汽車智能網聯大風起，GMSL鋪設數據傳輸的“高速公路”

汽車工業快速發展的主要驅動力，正從過去專注于動力系統，逐漸擴展到日益增加的智能化需求。智能駕駛艙和高級駕駛輔助系統(ADAS)是消費者可以感知的直觀體驗，各大品牌車企也在積極秀肌肉的道路上瘋狂“內卷化”——例如，它們推出了33英寸配置和分辨率高達9K的LED超大屏幕，為中控和副駕駛部署了雙15.7英寸3K有機發光二極管屏幕，后排頂部的大型天花板屏幕，六個800萬像素攝像頭，五個200萬像素攝像頭和一個毫米波雷達+。

在汽車已經從簡單的交通工具演變為移動出行空間的概念趨勢下，車載功能越來越復雜，數據傳輸和實時處理的指數級增長對汽車內部通信網絡提出了新的要求，成為汽車制造商面臨的最大挑戰之一。在業內各大半導體廠商提供的殺手锏武器中，ADI公司的GMSL(Gigabit Multimedia Serial Link)在近20年的演進過程中逐漸嶄露頭角，具有數據聚合速度更快、能夠保持用于安全應用的數據的完整性、支持系統在車輛多屏顯示不同內容等優勢。已在全球車輛中成功部署超過5億個GMSL通信節點，幫助車輛實現更舒適、更智能的駕駛體驗和更安全的自動駕駛目標。

隨著汽車智能網聯的快速發展，GMSL鋪設了一條數據傳輸的“高速公路”。

高級輔助駕駛系統、高清影音娛樂、多傳感器融合、車身智能控制等。變得越來越復雜，并逐漸成為智能汽車的標準。這些配置模塊之間的控制信息和影音數據的吞吐量從幾百Mbps到幾十gpb不等，這是傳統汽車無法想象的。因此，實現高速率、高可靠性和低延遲的數據傳輸系統變得前所未有的重要。

與并行總線相比，SERDES(串行器/解串器)是目前主流的時分復用和點對點串行通信技術。信號線之間沒有干擾，也沒有相同的時序要求。它只需要提高頻率就可以傳輸更高的數據流，可以有效滿足車載高帶寬數據的實時傳輸要求。根據金并市場研究，到2026年，全球汽車SerDes市場將從2020年的1.94億美元增長到3.49億美元，2021年至2026年的復合年增長率為10.3%。

阿迪GMSL技術是SerDes的一種。串行器和解串器芯片之間的互操作性允許在鏈路的兩端使用不同的接口，這被廣泛用于汽車中UHD視頻、音頻、控制信息、組合傳感器和其他數據的高速傳輸。GMSL通信介質支持15m同軸電纜或10m-15m屏蔽雙絞線，具有可觀的配置靈活性和成本優勢，滿足汽車行業最苛刻的電磁兼容性要求。

GMSL串行/解串數據傳輸架構示例圖

隨著汽車總線技術的不斷演進，ADI公司的GMSL SERDES產品也在不斷迭代升級——2004年問世的Max 9247/9248是GMSL的第一代產品，1Gbps的最高傳輸速率為300萬像素(1080p/30 fps)。2017年，第二代GMSL產品集成了復雜的診斷功能，并將帶寬提升至6Gbps，可輕松傳輸800萬像素(4K/30 fps)視頻流數據；如今，GMSL第三代和第四代產品的傳輸速率可以達到12Gbps，在未來汽車信息娛樂和高級駕駛輔助系統所需的高帶寬、復雜模塊互聯和數據完整性保障方面，比業內其他解決方案更具競爭力。

ADI公司在GMSL差分信號傳輸產品的研發歷史

1.智能駕駛艙的多屏進化“不限大”

奔馳母公司戴姆勒的首席設計官戈登·瓦格納(Gordon Wagner)曾指出“屏幕是通向數字世界的窗戶，屏幕是新的馬力”。目前，除了中控臺之外，駕駛控制裝置的儀表盤和后座娛樂顯示屏的尺寸也在不斷增大，分辨率也在逐漸提高。不僅如此，汽車制造商也在積極嘗試增加后視鏡顯示器，以投影后置攝像頭的圖像。未來的高清多屏互聯不僅尺寸更大、畫質更清晰，而且與智能車載系統的互聯更加靈活有效，將極大提升用戶的駕駛體驗，開辟完美的“第三生活空間”。

