如今的車輛越來越多地被稱為「會跑的智慧手機」或「行動的數據中心」，這種比喻並不令人感到訝異，無論使用何種比喻，毫無疑問現今的汽車所具備的各種先進功能與昔日的汽車有著很大不同，如同智慧型手機嵌入了汽車當中。
消費者在汽車中可能會看到行動通訊技術的應用，這些應用體現在「可見」的功能上，例如，高解析度的前置儀表板面板 (Cluster Display) 與倒車攝影機相連，具備GPS導航功能的娛樂系統顯示器，以及多種無線連接方式包含藍牙、Wi-Fi和4G/5G基地台 (Cell) 連接等，這種功能可以透過圖 1 來想像，其中許多「類似智慧手機」的子系統可以分佈在汽車周圍實現。
然而，在先進駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛系統（ADS）的先進電子裝置中，更大程度的融合是在幕後發生的，這些系統依賴連接和介面的方式實現整體運作，就像在過去十年中智慧手機的技術整合不斷快速發展一樣。
此文將介紹MIPI規範在當今汽車領域中有線連接界面的應用，這些規範在很大程度上受益於MIPI在智慧手機生態系統上的影響力，並且介紹了針對汽車應用正在開發的新增強和規範，特別是，將詳細介紹即將推出的MIPI A-PHY物理層規範，該規範將為連接整個車輛中的最高速度的電子元件提供一個 "遠距離、高速挑戰" 的解決方案；MIPI於2017年啟動了A-PHY的開發，目的在於推動汽車領域中，多個專有遠距離界面朝向一個標準的融合，並對未來擁有強大的藍圖展望。
變革中的產業
汽車產業正受到幾個全球趨勢的改變，包括對電動車的日益接受、車輛自動化程度的增加、更嚴格的安全和燃油經濟標準，以及車輛共享等新的所有權模式。
這些趨勢通常要求汽車變得更為智慧化、連接性更強、更自動化，這表示需要整合更多的電子裝置，隨著汽車在圖2所示的美國汽車工程師學會（SAE）的自動駕駛級別中不斷進步，它們將依靠越來越精密的傳感器電子裝置和處理器來實現，並透過高速連接技術相互連接。
推動自動化的傳感器可以分為四種特定類型，每種類型以極高速率產生資料：光學攝影機以每秒12 Gbps及更高速率、無線射頻雷達以每秒5 Gbps速率、雷射光雷達傳感器以每秒1至2 Gbps速率，以及超聲波傳感器以每秒25至150 Mbps速率，每個傳感器的資料透過高速介面（通常是專用介面）傳送至一個或多個「中央」處理器或電子控制單元（ECU）。
汽車中的關鍵傳感器是光學攝影機，它借鑒了為智慧手機市場所開發的數十億個攝影機所使用的技術，從汽車攝影機的市場情況來看，可以看到它在通往自駕車實現的早期階段呈現出爆炸性增長，如圖3所示，研究預測到2023年，汽車攝影機市場的年收入將達到75億美元，2018年至2023年的年復合增長率為24.3％，進一步展望，預計到2026年，所有ADAS技術的年收入將超過650億美元。
對於每輛汽車上的攝影機數量的估算差異很大，如圖4所示，但每年數億個攝影機的生產量，讓人聯想到智慧手機的大規模生產，目前的估計是在不久的將來每輛車上會配備8至12個攝影機。
在這個快速發展的領域中，目前汽車界面仍廣泛應用LIN與CAN等較為低速的模式（主要是控制上的應用），然而汽車製造商和供應商在攝影機和ECU之間的高速界面上，還沒有明確的標準化解決方案，而是各自發展專屬的解決方案。
雖然這些解決方案本身可能採用了優秀的技術，但眾多競爭的解決方案在市場上造成了混亂，缺乏單一標準限制了規模經濟效益的實現；在2015年中期，MIPI聯盟確定了統一的車用連接規範的需求，以滿足汽車產業對高速、低延遲、功能安全、輕量化、低功耗、和所需的規模經濟效益的需求；從那時起，MIPI一直與汽車原始裝置製造商合作，定義需求並了解雜訊通道所面臨的挑戰，在過去的兩年中，MIPI已經制定了幾個增量版本的汽車需求文件（ARD）。
統一行動裝置產業
在實現自動駕駛的路上，汽車電子的前景與2000年代初期的行動產業前景相似；MIPI聯盟於2003年由ARM、Nokia、STMicroelectronics和德州儀器等公司，在手機市場的關鍵時刻成立，當時手機市場正處於關鍵時期，智慧多媒體手機的需求迅速增長，但關鍵介面技術的分散，妨礙了產品設計和開發的進展；聯盟在成立的第一年迎來了Intel、Motorola、Samsung和Philips等公司的加入，並推出了一系列規範，解決了手機設計中一個重要難題——如何將攝影機與中央應用處理器連接起來；隨後，MIPI迅速確定了將應用處理器與高解析度顯示器和早期的3G蜂巢式調變解調器相連接的目標。
正是這項工作推動了行動裝置的有線介面標準化，在初期為攝影機、顯示器和調變解調器的連接性，發展出介面規範之後，MIPI聯盟推出了一系列其他裝置的基本需求規範，例如音訊和電源管理的介面。
MIPI聯盟現已進入第16年，已開發了約50個規範，涵蓋了行動裝置中各種介面應用的完整範圍，這些規範包括：連接應用處理器、調變解調器 (modem)、攝影機、顯示器、音訊、儲存、感應器、天線、天線調諧器 (antenna tuner)、功率放大器、濾波器、開關、電池等元件的介面，這些標準化規範幫助元件供應商實現互通性，簡化裝置設計、降低成本，同時優化性能和功耗，這讓製造商能夠專注於產品差異化，縮短上市時間。
