汽车显示争斗协议

显示新和未来的汽车越来越多。这意味着更多的显示数据移动车辆和旅游一些传感器和处理器之间的距离。

而现有的协议可以处理一些新的职责,新协议还专门为这个应用程序正在开发中。

“汽车显示正在激增,增加在数字和像素密度,而且,最重要的是,使用仪表显示等关键任务功能,”Steve Creaney说IP组主管工程设计节奏。

MIPI和VESA现有的协议,从手机和笔记本电脑世界都移动到车辆。但是新的PHY层需要处理的一些更远的距离必须运行的数据。和至少一个新体育进入战斗,意义尚不清楚体育将主宰未来。

显示增殖
有一个数字显示在一辆汽车是一种相对较新的现象。的中心控制台是第一个显示,替换为各种控制按钮和旋钮。有乘客和后座显示也变得普遍,尤其是在汽车设计为多个孩子或乘客。

此外,仪表组被替换为一个显示。“不管它是一个大的显示或多头显示,它的设计是连续的,”威拉德Tu说,高级主管、汽车赛灵思公司。

甚至镜子,两侧和后视,正从e-mirrors简单反射。“你看着显示器内置镜子,“你说。“这是一个非常小的显示,所以决议并不像一个因素。“也可能是足智多谋的显示在我们的未来。

大部分的数据将来自相机。“你有很多摄像头在汽车- 10,有时更多,“蒂埃里Kouthon说,技术产品经理,安全Rambus。“自动车辆使用更多的相机饲料。”

其中一些需要高质量的视频显示。“在汽车行业,我们想建立汽车高清摄像机,4 k相机,“说林利Gwennap,林利集团总裁兼首席分析师林利的2021年春季会议。

Hezi萨尔州,产品营销主管手机、汽车和消费者Synopsys对此,同意。“4 k是人们增加中央星团和乘客显示。”

中心和乘客显示器可能将触摸屏,这意味着它们必须在两个方向传递信号。和乘客显示可能需要高带宽数码内容保护(HDCP)显示受版权保护的资料。

图1:未来的汽车会有许多传感器,产生数据的计算和显示。来源:MIPI联盟

大量的数据移动
图形提要将开始在一个传感器或在一个无线通信门户网站(例如,视频)。从那里它必须前往一个SoC为处理和转发到一个或多个显示器。

使大量的数据通过移动车辆。,必须这样做的线束上争夺在车里最重的分量。任何可以减轻数据传输负担将有助于减轻负载以不止一种方式。

图2:2026年预期的带宽需求生产。来源:汽车并行转换器联盟

问题就变成了,应该使用哪个协议(s)将所有数据吗?这个行业已经超出了老LVDS-based OpenLDI方法。今天,专有的方法占主导地位。但是,正如阿什拉夫Takla,总裁兼首席执行官Mixel,指出,“汽车制造商的供应链是感到厌烦的专有解决方案对于这个应用程序”。

克雷格•威利视频电子设备标准协会董事会成员和高级营销主任游行技术,同意了。“汽车行业不想被挟持到一个单一的供应商,”他说。

有两种行之有效的替代品,他们来自两个不同尺度的显示。MIPI协议(CSI和DSI)多年来一直使用在小型移动显示器和迁移到汽车。“几乎一半的成员有一些业务在汽车行业,”彼得说Lefkin,董事总经理MIPI联盟。第二个是视频电子设备标准协会,电子数据处理协议,它起源于大的电脑屏幕。

MIPI和VESA协议可以在车辆中共存——MIPI小显示器,视频电子设备标准协会为大,所以他们需要共享一个PHY为了有效。“你可以传送DSI包和eDP包两个单独的显示,只是包装不同,”萨尔州说。

关注体育
今天所有的物理连接使用,在讨论未来系列。“最好的效率是通过获取数据在一个车道,连续“曼努埃尔·莫塔说,产品营销经理高速并行转换器PHY,模拟和蓝牙IP Synopsys对此。

DSI(显示串行接口)从MIPI显示屏旁协议。它运行在处理SoC和显示。CSI(相机串行接口)是相应的传感器和处理器之间的协议。每个历史提供了两个体育选项:D-PHY或C-PHY。