中控顯示屏越大越高，對視頻數據信息傳輸的帶寬要求就越高。

從實現架構來看，車載顯示屏的數量和分辨率不斷增加，與車載SoC系統互聯的復雜度也與日俱增。單核多屏架構有望取代單核單屏的傳統方案，利用硬件虛擬化技術，在同一硬件平臺上控制多個屏幕的顯示和交互。基于GMSL SerDes技術，視頻源數據可以從處理器單元傳輸回每個車輛顯示屏，不同的內容可以在多個屏幕上顯示。作為雙向傳輸連接，GMSL還可以進行控制信號傳輸和多路集成，如觸摸檢測和顯示屏的信息處理。由于GMSL串行器可以驅動多達四個解串器，因此理論上可以同時傳輸四個屏幕的數據信息。

目前，主流的GMSL第三代產品已經能夠傳輸800萬像素和4K分辨率的視頻數據，這要歸功于GMSL支持VESA和MIPI的顯示流壓縮技術(DSC)。該技術可以實現視頻信號的3: 1無損壓縮，滿足高端電子設備的高質量音視頻傳輸要求。此外，兼容不同類型汽車屏幕的數字接口是高速通信鏈路設計中的另一個挑戰。GMSL不僅支持DP/EDP、DSI等主流接口，還支持大多數高清攝像機視頻數據傳輸使用的MIPICSI-2接口。值得一提的是，GMSL各代產品均兼容芯片引腳上的PCB設計，使新一代SerDes芯片可以向前兼容匹配，幫助客戶無縫升級更換SerDes產品，降低整體成本，簡化駕駛艙系統中數據傳輸鏈路的布局設計。

2.2的高速傳輸。ADAS圖像應同等重視數據安全。

智能網聯汽車技術進入落地的關鍵時期，體現在越來越多的整車新車通過高分辨率攝像頭，滿足智能駕駛時代對環境感知的高標準。隨著ADAS的逐步升級和加速滲透，疊加車企硬件冗余度高。預計到2025年，自行車上高清攝像頭的平均數量有望接近10個。與此同時，800萬像素攝像頭的普及率也在逐步提升，讓汽車“看”得更清楚、更遠、更廣，滿足更多應用場景的需求。

因為攝像頭通常只負責采集和輸出原始視頻信號，除了像素更高的“眼睛”，還需要傳輸無延遲的“視覺神經”和高計算能力的中央處理器“大腦”。那個……以更高的幀率和分辨率傳輸視頻信號給總線帶寬帶來了更大的壓力。ADAS系統實時接收信號，分析并響應，還需要考慮整個系統的成本和功耗。

GMSL完全支持ADAS系統所需的高速數據傳輸和信號完整性保障，包括攝像頭的超低功耗運行和傳感器數據的快速收斂。由于GMSL技術具有視頻切割功能，以GMSL四通道解串器MAX9286為例，可以自動生成攝像頭同步信號，將多個傳感器的圖像數據對齊到同一個像素，實現關鍵參數的用戶編程。該集成方案可以取代四個分立的解串器和一個FPGA，只需要一個芯片就可以接收和同步來自四個攝像頭的視頻信號，大大減少了電路板面積和元件數量，有效降低了設計風險，加快了產品上市進程。

GMSL四通道解串器MAX9286可以同時支持四個攝像頭的信號傳輸。

此外，GMSL解串器集成了圖像處理功能。接收到GMSL序列化數據后，可以直接對圖像進行解串處理，根據客戶需求拼接還原多路圖像信息，呈現在車載顯示屏上，省去了圖像處理在CPU平臺上的延遲。GMSL還支持同軸電纜電力傳輸(POC)，因此串行器芯片可以集成到相機中，相機操作的電源可以直接由車載系統實現。

值得一提的是，所有GMSL解決方案都符合汽車功能安全標準ASIL B規范的要求。由于GMSL串行器和解串器都內置了擴頻功能，在不需要外部擴頻時鐘的情況下，有效提高了鏈路的電磁兼容性，這也是GMSL產品解決方案的最大優勢，可以有效幫助客戶的系統設計滿足車輛法規標準。此外，GMSL解決方案還提供了鏈路診斷功能，可以實時監控通道的傳輸質量和數據完整性，通過提高ADAS數據的可靠性來增強行車安全性。