因此，如今所有主要的晶片供應商和智慧手機製造商都使用MIPI聯盟的規範，市場上的每一款智慧手機也都使用了許多不同的MIPI聯盟規範，聯盟本身擁有300多個會員公司，涵蓋了行動和行動影響之生態系統的廣度，包括：手機製造商（OEM）、半導體公司、IP供應商、測試儀器公司、攝影機和顯示模組供應商、感應器供應商，以及最近加入的汽車OEM和Tier 1供應商。
多年來，MIPI的規範已經在越來越廣泛的裝置中被使用，超越了手機領域，包括：穿戴式裝置、醫療裝置、無人機、工業裝置、和車輛等領域，這種趨勢被稱為「行動科技普及化 (mobile-influenced)」。
生態系統日益壯大的證明，為目前超過45%的MIPI公司會員報告稱他們參與物聯網領域，而近40%的公司則致力於汽車引擎/控制/先進駕駛輔助系統（ADAS）應用；此外，還有45%的公司參與汽車娛樂資訊系統的應用。
MIPI規範之所以被廣泛接受，是因為MIPI介面技術規範在行動環境中提供四個重要支柱：
高效能： MIPI規範提供高速且低延遲的介面，能夠實現攝影機與應用處理器等元件之間的快速傳輸；當系統設計師使用MIPI介面規範時，不需要擔心這些介面會成為性能瓶頸，影響使用者體驗。
低功耗： MIPI規範設計具有高能源效率，這對於提供消費者在智慧手機和穿戴式裝置對於長久電池壽命的需求至關重要；例如，低功耗的承諾是物聯網裝置的關鍵，這些裝置依賴電池運行多年，甚至在某些情況下可達十年以上。
低電磁干擾（EMI）： 裝置越小，元件之間的間距越小，這表示EMI的風險更高，可能影響裝置的性能和可靠性，MIPI介面規範透過多種因素減少EMI，包括在高速PHY上低電壓擺幅 (swing)，以及關鍵性地支援這些介面上的斜率 (slew rate) 控制，使OEM廠商能夠在最終裝置中靈活調整EMI配置。
低Pin數： 每根導線傳輸的高性能傳輸，使得生態系統中的晶片、裝置、和模組製造商能夠最小化Pin數，從而減少晶片間的互連和印刷電路板（PCB）上的連線，這種簡化結構也能降低製造成本，從而擴大裝置的潛在市場，特別是在高度價格敏感的物聯網領域。
當然，MIPI規範的最大優勢在於其成功標準化，在一個充滿相容性的生態系統中發展起來，並且具有向後相容性和業界廣泛的採用，同時也有未來藍圖的支援；此外，在特定的應用領域內，MIPI協定依據分層結構組織，例如，一個協定可能位於物理層介面的上方，然後在協定之上有一組命令集，再加上軟體和一系列除錯工具，MIPI的實現減少了設計的複雜性和成本，簡化了整合流程，加快了上市速度。圖5顯示了MIPI攝影機和顯示應用堆疊的分層結構，其中CSI-2和DSI-2介面協定在D-PHY和/或C-PHY物理層上運行；在協定層之上是攝影機（CCSSM）和顯示器（DCSSM）的命令集；MIPI I3C介面則用作攝影機控制介面。
MIPI在汽車領域中已實現的部分
在本節以及表1中做了些總結，描述了一些關鍵的MIPI介面規範，這些規範正在從智慧手機生態系統中重新使用到汽車領域。
有鑒於MIPI聯盟最初針對智慧手機和平板等等相對小型裝置所開發的規範，換句話說這些介面是「短程」的，並非為了跨越整輛車的長度而設計，但新MIPI A-PHY規範是個例外；如圖1所指出的，這些發展將直接應用於汽車的模組化的子系統中，使它們更有價值；專用的物理層（PHY），包括A-PHY，可支援這些較長的距離，並使用現有的行動協定，如CSI-2和DSI-2。
MIPI 聯盟中的測試方案提供商 Protocol Insight 在協議層方案具有領導地位，目前也針對 MIPI A-PHY 提出測試設備；Protocol Insight 自 2014 以來持續提供 MIPI M-PHY、UniPro 與 UFS 測試與驗證方案，今年(2023) 七月也宣布推出 Marlin A-200 協定分析與封包產生器，可以支援 MIPI A-PHY 的 Sink 與 Source 連接，包括上行和下行流量和封包分析統計；Marlin的封包產生器（Exerciser）具有生成流量和封包的功能，可以模擬各種 MIPI A-PHY Source 和 Sink 的行為，符合開發人員在先期產品開發和符合性驗證期間的測試工具。Marlin A200 還包括錯誤注入 (Error Injection) 功能，可以模擬接收端 (Rx) 或發射端 (Tx) 的各種情境。如同之前的 UniPro 和 UFS 官方符合性測試工具一樣，Marlin A200 將根據 MIPI A-PHY CTS 規範作為官方測試和驗證工具發布。
MIPI CSI-2：攝影機、光達 (Lidar) 和雷達介面
自2005年推出以來，MIPI CSI-2在多個產業中變得無所不在；在汽車領域，它已被廣泛採用作攝影機的介面，並在光達和雷達感應器子系統中得到越來越多的應用，借助高頻寬的D-PHY和C-PHY物理層的支援，以及正在開發中的A-PHY物理層的支援，CSI-2支援各種應用、解析度、訊框率、色彩深度和高動態範圍功能，並具有靈活Pin數的PHY配置。
CSI-2支援整輛車周圍的影像感應器，包括：前方用於偵測行人和其他車輛，以及側面用於在駕駛偏離車道時發出警報，其對RAW20-pixel格式的支援，確保在照明突然和劇烈變化的情況下，例如：車輛從昏暗的隧道開出到陽光明亮的地方，能夠捕捉到極細微的影像細節。
