芝能智芯出品

對(duì)智能化、自動(dòng)化工業(yè)系統(tǒng)日益增長(zhǎng)的需求，正推動(dòng)對(duì)先進(jìn)機(jī)器視覺(jué)的需求加速增長(zhǎng)。

工業(yè) 4.0、機(jī)器人技術(shù)、物流和智能交通系統(tǒng)（ITS）等領(lǐng)域，均在向更高分辨率成像和實(shí)時(shí)處理方向發(fā)展，以減少對(duì)人工的依賴。由此帶來(lái)的數(shù)據(jù)量快速攀升，讓當(dāng)前主流接口（GigE Vision、USB3 Vision、CoaXPress）的局限性愈發(fā)難以忽視。

傳輸距離、布線復(fù)雜度、電磁兼容性（EMC）性能和總體成本，現(xiàn)已成為主要制約因素。

因此核心問(wèn)題在于：誰(shuí)將主導(dǎo)下一代工業(yè)成像連接標(biāo)準(zhǔn)的制定，又有哪些技術(shù)會(huì)引領(lǐng)未來(lái)趨勢(shì)？

在這一背景下，一些廠商開(kāi)始嘗試將原本應(yīng)用于車載場(chǎng)景的高速鏈路技術(shù)引入工業(yè)視覺(jué)系統(tǒng)，比如MIPI A-PHY，一套量產(chǎn)級(jí)機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)。我們可以分析其技術(shù)特性及對(duì)工業(yè)視覺(jué)接口演進(jìn)的潛在影響。

Part 1量產(chǎn)級(jí)MIPI A-PHY機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)

當(dāng)前，機(jī)器視覺(jué)技術(shù)正在全面滲透工業(yè)領(lǐng)域，智能化替代不斷推進(jìn)，一些新挑戰(zhàn)擺在工程師和設(shè)備廠商面前：攝像頭需進(jìn)一步小型化、布線需更加簡(jiǎn)潔、可靠性要求持續(xù)提升，同時(shí)整體成本還必須得到控制。

傳統(tǒng)接口越來(lái)越難以同時(shí)滿足“小型化 + 抗干擾 + 長(zhǎng)距離 + 成本可控”的綜合需求。

這正是 MIPI A-PHY 被引入工業(yè)視覺(jué)領(lǐng)域的原因。過(guò)去，A-PHY 主要被用作“車規(guī)接口”， Valens 聯(lián)合 Imavix把它應(yīng)用到機(jī)器視覺(jué)領(lǐng)域，并推出了業(yè)內(nèi)首個(gè)可量產(chǎn)平臺(tái)。

該方案基于 Valens 的 MIPI A-PHY 芯片組 VA7000，結(jié)合 Imavix 提供的 FPGA 端 IP 核以及 Efinix FPGA構(gòu)建核心架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了從 A-PHY 車載鏈路到主機(jī)側(cè)高速接口的橋接。

系統(tǒng)通過(guò) FPGA 輸出 10Gbps GigE Vision v3.0（支持 RDMA），并在應(yīng)用側(cè)兼容 HALCON 等主流機(jī)器視覺(jué)軟件生態(tài)。

基于該平臺(tái)，CIS Corporation 推出了量產(chǎn)級(jí) A-PHY 攝像模組，模組尺寸僅為 22×22×22 mm，比傳統(tǒng)相機(jī)模組具有更高的集成度。

Part 2  技術(shù)層解析： 為什么是MIPI A-PHY？

● MIPI A-PHY的特點(diǎn)

MIPI A-PHY 不僅僅是“高帶寬接口”，它能提供兩個(gè)核心價(jià)值：

◎ 簡(jiǎn)化架構(gòu)：實(shí)現(xiàn)傳感器到處理器的直連

A-PHY 能把傳感器/攝像頭直接掛到處理器，不再需要中間橋接轉(zhuǎn)換。這種架構(gòu)變可以讓：設(shè)備更小、成本更低、故障點(diǎn)更少，鏈路可診斷，可做預(yù)防性維護(hù)。

