D-PHY实现展示了数据通道旁的专用时钟
通道
此外，相关部件也在不断提升。汽车行业要求部件能使用15年，等同于一辆普通车辆的使用年限，且能承受极端温度和振动。ISO 26262标准提高了汽车设备开发过程的安全标准，需预先制定安全计划并确保合规。AEC-Q100标准还提高了开发要求，明确了汽车设备（包括IP和SoC）必须达到的质量和可靠性水平。
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需要全面的汽车级MIPI IP
在SoC层面，ISO 26262标准要求更高级别的实现。一种方式是将安全管理处理器独立于应用处理器，通过专门部署安全管理功能，汽车制造商可实时监测并响应所有SoC组件的安全状态。
作为SoC开发者，还需考虑组件在极端条件下的表现。正如IP设计需全面考量一样，SoC设计同样如此,，需全面考量接口选择、端口数量、协议支持（如CSI-2、DSI/DSI-2）、D-PHY和C-PHY组合等因素，以完整方案保障汽车行业的三大核心支柱——安全、可靠和质量。
MIPI在降低系统复杂性的同时也为关键的安全应用铺路。新思科技支持集成符合C-PHY、D-PHY、CSI-2和DSI/DSI-2的MIPI接口。新思科技MIPI® IP解决方案支持SoC与应用处理器、基带处理器和外设之间的连接，支持MIPI规范的最新关键功能，例如C-PHY 2.0，每个Trio的运行速度可达6.5Gs/s，最大带宽为41Gb/s。新思科技的MIPI摄像头和显示IP作为汽车级产品，符合ISO 26262标准和AEC-Q100可靠性标准。
作为MIPI联盟董事会的重要成员和MIPI联盟工作组的积极参与者，新思科技持续为生态系统提供支持，开发高质量、低功耗、高性价比和可协同的MIPI IP解决方案，助力开发者在汽车设计中实现新功能。开发者通过单供应商解决方案可降低MIPI接口集成到SoC和器件IC的风险与成本，加速产品上市。
随着高分辨率视频和图像数据需求的增长，未来摄像头和显示SoC需处理更复杂的视觉数据。随着各行各业，尤其是汽车领域所处理的图像数据量持续攀升，MIPI将为解决车辆内高速电子组件面临的“长距离、高速连接”难题提供有效解决方案。
