MIPI基础-简单介绍

jane@2013

1.MIPI来源
7 O* I( D8 k( \MIPI是2003年由ARM，TI等公司成立的联盟，目的是把手机内部的各种接口(摄像头CSI，显示屏DSI，射频/基带接口DigRF等)标准化，从而减少手机设计的复杂程度以及增加设计的灵活性，目前比较成熟的接口应用有DSI(显示接口)，和CSI(摄像头接口)，都具有比较复杂的协议结构，下图表示某一个SOC可以作为一个CSI的接收器，同时也可以作为一个DSI的输出器，其物理层使用到了D-PHY,目前新的物理层C-PHY也逐渐被采用,我们常说的Camera I2C接口在MIPI中有专门的一个CCI(Camera Control Interface)来对应

2.MIPI联盟的显示规范标准
  H: ~# q% {- e  w1 o5 c8 iDCS（Display Command Set）
用于显示模块命令模式下的标准化命令集；
DBI, DPI (Display Bus Interface, Display Pixel Interface)
& |: l( m3 H7 [( P8 F4 }DBI：与具有显示控制器和帧缓冲器的显示模块的并行接口。
DPI：与显示模块的并行接口，不带显示控制器或帧缓冲器。
DSI, CSI (Display Serial Interface, Camera Serial Interface)
) X7 N: l# D8 x! O' YDSI：主机处理器与显示模块之间的高速串行接口；
" _/ b- N6 l" i4 ]* F: wCSI：主机处理器与摄像头模块之间的高速串行接口；
$ p( w! L. `/ v$ x7 ~/ iD-PHY
6 @" j( \5 M" i& j0 O3 _6 n为DSI和CSI提供物理层通路定义；
! q8 W  Z5 s' _
4 r) i, T' s0 X( \1 H
% L; o/ N5 A3 Q6 d' ~% I' u& vCSI和DSI的分层的差不多的

+ a# s% [' o# Z* U# t4 e( f" C% sDCS spec: 处理原始图像数据的各种算法模块
DSI/CSI spec:进行数据分割与重组,再根据数据类型产生包头,根据数据内容产生构成包尾的校验序列，之后将包头、数据本身、包尾组合起来,合理分配数据给每一个通道,之后数据经过数模转换进入物理层(D-PHY)传输,接收端在接收到物理层的数据之后,按照之前的逆序解包出原始的数据

4 v: P- j, t" g4 R5 ^3 O* I- iD-PHY spec:生成最后的MIPI波形。

* ]5 |& D' n2 U( g' Y, PMIPI D-PHY的时钟工作方式类似于DDR的时钟工作方式，一个clock周期内，上升沿和下降沿都采集数据,有High speed （HS）和low power(LP)两种工作方式，HS支持的最大数据传输速率为80Mbps-4.5Gbps,LP模式最大速率到达10Mbps,这两种工作模式会混合在一起工作，有高数据量数据传输时会从LP模式转换为HS模式,当数据传输完毕会从HS模式转换到LP模式，减少功耗，一般使用1对clock lane搭配4对data lane，这里需要10个pin脚

8 `9 h2 Q+ L' B' E' {. SHS高速传输模式:用于传输突发数据,同步传输,信号为差分信号,电平范围为100mV-300mV,传输速度范围为80M-1Gbps,在该模式下传输时,当差分线上正端收到300mV信号,负端收到100mV信号时,此时接收端识别为1,反之为0
+ X& S( w, G' |/ A. d
' S# N9 Z7 u* i+ P& N/ X9 N0 o4 v, ULP低功耗模式:用于传输控制指令,异步传输,信号为单端信号,电平范围为0-1.2V,没有用时钟线,时钟是通过两个数据线异或而来的速度小于等于10Mbps,在该模式下传输时,当正端接收到1.2V,负端接收到0V时接收端识别为1,反之识别为0
9 b, X$ x$ L- ?/ I# t2 }
在HS模式下data与clock lane单端接50ohms电阻，在LP模式下为高阻态，当没有数据时D+,D-都工作在LP的高电平状态，为单端信号，当需要高数据传输时，会经过一定的时序进行的HS模式，HS模式D+,D-是一对差分信号
4.D-PHY两种模式的实现示意图
* G5 {1 k! u4 \4.1 HS模式
下图中左侧为发送数据端，也就是master端，有两个类似于推挽的结构，右侧为差分信号接收端，由两个端接电阻与端接使能信号组成，工作模式为：以差分的D+信号为例，当K2和K4打开之后，电压经过线连接到了端接电阻，当端接使能打开之后，上下两个端接电阻形成回路，这就形成了差分信号正的变化，当K2,K4关闭之后，形成差分信号负的变化，D-由K1和K3控制，是一个相反过程。在HS模式时信号采用差分逻辑，差分信号电压摆幅约为200mV。当处于HS模式时，发射端采用差分驱动模式；当不处于HS模式时，接收端ZID端接(差分输入阻抗100 Ω)要关闭。当在接收端Dp和Dn同时低于VTERM-EN(最大450mV)时，接收端再打开ZID端接。