“D-PHY离散时钟,C-PHY嵌入式时钟,”里克Wietfeldt说MIPI联盟的董事会成员和高级技术主任高通。“D-PHY有两个连接的数据和时钟的两个电线。C-PHY有三个连接的数据和时钟的总和。“电子数据处理,与此同时,使用并行转换器8 b / 10 b编码时钟恢复,USB和作为PCIe相似。

所有这些选项被认为是短延协议。他们可以从芯片到芯片,但他们不打算在电缆运行。传感器的挑战是,出类拔萃,并显示在车辆可能远。“你有传感器分布在车里,“Takla解释道。”然后你有一个ECU和两者之间的很长一段距离要走15米。”

图3:一项调查显示高意愿使用并行转换器的方法显示和摄像头数据,尽管不愿意为其他传感器。来源:汽车并行转换器联盟

没有办法,传统的phy可以穿越距离,已引发了移动达到远方SerDes-based链接。其A-PHY MIPI之内,结果是,可以作为DSI的PHY CSI,电子数据处理。意图是电强劲得多比旧的物理干扰的存在。

“你有这些雷达站,人们开车,他们得到80 mV峰噪声信号,”威利说。“真正削减你的保证金在电缆能够传送。”

A-PHY支持10 Gbps的数据传输,从NRZ信号以较慢的速度PAM-4/8/16在高速度。”帕姆需要长,”温迪吴指出,营销总监,在节奏IP组。

“这只是两个电线,我们有一个正向通道和一个反向通道在同一条线,”威利说。“如果你想让它更快,你有四个电线。”

图4:MIPI A-PHY路线图显示了较低的利率下行数据,NRZ和上行PAM在更高的速度提供更大的带宽。

一个菊花链连接拓扑是获得支持。“你从一端开始,你盖,比方说,右边的车与一个菊花链,左边一个单独的菊花链,所有这些都是由一个芯片在前面汽车的一部分,“Wietfeldt指出。

菊花链,所有的数据可能是运送到停止,每一站访问其数据。另外,菊花链可更像是一个包裹递送路线,有效载荷是在每个停止下降。

威利提供了一个例子:“你有一个视频控制器,一个仪表面板有两个显示器,抬头显示器。将进入A-PHY将三个流。然后两个流得到终止在你的小组,然后一个流继续抬头显示器”。

虽然在短期内A-PHY链接摄像头和显示桥梁,从长远来看它的目标是将集成到摄像头,显示器,和处理soc,桥梁和其他链接可以被删除。这将简化和降低成本的材料清单(BoM)。

“这些桥芯片并不便宜,”MIPI Wietfeldt。“他们可能几美元。所以这是一个巨大的成本和BoM的优势。”

图5:在MIPI视图、桥梁互联通过专有达到远方的链接将A-PHY并最终将集成到其他组件。来源:MIPI联盟

他不是独自一人在推动。“我们正在努力规范和推进A-PHY规范在IEEE,“MIPI联盟的Lefkin指出。

一个新的孩子在城里
然而,还有另一个新的体育也是为了解决接触问题。它已经开发的汽车并行转换器联盟(ASA),它似乎与A-PHY直接竞争。

ASA运动链接,正式称,将相机和显示器的处理数据。它可以处理球员和菊花链链接正如A-PHY都可以。它主要是一个独立的体育,在期待这个应用程序不需要整个七层堆栈。但它可以覆盖协议,给予适当适应层。

ASA运动链接有很多带宽选择从1.3到13 Gbps。它使用TDD, NRZ到6.4 Gbps, PAM-4除此之外。“现在有一个版本的规范,所有的功能和特性,”克劳德·瑟说,NXP战略创新主管。“目前,添加更多的铃铛和口哨。”

未来的版本中可能会提高速度通过允许链路聚合,类似于所谓的“巷结合”与其他协议。

A-PHY和ASA运动链接都是不对称的。他们提供高带宽从相机或显示器,同时为控制信号包括一个低带宽信道。

单独的亚撒和独立发展的原因并不是公开明确。在他们的一些报表和材料,它的定位是唯一标准替代专有方案,不承认MIPI / VESA解的存在性。和一些说,在A-PHY定义过程中,该集团分裂,一边移动创建新的ASA组。