根據第6圖所示，現今的汽車可能使用超過十多個不同的攝影機，以及雷達和光達傳感器，所有這些都使用原生的CSI-2介面，除了後方的備用攝影機外，車輛的每一側還可能安裝一個攝影機，以增強並最終取代後照鏡，用於盲點偵測和車道保持輔助；為了實現自動緊急制動或自適應巡航控制，車輛前方可能還配置了更多攝影機；另一個攝影機密集應用是自動停車，目前的車輛可能需要多達六個攝影機。
圖7顯示了不同類型汽車傳感器的各種優勢，為了確保可靠性，需要多種類型的傳感器，而且通常需要將傳感器放置在一起，以涵蓋高速行駛、停車、靜止安全、和碰撞避免的不同範圍和速度。
除了每個攝影機使用的CSI-2介面外，雷達、光達和其他傳感器系統，還可能需要額外的CSI-2介面，隨著車輛自動化逐漸發展為第5級的自動駕駛能力，CSI-2傳感器的數量可能會大幅增加。
CSI-2 協定運行於下列所述的 D-PHY/C-PHY 物理層介面上，已確立的 CSI-2 v2.1 規範不斷演進，以支援更高性能的攝影機，具體而言，它支援解析度達到 40 百萬像素以上的攝影機，超過 4K/120fps 和 8K/30fps 的影音捕捉，並引入 RAW20 色深格式，以支援嵌入式系統攝影機和自駕車等先進視覺功能；CSI-2 v2.1 還支援使用增強差分脈衝編碼調變 (DPCM) 進行資料壓縮，同時保留邊緣檢測，適用於低光環境中的功能，例如：道路標誌檢測，最近發佈的 CSI-2 v3.0（2019 年 9 月）CSI-2 規範已經包含了汽車應用的特定功能，包括以下內容：
統一串列連接 (USL) 具嵌入式控制訊號，無需額外使用 I²C 控制和 GPIO 線路。
CSI-2 over C-PHY v2.0 影像通道，使用3條傳輸線路，在MIPI標準通道上提供高達41.1 Gbps的傳輸速率。
CSI-2 over D-PHY v2.1 影像通道，使用4條傳輸線路，在MIPI標準通道上提供高達18 Gbps的傳輸速率。
支援RAW20色深格式。
透過偽隨機二元序列 (PRBS) 亂序碼 (scrambling)，減輕介面功率譜密度的排放，以避免對車內敏感無線電裝置產生無線頻率干擾。
智慧感興趣區域（Smart Region of Interest，縮寫為SROI），使得個別感應器模組能夠在自行識別物體，而無需將資料傳送至電腦控制單元（ECU）。
如今，CSI-2協定支援ADAS（先進駕駛輔助系統）中用於後視和全景輔助、碰撞減緩、和防護系統 (avoidance system) 等的汽車攝影機的高速資料傳輸，汽車系統單晶片（SoC）普遍支援CSI-2介面，以接收車輛周圍的多個攝影機傳輸的影像資料，預計車輛上的攝影機和感應器數量將迅速增加。
展望未來，預計於2020年初發布的MIPI CSI-2 v4.0將新增以下關鍵的安全功能和安全性特性：
功能安全性： 滿足ISO-26262-2018標準的要求，符合從ASIL-B到ASIL-D（汽車安全完整性等級）的規格。
影像安全性： 在攝影機和ECU之間實現端到端的資料保護，確保影像資料的安全性。
超低功耗常時監控通道（AOSC, Ultra-Low-Power Always-On Sentinel Conduit）： 應用於廣泛的機器感知應用，提供超低功耗的常時監控功能。
使用A-PHY進行長距離傳輸的離散和整合解決方案，可應用於多種場景中。
CSI-2 v4.0還將實現先進的、整合了人工智慧的視覺能力，使自動駕駛和半自動駕駛車輛變得安全且實用，例如：內部攝影機用於檢測昏昏欲睡、或不專心的駕駛員是CSI-2的另一種潛在應用。
這項技術將使車輛具備進階的視覺能力，並依靠人工智慧的演算法，來檢測駕駛員的疲勞或注意力不集中情況；這將有助於提高駕駛安全性，並為自動駕駛系統提供更多的智慧功能，CSI-2 v4.0的引入將為自動駕駛技術的發展帶來更大的潛力，使得自動駕駛和半自動駕駛成為現實。
MIPI DSI-2：顯示序列介面
DSI介面最初於2000年代中期開發，後來升級為DSI-2，主要提供智慧手機顯示器的高解析度、高訊框、和低功耗服務。如今，DSI-2規範成為一種顯示協定，可使用D-PHY或C-PHY，提供現代行動裝置、IT或物聯網顯示器每秒超過6千萬像素的未壓縮影像內容；隨著顯示器附載增加，DSI-2透過增加底層物理層的原始頻寬、引入數位影像壓縮技術，以及優化協定效能的方式來提升傳輸能力，這些方法能夠消除視訊空白期，並輕鬆支援多個顯示器的串聯。
近年來，汽車顯示器的實體尺寸、需求和數量都大幅增加，現今汽車前方的儀表板上可能有延伸至整個區域的顯示器，以及尺寸超過18英寸的大型中央控制台顯示器，對於擴展式面板，顯示分辨率會根據儀表板的尺寸進行調整，為了確保高視覺品質、經濟性和可維修性，一輛汽車前方可能配置四個或更多的顯示器，每個顯示器的解析度可能介於1280像素至4000像素之間；儀表板還可能包含多個較小的顯示器，每個顯示器都具有特定的用途，例如：速度表、里程表、溫度計、或車輛操作和警示燈，在使用DSI-2時，控制面板的製造商可以透過將不同尺寸、不同像素時序的不同顯示器，以串連方式連接到一組汽車連接線上，從而實現設計的彈性；DSI-2在最初設計時引入了顯示命令模式，解決了這個挑戰，使用命令模式協定，控制台中的每個命令模式顯示器都會根據其自身的更新頻率接收定時的資料封包。