數據完整性是ADAS和信息娛樂系統的三大挑戰之一。

用創新的數據總線連接技術塑造互聯和個性化汽車的未來

數字經濟時代，數據成為新的生產手段和關鍵生產要素，高帶寬數據傳輸正成為下一代車載電子架構的迫切需求。事實上，ADI公司在高可靠性車載數據總線傳輸方面已經做了大量的探索和卓有成效的工業技術輸出。

同樣在智能駕駛艙，汽車音響從過去單純的娛樂系統發展到信號輸入、觸發、處理、反饋，開始與汽車駕駛緊密結合。ADI公司創新的A2B音頻總線技術將傳統的模擬音頻傳輸轉換為數字音頻傳輸方案，可以提供高清音頻，并將音頻布線重量減少75%，從而提高燃油效率。除了讓布線更簡單，A2B還有更多創新應用，比如適配高級音頻算法，用DSP算法保證車內不同位置聲音區的獨立性，用麥克風和功放實現回聲消除和ANC主動降噪。

A2B技術提供低延遲的語音和音頻連接。

汽車也迅速成為使用以太網設備的主要應用之一。以太網在汽車中的廣泛部署是整車電子電氣架構向區域化過渡的關鍵之一，可以大大節省線纜成本，顯著減少ECU數量，并通過無線更新支持新功能和增強功能的部署。基于新的IEEE 10base T1S標準E2B以太網至邊緣總線，ADI公司為許多車載傳感器和執行器提供高效和確定性的最后一英里連接，可以更輕松地管理復雜的整車網絡。

不……幾天來，汽車工業最大的變化正在同時發生。一個是電氣化，一個是智能化和網絡化。作為全球領先的汽車半導體解決方案提供商，ADI公司一直與優秀的汽車原始設備制造商、一級供應商和生態系統合作伙伴密切合作，拓展核心技術，強化系統和平臺方面的完整解決方案。以GMSL SerDes技術為代表的ADI系列汽車連接解決方案，將有助于應對汽車數據傳輸鏈路設計的復雜性、重量和成本等一系列挑戰，為汽車制造商帶來巨大價值，共同塑造互聯和個性化汽車的未來。汽車工業快速發展的主要驅動力，正從過去專注于動力系統，逐漸擴展到日益增加的智能化需求。智能駕駛艙和高級駕駛輔助系統(ADAS)是消費者可以感知的直觀體驗，各大品牌車企也在積極秀肌肉的道路上瘋狂“內卷化”——例如，它們推出了33英寸配置和分辨率高達9K的LED超大屏幕，為中控和副駕駛部署了雙15.7英寸3K有機發光二極管屏幕，后排頂部的大型天花板屏幕，六個800萬像素攝像頭，五個200萬像素攝像頭和一個毫米波雷達+。

在汽車已經從簡單的交通工具演變為移動出行空間的概念趨勢下，車載功能越來越復雜，數據傳輸和實時處理的指數級增長對汽車內部通信網絡提出了新的要求，成為汽車制造商面臨的最大挑戰之一。在業內各大半導體廠商提供的殺手锏武器中，ADI公司的GMSL(Gigabit Multimedia Serial Link)在近20年的演進過程中逐漸嶄露頭角，具有數據聚合速度更快、能夠保持用于安全應用的數據的完整性、支持系統在車輛多屏顯示不同內容等優勢。已在全球車輛中成功部署超過5億個GMSL通信節點，幫助車輛實現更舒適、更智能的駕駛體驗和更安全的自動駕駛目標。

隨著汽車智能網聯的快速發展，GMSL鋪設了一條數據傳輸的“高速公路”。

高級輔助駕駛系統、高清影音娛樂、多傳感器融合、車身智能控制等。變得越來越復雜，并逐漸成為智能汽車的標準。這些配置模塊之間的控制信息和影音數據的吞吐量從幾百Mbps到幾十gpb不等，這是傳統汽車無法想象的。因此，實現高速率、高可靠性和低延遲的數據傳輸系統變得前所未有的重要。

與并行總線相比，SERDES(串行器/解串器)是目前主流的時分復用和點對點串行通信技術。信號線之間沒有干擾，也沒有相同的時序要求。它只需要提高頻率就可以傳輸更高的數據流，可以有效滿足車載高帶寬數據的實時傳輸要求。根據金并市場研究，到2026年，全球汽車SerDes市場將從2020年的1.94億美元增長到3.49億美元，2021年至2026年的復合年增長率為10.3%。