进一步挖掘透露,主要的问题似乎是A-PHY技术来自一个公司,史书上了它的标准。然而,“MIPI A-PHY,像所有MIPI规格,根据免版税条款,提供“Lefkin说。

不过,ASA成员的问题似乎是,只有必要的专利许可。史书上实现了这个的方式包括非专利,以及这些专利被许可人不获得。ASA指导委员会在一份声明中指出,“有例子成功的解决方案供应商做了一个标准,但是有很多例子没有工作。”

亚撒的人更感兴趣的是一个过程,没有一家公司主导多个公司提供技术。ASA的努力下许可的弗兰德(免费或合理和无差别待遇)许可。

MIPI担心可能有皇室获得许可之前不确定性。显然已经有些历史在汽车领域的公司拒绝许可基本专利。无论如何,很显然,A-PHY和ASA PHY将展开针锋相对的竞争。如何解决本身没有明显的竞争。

减少带宽(和权力)
两个工具可用于减少带宽——压缩和“智能”显示。与压缩,关键的问题是是否能足够视觉无损的用于对安全性要求苛刻的显示。

从VESA DSC(显示流压缩),但它可以运行在电子数据处理或DSI 3:1压缩比。一种新格式,VDC-M (VESA显示压缩- M),来自一个MIPI /视频电子设备标准协会合作。它提供了压缩比为6:1。

MIPI联盟做了一个研究其压缩技术是否可以考虑视觉无损用于安全性至关重要的显示仪表组。它发布了一个白皮书显示的结果支持使用压缩。“VDC-M和DSC是视觉无损的,这意味着在研究任何差异,没有人能够看到“Lefkin说。

虽然DSC是建立一种遗留在非汽车应用程序中,这似乎是推迟VDC-M,不一定是汽车的情况。VDC-M牵引早些时候可能会因为没有现任技术。“汽车用户可以理解沉默的使用压缩,“节奏的Creaney说。“然而,有越来越多的兴趣由于布线成本/重量储蓄可以和更多的研究为压缩视频功能的安全措施。”

其他实用的现实情况是,许多芯片将提供一个组合。“很有可能,你不会有VDC-M没有DSC,“Wietfeldt说。

ASA,与此同时,也会压缩,尽管这仍然是一个进展中的工作。到目前为止没有压缩比的目标。

若或“智能”显示也可以减少带宽。简单的“RAMless”必须不断刷新数据显示即使数据不发生变化。相比之下,若显示可以容纳他们的状态。改变只能由指定的命令显示的一部分,需要改变。

虽然这是不可能产生太大的影响正在看着后座上的视频,它可以显著降低数据传输的速度仪表组。

保持安全
汽车应用程序安全要求,智能手机(MIPI的传统市场)和笔记本电脑(VESA传统市场)没有。带来一个functional-safety需求没有存在在过去这些协议。

车辆也存在大量的安全挑战。“显示端口和娱乐系统通常是一个“特洛伊木马”用来进入ecu的更系统的关键部分,“Kouthon说。所以安全是一个关键的新要求。

MIPI修改了CSI和DSI不仅考虑到安全方面的考虑,但安全。“对功能安全在一个接口,您需要三个元素,“Wietfeldt说。“一个是CRC来保护数据。其次,你需要某种类型的帧计数器对传输正在重播警告你。第三个因素是通常被称为“维生”计数器来确定是否改变传输。”

亚撒还包括functional-safety考虑。亚撒”提供了一些工具(RS选举委员会,crc、容器标识符、数据饿死国旗,等等)来检测和诊断故障内外ASA-compliant领域,”瑟说。

安全,MIPI杠杆DMTF.org的SPDM(安全协议和数据模型)规范,这是更熟悉的TLS协议的一个分支,与TCP。这是端到端,相当于他们的应用程序层实现。“今天,每一个实现是基于链接的,“Wietfeldt指出。

还包括HDCP材料像电影,可能受版权保护。“通常情况下,人们使用HDCP 2.2或2. x。加密数据在源和目的地之间的带宽使用AES加密算法相似,“Kouthon说。