◎ 標(biāo)準(zhǔn)化：意味著未來(lái)生態(tài)會(huì)變大 

工業(yè)視覺(jué)市場(chǎng)規(guī)模遠(yuǎn)小于汽車、消費(fèi)電子，長(zhǎng)期以來(lái)接口多依賴于移植 IT 標(biāo)準(zhǔn)。

A-PHY 的關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)在于它是MIPI 生態(tài)體系的一部分。它是 MIPI 聯(lián)盟制定的官方標(biāo)準(zhǔn)，旨在對(duì)廣泛采用的 CSI-2 接口進(jìn)行擴(kuò)展。

這意味著未來(lái)的傳感器、ISP、處理器、模塊都有望“天生支持”A-PHY。對(duì)于工業(yè)視覺(jué)領(lǐng)域而言，這是首次有機(jī)會(huì)直接依托于汽車工業(yè)所構(gòu)建的成熟、龐大的技術(shù)生態(tài)之上。

當(dāng)車規(guī)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)入工業(yè)場(chǎng)景，MIPI A-PHY 展現(xiàn)出 “降維打擊”優(yōu)勢(shì)：

◎ 在長(zhǎng)距離高速傳輸?shù)耐瑫r(shí)，還具備更好的電磁兼容性，能應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境干擾；◎ 簡(jiǎn)化布線能有效降低 BOM 成本，內(nèi)建鏈路具備診斷與預(yù)防性維護(hù)能力，讓工業(yè)設(shè)備有更高可靠性與更低運(yùn)維成本。● 機(jī)器視覺(jué)的需求和痛點(diǎn)

換位到傳統(tǒng)工業(yè)開(kāi)發(fā)者的視角， MIPI A-PHY解決了兩個(gè)痛點(diǎn)：

◎ 一，工業(yè)視覺(jué)相機(jī)向小型化、集成化演進(jìn)，但傳統(tǒng)接口在帶寬、距離和可靠性上的能力已逐漸成為瓶頸；

◎ 二，實(shí)時(shí)大帶寬傳輸與長(zhǎng)距離部署難以同時(shí)滿足的矛盾。

當(dāng)機(jī)器人、可重構(gòu)自動(dòng)化產(chǎn)線和檢測(cè)模組往向高密度、小體積演進(jìn)，相機(jī)最大的瓶頸不再是成像能力，而在于為遷就接口而被動(dòng)增大。

MIPI A-PHY源自車規(guī)高速鏈路體系，天生具備單線纜、強(qiáng)抗擾、遠(yuǎn)距離傳輸?shù)葘傩浴＿@種特性契合了復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)“強(qiáng)干擾 + 高可靠性”的底層需求。尤其是尺寸僅為 22×22×22 mm的A-PHY 攝像模組，讓接口不再是相機(jī)小型化的主要限制因素。

與傳統(tǒng)接口對(duì)比來(lái)看，GigE 雖然具備較長(zhǎng)傳輸距離，但帶寬受限，擴(kuò)展成本較高；USB3 Vision 雖提供通用接口，但鏈路距離較短；CoaXPress 帶寬高卻要專用線纜和復(fù)雜硬件。

相比之下，A-PHY通過(guò)把“車載高速鏈路”挪到了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，在單線纜條件下實(shí)現(xiàn)最高 32Gbps 帶寬、15 米以上傳輸距離以及車規(guī)級(jí) EMI 抗擾能力，很好的解決了傳統(tǒng)工業(yè)開(kāi)發(fā)者的痛點(diǎn)。

更重要的是，A-PHY 的接口設(shè)計(jì)原本是面向汽車安全系統(tǒng)，這使其在高可靠性和鏈路穩(wěn)定性方面具備先天優(yōu)勢(shì)。對(duì)于高密度設(shè)備部署、干擾源復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境而言，它可以提供一個(gè)更穩(wěn)固、更可預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)通信層。