隨著汽車顯示器越來越能隨著汽車的形狀而改變，它們可能不再遵循傳統的消費電子產品形式，DSI-2在客製化行動裝置的市場上已成功運行許久，因此非常適合做為不同尺寸和解析度的特殊顯示器介面。
DSI-2在資料承載能力上採用了VESA VDC-M或VESA DSC標準，透過視覺無損影像壓縮技術，實現了未來的可擴展性；這些編解碼器能將顯示內容壓縮多達六倍，提供OEM廠商更佳的高畫質選擇，相較於子採樣 (sub-sampling) 技術或降低訊框率，對於A-PHY的DSI-2，計劃中將支持無壓縮和壓縮兩種資料負載。
DSI-2協定以其內建的非對稱、半雙工的D-PHY和C-PHY低功耗休眠模式 (escape mode)，提高了Pin使用效率，DSI-2可以透過內部通道在上行通訊中傳輸，顯示品質、狀態、資料完整性以及其他相關訊息，而無需額外的輔助通道（side band）；在汽車領域，DSI-2的上行通訊功能仍然非常重要，同時，汽車顯示器也能利用DSI-2的特點，支援多個較小的螢幕顯示器在儀表盤控制台上進行拼接。
汽車顯示器具有獨特的需求，並利用了在智慧手機中沒有的DSI-2功能，包括安全功能、用於安全應用的額外連接完整性和HDCP內容保護，特別是，由於主要的內容製作商通常只允許在「標準介面」上流動的內容在「內容受保護」的情況下才能被使用者存取，因此在A-PHY連接中實現內容保護成為對消費者重要的功能，若標準連接器上沒有內容保護功能，汽車維修或升級將變得更加昂貴或不可能進行。
資訊娛樂顯示器通常安裝在後座上，用於提供行程資訊或影音娛樂，這些顯示器能夠播放與音頻同步的視訊，可以透過車載揚聲器控制台、或耳機連接進行音頻輸出；MIPI聯盟提供了多種附帶音頻介面的選項，例如：SoundWire或SoundWire I3S，這些介面可以與DSI-2協定一同使用，實現音頻與視訊的同步傳輸。
MIPI聯盟進一步開發了MIPI觸控框架，以滿足資訊娛樂和中控顯示器所需的觸控功能，透過使用MIPI觸控協定和在I3C副頻通道中定義的命令，本地主機處理器可以與接收到的觸控提示同步更新顯示內容，這樣，觸控操作與顯示更新可以實現實現高度的互動性和協調性。
MIPI D-PHY和C-PHY：CSI-2和DSI-2的短距離物理介面
MIPI聯盟為CSI-2攝影機和DSI-2顯示器的短距離連接，開發了兩種物理層（PHY）：MIPI D-PHY和C-PHY。
MIPI D-PHY是以差分訊號(differential)技術為基礎，經過優化以支援低功耗的CSI-2和DSI-2協定，它通常配置為四條資料通道和一條時脈轉發通道，共計十條線的介面傳輸埠，D-PHY具有時脈轉發同步鏈路、高抗干擾性、和抖動容忍性等關鍵特性，並且能夠在高速和低功耗模式之間快速切換；根據MIPI的標準通道定義，D-PHY v2.1介面每條通道支援最高4.5 Gbps的傳輸速率，使用四條通道（十條線）的介面端口時可達到18 Gbps的傳輸速率。
MIPI C-PHY是在D-PHY之後推出的介面，採用內嵌時脈的三線差分訊號傳輸方式，每條三線通道可以傳輸2.28位元資料，每個端口總共有九條線，它使用多位元符號（symbol）編碼，進一步降低了符號速率（symbol rate），從而提供了更高的性能，能夠應對頻寬受限的通道；通常情況下，一個攝影機或一個顯示器連接到九條線的介面端口，而現代智慧手機可能支援五個攝影機和兩個顯示器，在MIPI的「標準通道」定義中，C-PHY v2.0介面每條通道支援每秒最高6 Gsps的傳輸速率，每個符號2.28位元（每條通道13.7 Gbps），或者在三條通道（九條線）的介面端口下達到41.1 Gbps的傳輸速率。
D-PHY和C-PHY介面在圖9中以CSI-2攝影機的使用案例中呈現，其中攝影機中的發射器將CSI-2格式的資料傳送到主機應用處理器中的接收器。
D-PHY和C-PHY的選擇取決於晶片供應商、模組供應商和/或原始裝置製造商。對於需要嵌入時脈PHY或較低符號速率 (symbol rate) 的應用來說，C-PHY是最適合的選擇；而對於傳統且較簡單的時脈轉發 (clock-forwarding) 架構，則D-PHY是最合適的；這些PHY的設計允許它們在雙模式的PHY中，具有Pin相容性，從而提供了最大的設計靈活性。
多年來，MIPI根據智慧手機的相機和顯示器的歷史資料，針對D-PHY/C-PHY的發展進行了優化，以滿足相機和顯示器負載的不斷演進的需求；在2017年，MIPI收集了自2003年成立以來的資料，並將其應用於2020年的相機和顯示器規範，包括首次應用於汽車領域，圖10展示了這些歷史資料。
這些資料顯示了一個趨勢，即顯示器的資料負載每5年增長約10倍，相機的資料負載則每5年增長約5倍；在2017年，典型的高階智慧手機顯示器支援「4K60」的性能，這是依據3840x2160像素解析度 x 30 bpp (每像素位元數) x 60 fps (每秒幀數)的參數來衡量的，因此需要一個15 Gbps的介面頻寬；當時預測到2020年的顯示器將需要提升到「10K120」，其介面頻寬需支援約93 Gbps，主要受到AR/VR應用場景的影響，每個眼睛都有一個顯示器貼近使用者的臉部 (例如：使用者將戴上一副眼鏡或頭戴裝置)，這樣的設計可以提供更真實、沉浸式的視覺體驗，使使用者能夠感受到立體的視覺效果。圖10還列出了相機的使用案例，其介面頻寬約為顯示器的一半，它還呈現了當時對A-PHY預期的第一代長距離介面頻寬為20 Gbps，該項決策最終確定將A-PHY v1.0的介面頻寬設定為16 Gbps。