阿迪GMSL技術是SerDes的一種。串行器和解串器芯片之間的互操作性允許在鏈路的兩端使用不同的接口，這被廣泛用于汽車中UHD視頻、音頻、控制信息、組合傳感器和其他數據的高速傳輸。GMSL通信介質支持15m同軸電纜或10m-15m屏蔽雙絞線，具有可觀的配置靈活性和成本優勢，滿足汽車行業最苛刻的電磁兼容性要求。

GMSL串行/解串數據傳輸架構示例圖

隨著汽車總線技術的不斷演進，ADI公司的GMSL SERDES產品也在不斷迭代升級——2004年問世的Max 9247/9248是GMSL的第一代產品，而……1Gbps的最大傳輸速率為300萬像素(1080p/30 fps)。2017年，第二代GMSL產品集成了復雜的診斷功能，并將帶寬提升至6Gbps，可輕松傳輸800萬像素(4K/30 fps)視頻流數據；如今，GMSL第三代和第四代產品的傳輸速率可以達到12Gbps，在未來汽車信息娛樂和高級駕駛輔助系統所需的高帶寬、復雜模塊互聯和數據完整性保障方面，比業內其他解決方案更具競爭力。

ADI公司在GMSL差分信號傳輸產品的研發歷史

1.智能駕駛艙的多屏進化“不限大”

奔馳母公司戴姆勒的首席設計官戈登·瓦格納(Gordon Wagner)曾指出“屏幕是通向數字世界的窗戶，屏幕是新的馬力”。目前，除了中控臺之外，駕駛控制裝置的儀表盤和后座娛樂顯示屏的尺寸也在不斷增大，分辨率也在逐漸提高。不僅如此，汽車制造商也在積極嘗試增加后視鏡顯示器，以投影后置攝像頭的圖像。未來的高清多屏互聯不僅尺寸更大、畫質更清晰，而且與智能車載系統的互聯更加靈活有效，將極大提升用戶的駕駛體驗，開辟完美的“第三生活空間”。

中控顯示屏越大越高，對視頻數據信息傳輸的帶寬要求就越高。

從實現架構來看，車載顯示屏的數量和分辨率不斷增加，與車載SoC系統互聯的復雜度也與日俱增。單核多屏架構有望取代單核單屏的傳統方案，利用硬件虛擬化技術，在同一硬件平臺上控制多個屏幕的顯示和交互。基于GMSL SerDes技術，視頻源數據可以從處理器單元傳輸回每個車輛顯示屏，不同的內容可以在多個屏幕上顯示。作為雙向傳輸連接，GMSL還可以進行控制信號傳輸和多路集成，如觸摸檢測和顯示屏的信息處理。由于GMSL串行器可以驅動多達四個解串器，因此理論上可以同時傳輸四個屏幕的數據信息。

目前，主流的GMSL第三代產品已經能夠傳輸800萬像素和4K分辨率的視頻數據，這要歸功于GMSL支持VESA和MIPI的顯示流壓縮技術(DSC)。該技術可以實現視頻信號的3: 1無損壓縮，滿足高端電子設備的高質量音視頻傳輸要求。此外，兼容不同類型汽車屏幕的數字接口是高速通信鏈路設計中的另一個挑戰。GMSL不僅支持DP/EDP、DSI等主流接口，還支持大多數高清攝像機視頻數據傳輸使用的MIPICSI-2接口。值得一提的是，GMSL各代產品均兼容芯片引腳上的PCB設計，使新一代SerDes芯片可以向前兼容匹配，幫助客戶無縫升級更換SerDes產品，降低整體成本，簡化駕駛艙系統中數據傳輸鏈路的布局設計。

2.2的高速傳輸。ADAS圖像應同等重視數據安全。

智能網聯汽車技術進入落地的關鍵時期，體現在越來越多的整車新車通過高分辨率攝像頭，滿足智能駕駛時代對環境感知的高標準。隨著ADAS的逐步升級和加速滲透，疊加車企硬件冗余度高。預計到2025年，自行車上高清攝像頭的平均數量有望接近10個。與此同時，800萬像素攝像頭的普及率也在逐步提升，讓汽車“看”得更清楚、更遠、更廣，滿足更多應用場景的需求。

