车载高速音视频传输串行总线（APIXFPD-LINKGMSLClockLessLink）

Posted 2021-10-15 bobuddy

现在电动汽车、自动驾驶技术发展得这么猛，对应的对车内的音视频等数据传输带宽需求也在飞一般的提升。现在有的一辆车多达十几颗摄像头，分辨率也从原来的720P普遍提升到2M像素甚至最高到了8M像素，还有丰富的影音娱乐系统等等，这样的现状，就催生了满足高带宽、精简布线、高可靠性的传输方案的产生，熊猫君前一段时间恰好需要实现这么一个方案，也Google了不少的资料，简要总结一下分享之。

目前，车用高速串行总线还是处于各自为政的状态，没有一个统一的标注，都是各个大厂在自己推，下表1是目前主流的方案的概览表。

  表1是一张总表，我们分项介绍之：

一、APIX接口

APIX接口的全称是Automotive pixel link，是德国公司Inova主推的，发展到现在已经到了第三代，称之为APIX3接口标准，最高带宽可达12Gbps（两通道传输），是目前串行速率支持最高的接口标准，单Lane最高可传输3840×2160@60fps，24bpp原始图像，下图1是APIX3的接口方案框图。

图1 APIX3接口方案框图

如上图1所示，发送芯片和接收芯片是一对，下行带宽向下兼容，可配置为6Gbps+6Gbps、3Gbps+3Gbps或1.5Gbps+1.5Gbps，上行带宽可固定为187.5Mbps，交互的数据有多路的音视频、多路以太网和SPI、低延时的GPIO等等。该方案适合具有符合数据流的综合系统，主要的器件有INAP563T/R；INAP592T/R；INAP593T/R等，详细选型表参见Inova官网。

二、FPD-LINK接口

该接口是TI公司主推的，只能纯粹的用于Camera或显示系统，目前也发展到了第三代，称之为FPD-LINK III。Camera用最高带宽可达4.16Gbps，可传输4M@30fps的未压缩图像；显示用最高支持2K/60Hz/24bpp，可支持HDMI、MIPI DSI输入，LVDS/MIPI DSI输出等，下图2是FPD-LINK III系统应用方案框图。

图2 FPD-LINK III系统应用框图

当前TI的FPD-LINK III方案的应用推广情况相对比较好，得益于大多数的自动驾驶平台均对其支持。主流的器件DS90UB953/DS90UB954、DS90UH949/DS90UH948等。近期，TI针对于工业领域的应用，又推出了可以支持Hub功能的V3LINK方案，一个HUB可以支持最多4路串行数据输入，见下图3所示。
 

图3 V3LINK应用方案框图

支持该方案的主要器件为TDES953、TDES954、TDES960，每个链路支持最高串行数据率为4.16Gbps。在使用集线hub的情况下，最多可以支持四个链路的接入。

三、GMSL

GMSL英文全称为Gigabit Multimedia Serial Link ，是美信推出的一种针对车用的串行传输接口标准，其标准的发展历程如下图4所示，发展到现在，可以支持的最高串行话速率为3.125Gbps，同样支持同轴电缆传输、支持同轴电缆POC供电，同样是成对使用，典型的器件如MAX9291B、MAX9293B、MAX9277、MAX9281等。
 

图4 GMSL发展历程

四、Clocklesslink

Clocklesslink是罗姆公司推出的车用串行化传输接口，最高支持的速率为2.7Gbps，可支持1080P视频流的传输。典型的应用方案见下图5所示。

图5 Clocklesslink接口典型方案

五、小结

针对以上介绍的接口，小结如下：

    （1）这些接口本质上都是一种串行解串器，跟我们FPGA的熟知的GTP、GTX这些并没有什么本质差别；
    （2）这些接口大多可支持同轴电缆传输，而且支持POC供电；
    （3）针对车用可靠性要求高的特点增加一些特性，比如说直流均衡、比如扩频技术、比如说加强了的CDR等等；
    （4）这些接口中使用最为广泛的是FPD-LINK III和GMSL，提供的功能最为丰富灵活的是APIX接口；
    （5）从设计角度而言，就是在原有的Camera、主机或屏接口外面套一层接口，将技术风险降到了最低；从部署上来说，一根同轴电缆即可连接一个Camera或一块屏（功耗允许时），布线复杂度降到了最低；