在智慧手機中，D-PHY和C-PHY的短程傳輸距離通常不超過約15公分，且以最高效能的資料傳輸速率為限；在汽車模組或子系統的局部區域內，例如：攝影機或顯示器模組，這些介面可以輕鬆實現；然而，當需要長距離連接，如：長達數米範圍內的CSI-2/DSI-2連接，例如：不同系統之間的連接時，系統整合商通常需要使用「橋接解決方案」或「橋接器」，將D-PHY/C-PHY的訊號轉換成適合長距離傳輸的物理層介面，這些解決方案通常使用低壓差分信號（LVDS, low-voltage differential signaling）技術，下圖顯示了這些橋接解決方案的應用情境，雖然圖中呈現了個別的橋接功能，但實際上很多橋接功能都整合在一個晶片中，例如：雙重和四重橋接集線器。
這些橋接方案能夠實現長距離連接，但市場上存在多種不同且不相容的解決方案，這對於整個生態系統造成了混亂，特別是對於必須與多個攝影機和顯示器供應商合作的原始裝置製造商（OEM）來說，這增加了選擇LVDS供應商之間的相容性配對上的困難，因此，需要一個統一的長距離標準；出於這個原因，MIPI聯盟開始制定長距離A-PHY規範，主要為CSI-2和DSI-2協定提供單一且可擴展的解決方案，以實現長距離連接能力。
最近的D-PHY和C-PHY規範版本，雖然通常被描述為"短距離"，即智能手機和平板電腦的"15 cm"的範圍內，但它們已經在1米及以上開發出了較長的傳輸距離，傳輸速度隨著距離的增加而降低，這些較長的傳輸距離主要適用於那些需要超過"15 cm"的物聯網應用，而像汽車等需要10至15米傳輸距離的應用則可以使用A-PHY協定來滿足需求。
MIPI I3C: 下一個世代的控制匯流排
MIPI I3C是在數十年來廣泛使用的I²C介面基礎上進行改進，以提升性能、節能、和減少Pin數的目標，同時也力求在可能的情況下取代SPI和UART介面；雖然最初的目標是作為智能手機中眾多傳感器的介面，但I3C逐漸擴展了其功能，成為通用的低速控制匯流排或訊息介面，隨著時間的推移，I3C在其他市場，包括汽車市場上也廣泛應用，下文將進一步討論詳細內容。
根據表2所示，I3C保持與傳統的兩線多點I²C介面的相容性，同時增加了新的功能，包括：內部 (in-band)中斷、內部命令代碼、動態位址分配，以及對多類裝置（包括主控和次級主控）的支援。
I3C使用類似I²C的介面，其中包含一條開漏 (open-drain) 資料線（SDA）和一條推拉時脈線（SCL），開漏的SDA線允許從裝置控制介面，以觸發內部中斷，而推拉的SCL線則由主裝置驅動，以時脈方式對通訊匯流排進行時序控制，頻率可達12.5 MHz，裝置能夠在SDA線上向控制主裝置發出中斷訊號，而無需像I²C和SPI介面那樣使用專用的訊號線，這一點非常重要，它節省了大量的Pin成本，並減少了各種介面、PCB和連接器的複雜度。
Binho 亦提供 I3C 通訊協定分析儀，支援最新 MIPI I3C Basic V1.1.1 版本，為韌體開發與嵌入式系統測試的解決方案。
MIPI I3C主機可以動態為所有MIPI I3C裝置分配7位元位址，同時支援遺留的I²C裝置的靜態地址，確保完全向後相容I²C。
在操作上，已經定義了一組常用的命令碼（CCCs）用於最常用的操作，例如：啟用和禁用事件、管理MIPI I3C特定功能（包括動態地址和時序控制）等，這些CCC可以廣播（發送給所有裝置）、或直接指向匯流排上的特定裝置。
I3C介面在功耗性能方面帶來了重大改進，並相比於I²C提供了一個量級以上的速度提升，它提供了四種資料傳輸模式，在最大基本時脈頻率12.5 MHz下，基本SDR（標準資料速率）默認模式的原始位元速率為12.5 Mbps，HDR（高資料速率）模式分別為25 Mbps、27.5 Mbps和39.5 Mbps；在每種模式下，除傳輸控制位元組外，實際資料速率分別為11.1 Mbps、20 Mbps、23.5 Mbps和33.3 Mbps，這些速率由I3C的基本錯誤檢測機制保護；圖12顯示了MIPI I3C各種模式的每位元能耗與I²C（左側）的對比，以及每種模式的原始位元速率（右側），證明MIPI I3C即使在與I²C兼容的模式下也是一種更節能的介面。
在智慧手機中，許多感應器周邊，如：加速度計、陀螺儀、磁力計、接近感應器、環境光感應器等，都與中央應用處理器相連；在汽車領域，感應器的種類更加多樣，包括：引擎轉速、壓力、溫度、座椅和窗戶控制等。
汽車中的感應器通常被廣泛分佈，如：壓力感應器、氣流感應器、溫度感應器、和碰撞檢測感應器等，這些感應器需要進行遠距離連接，使用數位感應器介面SENT和PSI5；其他一些感應器通常集中在模組內部，可能包含數個至數十個感應器連接，目前，這些感應器可能通過SPI或I2C等介面在模組內部連接；MIPI I3C提供了更高的性能、更低的延遲、更低的能耗、和更靈活的多點連接配置，因此在汽車領域像智慧手機一樣受到高度重視。