因為攝像頭通常只負責采集和輸出原始視頻信號，除了像素更高的“眼睛”，還需要傳輸無延遲的“視覺神經”和高計算能力的中央處理器“大腦”。那個……以更高的幀率和分辨率傳輸視頻信號給總線帶寬帶來了更大的壓力。ADAS系統實時接收信號，分析并響應，還需要考慮整個系統的成本和功耗。

GMSL完全支持ADAS系統所需的高速數據傳輸和信號完整性保障，包括攝像頭的超低功耗運行和傳感器數據的快速收斂。由于GMSL技術具有視頻切割功能，以GMSL四通道解串器MAX9286為例，可以自動生成攝像頭同步信號，將多個傳感器的圖像數據對齊到同一個像素，實現關鍵參數的用戶編程。該集成方案可以取代四個分立的解串器和一個FPGA，只需要一個芯片就可以接收和同步來自四個攝像頭的視頻信號，大大減少了電路板面積和元件數量，有效降低了設計風險，加快了產品上市進程。

GMSL四通道解串器MAX9286可以同時支持四個攝像頭的信號傳輸。

此外，GMSL解串器集成了圖像處理功能。接收到GMSL序列化數據后，可以直接對圖像進行解串處理，根據客戶需求拼接還原多路圖像信息，呈現在車載顯示屏上，省去了圖像處理在CPU平臺上的延遲。GMSL還支持同軸電纜電力傳輸(POC)，因此串行器芯片可以集成到相機中，相機操作的電源可以直接由車載系統實現。

值得一提的是，所有GMSL解決方案都符合汽車功能安全標準ASIL B規范的要求。由于GMSL串行器和解串器都內置了擴頻功能，在不需要外部擴頻時鐘的情況下，有效提高了鏈路的電磁兼容性，這也是GMSL產品解決方案的最大優勢，可以有效幫助客戶的系統設計滿足車輛法規標準。此外，GMSL解決方案還提供了鏈路診斷功能，可以實時監控通道的傳輸質量和數據完整性，通過提高ADAS數據的可靠性來增強行車安全性。

數據完整性是ADAS和信息娛樂系統的三大挑戰之一。

用創新的數據總線連接技術塑造互聯和個性化汽車的未來

數字經濟時代，數據成為新的生產手段和關鍵生產要素，高帶寬數據傳輸正成為下一代車載電子架構的迫切需求。事實上，ADI公司在高可靠性車載數據總線傳輸方面已經做了大量的探索和卓有成效的工業技術輸出。

同樣在智能駕駛艙，汽車音響從過去單純的娛樂系統發展到信號輸入、觸發、處理、反饋，開始與汽車駕駛緊密結合。ADI公司創新的A2B音頻總線技術將傳統的模擬音頻傳輸轉換為數字音頻傳輸方案，可以提供高清音頻，并將音頻布線重量減少75%，從而提高燃油效率。除了讓布線更簡單，A2B還有更多創新應用，比如適配高級音頻算法，用DSP算法保證車內不同位置聲音區的獨立性，用麥克風和功放實現回聲消除和ANC主動降噪。

A2B技術提供低延遲的語音和音頻連接。

汽車也迅速成為使用以太網設備的主要應用之一。以太網在汽車中的廣泛部署是整車電子電氣架構向區域化過渡的關鍵之一，可以大大節省線纜成本，顯著減少ECU數量，并通過無線更新支持新功能和增強功能的部署。基于新的IEEE 10base T1S標準E2B以太網至邊緣總線，ADI公司為許多車載傳感器和執行器提供高效和確定性的最后一英里連接，可以更輕松地管理復雜的整車網絡。

不……幾天來，汽車工業最大的變化正在同時發生。一個是電氣化，一個是智能化和網絡化。作為全球領先的汽車半導體解決方案提供商，ADI公司一直與優秀的汽車原始設備制造商、一級供應商和生態系統合作伙伴密切合作，拓展核心技術，強化系統和平臺方面的完整解決方案。以GMSL SerDes技術為代表的ADI系列汽車連接解決方案，將有助于應對汽車數據傳輸鏈路設計的復雜性、重量和成本等一系列挑戰，為汽車制造商帶來巨大價值，共同塑造互聯和個性化汽車的未來。

標簽：DS奔馳理念

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