● A-PHY 工業(yè)化實(shí)現(xiàn)路徑

Valens 聯(lián)合 Imavix Engineering 與 CIS Corporation，是基于 MIPI A-PHY 推出了的 10 GigE Vision 橋接方案及配套工業(yè)相機(jī)，最大的優(yōu)勢(shì)是在量產(chǎn)層面打通 A-PHY 與工業(yè)視覺(jué)生態(tài)之間的接口路徑。

這個(gè)方案以 CIS Corporation 的工業(yè)相機(jī)為載體，核心搭載Valens VA7000 MIPI A-PHY 串并轉(zhuǎn)換芯片，分辨率為 2448×2048，模組尺寸控制在22mm³，在體積與性能之間實(shí)現(xiàn)了較高集成度。

系統(tǒng)側(cè)采用 Efinix Titanium Ti375 FPGA，結(jié)合 Imavix 提供的 FPGA 端專用 IP，實(shí)現(xiàn)了從 A-PHY 車載級(jí)高速鏈路到 10 GigE Vision 的橋接，在應(yīng)用層兼容 HALCON 等主流機(jī)器視覺(jué)軟件生態(tài)。

VA7000 支持最高 8Gbps 的鏈路帶寬，傳輸距離可達(dá) 50 米，同時(shí)具備車規(guī)級(jí) EMI 抗擾能力（BER 達(dá) 1E-22），為復(fù)雜工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供更穩(wěn)定的物理通信基礎(chǔ)。

通過(guò)多方聯(lián)合開(kāi)發(fā)的接口與協(xié)議適配IP，該方案可以降低 MIPI A-PHY 與工業(yè)計(jì)算平臺(tái)之間的系統(tǒng)集成門檻。

Valens 本身是 A-PHY 領(lǐng)域最成熟的芯片廠（VA7000 系列），提供完整 A-PHY 接收/發(fā)送芯片組，通過(guò)推出商業(yè)化的參考設(shè)計(jì)平臺(tái)并開(kāi)放IP，Valens的方案讓設(shè)備制造商無(wú)需從零開(kāi)始，能直接基于成熟方案快速開(kāi)發(fā)產(chǎn)品。

Imavix則解決了 “IPC 直連難題”，其提供的關(guān)鍵 IP，成功將A-PHY 輸入轉(zhuǎn)成10Gbps GigE Vision v3.0（基于 RDMA）。這意味著工業(yè)視覺(jué)軟件/硬件生態(tài)得以沿用，廠商不用改變系統(tǒng)架構(gòu)就能遷移到 A-PHY。這一步也是 A-PHY 真正落地工業(yè)的重要前提之一。

目前，很多廠商已經(jīng)基于這套方案啟動(dòng)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)， 隨著MIPI A-PHY 進(jìn)入工業(yè)視覺(jué)場(chǎng)景，視覺(jué)模組會(huì)更類似“車規(guī)攝像頭”。這對(duì)于機(jī)器人末端、移動(dòng)平臺(tái)等對(duì)體積和線纜約束尤為敏感的應(yīng)用場(chǎng)景，將會(huì)很有吸引力，落地前景廣闊。

圍繞車載視覺(jué)與工業(yè)視覺(jué)的技術(shù)融合的上下游協(xié)作已開(kāi)始出現(xiàn)，這是一個(gè)融合了MIPI聯(lián)盟、軟件廠商（MVTec/HALCON）、下游機(jī)器人/車企/工廠的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，一個(gè)規(guī)模更大、協(xié)同更強(qiáng)的全新生態(tài)圈。

小結(jié)A-PHY是否會(huì)成為機(jī)器視覺(jué)的下一代基礎(chǔ)設(shè)施？

從技術(shù)演進(jìn)路徑看，MIPI A-PHY為工業(yè)視覺(jué)提供了一條有別于傳統(tǒng)接口的全新路徑。從技術(shù)遷移路徑來(lái)看，將成熟的車規(guī)高速鏈路體系引入工業(yè)視覺(jué)， A-PHY會(huì)形成降維打擊。

       原文標(biāo)題 : Valens與Imavix聯(lián)合推出的MIPI A-PHY機(jī)器視覺(jué)平臺(tái)，有哪些不一樣？