圖13 為一個模組化架構的範例，其中物理感應器和一組從設備控制器單元（ECU）連接的從設備位於同一位置，該架構充分利用MIPI I3C在汽車模組中的做法，實現了簡化的設計。
在此架構中，MIPI I3C是模組內部感應器與裝置控制器單元（ECU）中的從設備之間，既可靠且低成本的連接介面，對於需要比MIPI I3C更高速率的汽車應用（例如影像），MIPI I3C可用於感應器的控制和管理，較快的MIPI CSI-2介面可通過D-PHY/C-PHY在短距離、或A-PHY在長距離上傳輸高速資料，在這種情況下，這兩個MIPI介面協同工作，提供可靠且良好管理的攝像頭和控制功能。
MIPI RFFE：連接射頻前端
MIPI RFFE是智慧手機射頻前端模組（FEM）、或子系統的專用控制介面，射頻前端包含功率放大器、天線調諧器 (tuner)、濾波器、低雜訊放大器（LNA）和開關，這些元件連接到調變基頻、和/或射頻整合電路（RFIC）發射接收器；RFFE控制介面取代了以前世代的專有介面，這些介面功能較弱（通常是點對點的），用於連接射頻前端元件，從而簡化了設計、配置、和整合日益複雜的射頻前端，這些前端包含多個射頻頻段和頻道組合，汽車製造商和供應商將持續利用這些先進技術。
RFFE 包含一個兩線的 SDATA 和 SCLK 匯流排介面，採用多點 (multi-point)、多主控 (multi-master) 的架構，如圖15所示，在此架構中，RFIC 控制著由上述的離散元件（調諧器、濾波器等）組成的射頻前端模組（FEM）；為了應對日益複雜的 5G 行動通訊網路 (cellular) 設計，RFFE 規範增加了一些功能，提升了對前端控制的靈活性；RFFE v2.1 中的一項功能是稱為主控文本轉移（MCT, Master Context Transfer），它可以快速在不同主控之間傳輸訊息，以迅速將控制訊息轉移到其他主控上；MIPI RFFE v2.1 的另一項新功能是遮罩寫入命令序列 (masked write command sequence)，它使得收發器的軟體能夠控制前端裝置中可編程內容的個別方面，這一功能解決了硬體複雜性日益增加的問題，為軟體開發人員提供了更靈活地應用配置變動的能力；MIPI RFFE v2.1 還擴展了 RFFE 匯流排的傳輸距離，從標準的 15 厘米延伸到最長 45 厘米，這個改進反映了行動通訊網路 (cellular)、Wi-Fi 和其他無線技術，在不僅僅是智慧手機上的廣泛應用。更長的匯流排距離為系統設計師提供了更多彈性，特別是對於例如像筆記型電腦，其中天線可能位於蓋子的角落，而收發器則位於鍵盤下方。
隨著5G RF前端需求的不斷演進，RFFE工作小組正在開發RFFE v3.0，該版本將引入許多針對這些需求的新功能，特別是，RFFE v3.0將解決在傳統的次6 GHz蜂窩 (cellular) 頻段中運作的裝置，5G的早期部署將主要集中在這些地方；MIPI RFFE v3.0還將致力於提高傳輸量和延遲，以確保使用RFFE的裝置能夠提供核心消費者和商業功能所需的高性能RF能力，舉例來說，計劃在RFFE v3.0中引入的定時觸發功能可以快速配置低雜訊放大器（LNA）在不同頻段之間快速切換，或者被不同頻段的觸發訊號啟動，實現對多個頻段的同步資料接收，定時觸發功能可以實現在不同頻段上的同步傳輸和接收，而較慢的非同步命令的做法無法有效地做到這一點。
隨著汽車產業將車輛打造成“行走中的智慧手機”，實現全面的5G行動網路連接，預計RFFE將繼續在模組內的前端控制應用中使用，未來版本超越RFFE v3.0也有望問世。
MIPI SoundWire：音頻性能的連接方案
在車輛操作和車內體驗中，視覺訊息發揮著至關重要且不斷增長的作用，而音頻也同樣重要；MIPI SoundWire整合了行動裝置和PC產業音頻介面的關鍵特性，並將其應用到汽車領域，它支持兩線多點介面上的全數位、多串流 (multi-stream)、多頻道音頻以及其他先進的功能，現有的SoundWire規範適用於在50厘米範圍內傳輸音頻和控制資料傳輸的系統，因此最適合位於SoC附近的音頻終端，例如：訊息娛樂中心或靠近顯示器的位置。
在汽車中，駕駛進行免持會議通話，前排乘客觀看新聞，後座的孩子們在看卡通時，使用"定向揚聲器"來創造個人音頻區域，減少對車內其他人的干擾可能會非常有用；透過MIPI SoundWire 可以進行適當的音頻演算法，實現持續監控干擾並即時調整聲音水平和方向，以達到此目的。
為了減少Pin數，MIPI SoundWire包含了嵌入式的命令和控制功能，省去了其他接口（如I2C或SPI）的需求，為了降低功耗，它還包括了時脈停止模式，在閒置時節省能量。
MIPI目前正在開發SoundWire的進化版本，稱為SoundWire I3S，採用差動PHY技術，差動PHY的優勢在於能夠在較長距離上進行操作，以支援較大的裝置或模組，尤其適用於汽車等應用領域；同時，相對於以單端SoundWire的介面，當連接靠近敏感的接收裝置（如天線）時，差動PHY能夠降低電磁干擾的發射。
儲存解決方案：UFS 的 MIPI UniPro 和 MIPI M-PHY