图6:端到端安全性,而不是link-to-link(或船间)。来源:MIPI联盟

亚撒也地址安全。“亚撒在数据链路层提供一个可选的安全子层进行身份验证和加密保护,”瑟说。“亚撒将使基于流的HDCP实现兼容的Interface-Independent适应HDCP通过应用流封装协议(希腊高级人才选拔委员会)推荐一个ASA-specific接口。”

从长远看
虽然这些PHY战斗在短期内,有些人认为长远可能是非常不同的。汽车行业是处于一种混乱的状态。未来汽车的基本目标都没有问题,但如何满足这些目标可能会相差很大,直到事情解决。,解决了可能需要数年时间。

“一切从体育到显示器本身的功能现在在巨大的流量,并将在接下来的几年,”大卫·弗里茨说,自治和ADAS高级主管西门子EDA。“我们正与OEM团队设计,从一张白纸,他们的下一代汽车相交模型年约2025/2026。”

这意味着当前方法,其中大部分利用遗留的技术,可能只持续这么长时间。和这是隐藏在幕后汽车以太网。

目前正在进行的努力创建一个整体的沟通计划对整个汽车。鉴于茶叶今天表示,这表明以太网无处不在,与以太网之间没有衔接和non-Ethernet链接。

”有一个全面的视图如何传输数据的车辆,”弗里茨说。“显示接口和任何生产内容正在迅速进入汽车以太网领域。”

MIPI和ASA的人考虑这种可能性。“会有推动以太网管理这些传感器和摄像机吗?”Gauthier问道。“以太网作为网络对象吞噬它们吗?”

目前,以太网是竞争力,因为它只有1 Gbps的带宽。但25-Gbps版本定义,这应该足以处理相机和显示器需要在可预见的未来。

以太网也是对称的,在两个方向上提供平等的带宽。相机/显示应用程序,这是相对低效的因为一个支付多余的上游带宽接近完全不使用它。

“现在的新兴汽车1 Gbps, 1 Gbps,“Wietfeldt说。”,没有意义,一个相机,不需要翻倍的接口成本通过一个完全对称的界面。”

,创建一个区别的以太网为骨干和相机/显示连接。“无论是A-PHY或者其他的,包括自营的,他们不同于以太网连接,“Wietfeldt补充道。

永远可能并非如此。“集团发展25-Gbps版本的以太网是看这个不对称的用例,”瑟说。可以使它更具竞争力与现有的解决方案。

MIPI的观点是这些不是竞争技术。“我们不承认A-PHY取代汽车以太网,“Lefkin说。“我们看到他们为不同的应用程序非常互补。”

MIPI宣称它的端到端安全性,不是link-by-link。这通常涉及到网络层3或4或更高。但以太网链路层协议,这意味着它没有够到更高的层次。然而,一个端到端解决方案是可能的。

汽车安全与实现端到端的以太网使用MACsec通过标记一个框架与目的地MAC地址,所以任何干预开关将通过加密的内容。只会终止端点安全。

在这个视图中,MIPI / VESA /亚撒的方法,随着时间的推移,被一些被认为是取代接近以太网——除非他们未来的变化,对齐和以太网更好。“我看到一个临时过渡到DSI对权力的原因,”弗里茨说。”然后将纳入一个整体的面向服务的体系结构,显示的只是一个节点消耗信息。”

ASA职位本身与以太网通过描述摄像机/显示子系统作为边缘,“在网络之外,”,因此可能不是一个合适的以太网收购目标。也把亚撒的方法只是一个链接,而不是一个完整的网络。“的原因之一,并行转换器是用来代替以太网是它没有所有的网络开销,”瑟说。

标准组织可能会观望一段时间。“将会有一个占主导地位的事实上的标准,还会有其他oem厂商认为这是减少数量的方法之一来区分从其他人,”弗里茨说。“我恐怕这种标准机构要迎头赶上。”

所以即使短期冲突phy解决,更多的变化可能。相机和显示子系统在汽车一样可能仍在不断变化,汽车本身也将是未来几十年。“我真的认为,在2025年到2030年,汽车行业将今天看起来绝对不像它看起来的方式,”弗里茨说。