4.2 LP模式
与HS模式不同，RX这端不需要端接，是无穷大的，只需要控制TX这端做出相应的变化即可，当需要输出LP的high,即输出1.2V,只需要控制上面的开关打开，则D+为1.2V，当需要控制输出低电平时，则需要将下面的开关打开，从而实现端点电压为低的目的，从而实现电压的高低变化，由于在LP模式下D+和D-为单端信号，所以D+和D-单独控制即可。当处于LP模式时，发射端使用推挽式(Push-Pull)驱动方式，并且斜率可控，以降低EMI的影响；接收端使用非端接且单端的输入电路，在每一路上侦测信号的高低状态，接收端需要有良好的设计以规避毛刺和RF干扰信号。

jane@2013

MIPI 联盟旨在推进移动应用处理器接口的标准化。MIPI 联盟下面有不同的 WorkGroup ，分别定义了一系列的手机内部接口标准，比如摄像头接口 CSI 、显示接口 DSI 、射频接口 DigRF 、麦克风/喇叭接口 SLIMbus 等。而 MIPI CSI-2 (Camera) and MIPI DSI (Display)则是目前业界使用最广的两个 MIPI 接口标准，而这也是和视频传输相关的标准。
MIPI CSI（Camera Serial Interface）是由MIPI联盟下 Camera 工作组指定的接口标准。CSI-2 是 MIPI CSI 第二版，主要由应用层、协议层、物理层组成，最大支持4通道数据传输、单线传输速度高达1Gb/s。
MIPI CSI-2的分层方法有好几种，根据MIPI联盟的规范，CSI-2 可分为5层，如图1所示，分别为：应用层、组包/解包层、底层协议层（Low Level Protocol）、通道管理层和物理层。
名称描述应用层即是处理原始图像数据的各种算法模块组包/解包层负责将数据按照一定的次序，切割成8比特数据。底层协议层为新生成的数据加上包头包尾，形成符合协议要求的数据流。通道管理层将生成的数据流按照一定次序和要求，进行读写管理，输出数据流。物理层生成MIPI最后的信号波形。
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MIPI CSI2的工作模式

D-PHY有两种传输模式。

• HS 高速传输模式，用于传输突发数据，同步传输，信号为差分信号，电平范围为100mv-300mv，传输速度范围是80-1000Mbps。在该模式下传输时，当差分线正端收到 1.2V 信号，负端收到 0V信号时，这时接收端识别为 1。反之为0。
• LP 低功耗模式，用于传输控制指令，异步传输，信号线为单端，电平范围是0-1.2v，没有用时钟线，时钟是通过两个数据线异或而来的，速度只有10Mbps。在该模式下传输时，当正端接收到300m V，负端接收到100m V 时接收端识别为1，反之则识别为0。
  

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jane@2013

.1 MIPI CSI2的长包格式
MIPI CSI2的长包主要有包头、数据包和包尾三部分构成。而包头又可细分为：数据标识（data identifier）、数据包大小（word count）和错误校验码（ECC）。
. S) L' g5 {7 ^/ V: f% A$ D其中，数据标识大小为1字节，包含虚拟数据通道号[7:6]和数据类型[5:0]。
  w4 d% _" t; _0 B% W4 |  [数据包大小为2字节，其内容为传送数据的长度，以“字”为单位。
错误校验码大小为1字节，负责对数据包的传输错误进行检查及纠错。
数据包可以传送数据的大小为0~65535字节。
+ E; C" v* S4 C1 b# _4 \7 r2 D包尾大小为2字节，是数据负荷的检查和。
/ I$ k" p% O9 U. \1 k
" O3 c  R) y" e# ~/ j7 W+ W6 Y5.2 MIPI CSI2的短包格式
与长包相比，短包没有数据包和包尾。数据标识DI中的数据类型在0x00到0x0F之间。WC字段是短包的数据域，这个数据可由用户定义。ECC采用的是Hamming Code的方式，能对1bit错误进行纠错，2bit错误进行检查。短包只是将长包中的WC的位置作为包的数据域，也就是说，短包每次最多只能发两个字节的数据。和长包一致，同样需要先发LSB，再发MSB。应当注意的是，短包一般是用来发送同步控制信号的，一般不建议使用短包来发送用户数据。

吃饭学习睡觉

学习一下看看

weiimi

学习了，谢谢

jane@2013

mipi csi-2传输速率

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