隨著自動駕駛輔助系統（ADAS）和自動駕駛系統（ADS）的能力不斷擴展，對性能更高且功耗更低的儲存需求將不斷增長，通用快閃儲存（UFS）已成為車載資料儲存的理想標準，該規範由JEDEC固態技術協會制定，UFS已廣泛應用於智慧手機、平板電腦、數位相機和其他消費性電子產品的儲存中，為快閃儲存帶來了更高的資料傳輸速度和更高的可靠性。
娛樂和導航是需要高性能車載資料儲存的主要驅動力，考慮到先進的車載連接每秒可以收集超過1 GB的資料，將所有這些資料傳輸到雲端伺服器並返回，通常是低效且不切實際的，因此在車輛內部搭載一個邊緣儲存和計算子系統可以解決處理的挑戰；隨著從ADAS過渡到半自主和自主駕駛的轉變，特別是在整個行程中使用高清 (HD) 地圖時，這些系統將變得更加重要。
圖16顯示了UFS主機裝置透過M-PHY界面連接到UFS儲存設備，M-PHY是一種差動訊號界面，可以在離散的操作檔位和最多四條通道上運行，如圖16所示；M-PHY也可以在沒有離散參考時脈和重置訊號的情況下運行，這是理想的UFS配置；UFS 3.0在M-PHY Gear 4上運行，每條通道的速率為11.6 Gbps，或者每個方向的速率為23.2 Gbps，最多支援兩條通道。
Protocol Insight 推出的 Falcon G500/550C UFS/UniPro 協定驗證與分析儀，為 UFS 與 UniPro 除錯與一致性測試的業界領導解決方案，其整合了 UFS 和 UniPro 協定分析，支援 UFS 4.0, UniPro 2.0, 及 MIPI M-PHY 5.0 HS-G5 的雙向鏈路協議分析；Falcon G550C除了上述的協議分析外另外支援封包生成(Exerciser)和驗證，支援UniPro 2.0、UniPro 1.8和JEDEC JESD224A UFS符合性測試套件(CTS)。為了解決嵌入式系統碰到的訊號獲取問題，Protocol Insight提供主動式雙向探針(Active bi-directional probe)、中介卡(interposer)和主動式功率分配器(Active Power Splitter)解決方案，讓客戶有多種方式選擇連接儀器與待測物。
UniPro是UFS儲存的傳輸協定，UniPro v2.0的一項最適合汽車應用的功能，是其能夠持續監測正向和反向連接的符碼錯誤率，以及接收器性能，使其能夠動態地“重新調適”通訊通道，如果需要，此功能會更新連接設定，以確保連接在更高的資料速率下，提供相同的可靠性和服務品質（QoS）- 這兩者對於汽車至關重要，因為系統會受到高度變化且有時極端的溫度條件的影響。
A-PHY：解決嚴苛汽車環境下的長距離挑戰
MIPI Alliance正在與汽車產業領導者合作開發A-PHY的第一代，這是一種用於相機/影像和顯示系統的標準且堅固的長距離汽車界面，使用了無處不在的MIPI相機和顯示協定，A-PHY正在開發為一種非對稱資料鏈接，以點對點拓撲結構為基礎，具有高速單向資料、嵌入式雙向控制資料、以及可選擇的供電功能，透過一條單一電纜傳輸。它將支援最長達15米的同軸電纜、和帶有最多四個內聯連接器 (inline connectors) 的屏蔽差動對（SDP）線材；A-PHY的引入將有助於汽車行業更充分地應用MIPI規範，從而在眾多汽車應用案例中獲得更多的好處；同時，預計A-PHY還將在汽車之外的其他長距離應用領域，如：物聯網和工業應用中發揮作用。
A-PHY在ADS和ADAS的攝影機和成像傳感器，以及包括光達和雷達在內的其他周邊傳感器中發揮著重要作用，A-PHY還將支援中央控制台和乘客座位上越來越大和高分解析度的多媒體娛樂顯示器，以及其他顯示應用，例如數位後視鏡和後座顯示器。
在A-PHY可用之前，目前的汽車解決方案通常使用MIPI CSI-2/DSI-2協定，將攝影機連接到ECU，將ECU連接到顯示器，但由於其有限的範圍，無法使用MIPI D-PHY/C-PHY介面；因此，整合商必須依賴"橋接"解決方案，將D-PHY/C-PHY訊號轉換為專有的長距離PHY訊號，和從專有的長距離PHY訊號轉換回D-PHY/C-PHY訊號，來重新創建大多數汽車供應商今天使用的本地D-PHY/C-PHY介面的能力，該配置如圖11所示。
現下做法中的一個主要問題是，在這種長距離PHY方面缺乏單一標準，導致汽車生態系統的複雜性和混亂，此外，使用橋接發射器晶片（TX）和橋接接收器晶片（RX）這將需要兩個額外的晶片，增加了成本、重量、功耗、和潛在的故障點；A-PHY的目標是創建一個單一的標準化解決方案，用於直接且有效地傳輸MIPI CSI-2和DSI-2協定的汽車長距離應用，這將帶來了兩個好處：
在短期內，橋接晶片供應商可以專注於單一的長距離物理層標準 A-PHY，以降低生態系統中的複雜性和成本。請參見圖17。
從長遠來看，終端裝置，如攝影機、SoC和顯示器，可以原生支援整合的 A-PHY，從而消除橋接晶片，請參見圖18。
A-PHY v1.0 將在長達 15 m 的距離內支援高達 16 Gbps 的資料速率，發展藍圖的願景是支援 48 Gbps 及以上的攝影機、顯示器和其他案例，例如：多個攝影機或顯示鏈路聚合成更高速的鏈路，當規範完成後，A-PHY 將滿足廣泛的長距離、高速連接需求。
為了實現這些目標，正在發展具有兩種配置或操作模式的 A-PHY：
配置一： 將以NRZ-8b10b 編碼為基礎，並專注於低速應用，以滿足對成本最低、設計複雜度低的解決方案的需求，從而簡化佈建複雜度並加快上市時間，其預計在15 m處的最高速度可能約為8 Gbps。
配置二： 可用於所有速度，並為 A-PHY 提供清晰的藍圖，以提高對它有需求的汽車性能關鍵型應用的速度， 該配置將以具有窄頻干擾消除 (NBIC) 的穩健 PHY 級重傳方案 (RTS) 為基礎。
這兩種配置將具有至少一種通用速度檔位 (gear)，以確保互操作性 (interoperability)，同時為汽車生態系統提供跨越性能、成本和複雜性的實作選擇。
A-PHY 將在汽車領域所扮演的角色，如同 C-PHY 和 D-PHY 在當今行動應用領域一樣，為車輛中的傳感器和攝影機提供高速連接，其中資料流主要從傳感器或攝影機流向中央高速處理器 – ECU；A-PHY 還將應用於顯示器的連接，這需要不斷提高的影音解析度以支援下一代車載訊息娛樂應用，包括使用顯示器取代車內外的後照鏡。
圖 19 說明了透過行動應用實現在短距離內重複使用 MIPI 協定，以及使用 A-PHY 在長距離上重新使用 MIPI協定。
A-PHY 的關鍵技術優勢
A-PHY 的關鍵技術優勢包含：
非對稱優化架構： A-PHY 專為從攝影機/傳感器到 ECU，以及 ECU 到顯示器的高速非對稱傳輸而設計，同時為命令和控制提供同步 (concurrent) 低速雙向流量；與其他/對稱架構相比，優化的非對稱架構可以簡化設計並降低成本。
行動應用協定的重複使用： 在數十億智慧手機和物聯網裝置中成功部署後，MIPI 協定已被充分證明可以直接應用於汽車領域。
純硬體協定層： 與使用 D-PHY/C-PHY 分層的行動裝置應用一樣，A-PHY 與 CSI-2/DSI-2 協定層緊密耦合，因此本質上僅使用純硬體協定層進行操作，無需軟體干預；與其他介面相比，該架構具有更大的靈活性，並利用軟體層來實現這種靈活性。
針對佈線、成本和重量進行了優化的架構： 由於 A-PHY 優化了非對稱架構和硬體協定分層，A-PHY 滿足了優化佈線、成本和重量要求，隨著電子元件及其介面所需線材數量的增加，這一點變得越來越重要。
彈性的資料連結層可支援其他協定： MIPI 聯盟希望與其他將其本地協定應用於汽車領域的組織合作，其中包括 VESA，它正在調整其 DisplayPort 協定規範以供汽車使用，為了適應這些開發規範，A-PHY 包括一個通用資料連結層，可容納不同的協定調節層 (adaptation layer)，同時計劃支援 VESA 的車載 DisplayPort 協定。
高 EMC 抗擾度： MIPI 投入了大量資金來分析和量測嚴酷的汽車通道，並得出結論：以窄頻干擾消除器 (NBIC) 和重傳方案 (RTS) 的架構可提供最穩健的性能，特別是對於在較長距離內需要更高資料速率的應用 。
其他關鍵 A-PHY 屬性包括：
與汽車乙太網路互補共存： IEEE 802.3ch 乙太網路是一種新興的網路主幹，用於汽車控制元件之間的對稱控制和訊息協調，A-PHY 和汽車乙太網路將在許多架構中共存，圖 20 說明了非對稱和對稱資料流和介面的同步使用。
支持兩種常見線材類型並透過資料線路供電： 根據汽車產業的要求，A-PHY 將容納兩種線材類型：單端同軸電纜介面 (Coax) 和屏蔽差分或併行對（SDP、SPP），其中還包括屏蔽雙絞線 (STP)；電纜類型的選擇取決於具體的 OEM 要求或偏好，因此兩者都可以支援，A-PHY 還支援資料線路供電，無需單獨的電源佈線。
菊鍊 (Daisy-chaining) 和流量複製功能： 菊鏈可以透過與 ECU 的單個鏈路連接多個攝影機或顯示器，流量複製可用於備援 (redundancy)，例如在功能安全的應用中。
總結
實際上，所有 MIPI 聯盟介面都將繼續在包括汽車在內的，受行動應用影響的領域得到利用，儘管大多數介面僅限於“模組”或“子系統”內的短距離連接，其尺寸與行動智慧手機或平板電腦相當，雖然該聯盟正在補充其行動應用的有關協定，以滿足功能安全等汽車要求，以進一步提高其協定的影響力，但它還在開發長距離 A-PHY，最初重點關注於 CSI-2 和 DSI-2 協定，被應用於自動駕駛和先進的訊息娛樂。
A-PHY v1.0 將在長達 15 米的距離內支援高達 16 Gbps 的資料速率，並制定了支援 48 Gbps 及以上的發展藍圖，同時保持與早期版本的向後相容性；A-PHY v1.0 規範預計將於 2020 年初向開發人員發布，並於 2019 年底向 MIPI 聯盟貢獻者成員提供規範草案。
透過為汽車中的長距離非對稱點對點通訊開發統一的 A-PHY 規範，正如 MIPI 聯盟對 2000 年代中期早期行動電話的貢獻一樣，預計 A-PHY 在汽車中實現的生態系統，將透過規模經濟降低成本，縮短上市時間，並加速自動駕駛之路，A-PHY 規範與所有 MIPI 規範一致，將免費提供給 MIPI 成員。
文章來源：MIPI Alliance
翔宇科技代理了各種匯流排協定測試解決方案，包括：PCIe、NVMe、CXL、Serial Attached SCSI、Serial ATA、Fibre Channel、Ethernet、MIPI M-PHY、 UniPro、UFS、A-PHY、I3C、USB、CAN、I2C、SPI、eSPI 等測試工具。