MIPI(移動行業處理器接口)是Mobile Industry Processor Interface的縮寫。MIPI(移動行業處理器接口)是MIPI聯盟發起的為移動應用處理器制定的開放標準。
已經完成和正在計劃中的規范如下:
D-PHY介紹
1、 D-PHY 描述了一同步、高速、低功耗、低代價的PHY。
? 一個 PHY配置包括
? 一個時鐘lane
? 一個或多個數據lane
? 兩個Lane的 PHY配置如下圖
三個主要的lane的類型
? 單向時鐘Lane
? 單向數據Lane
? 雙向數據Lane
? D-PHY的傳輸模式
? 低功耗(Low-Power)信號模式(用于控制):10MHz (max)
? 高速(High-Speed)信號模式(用于高速數據傳輸):80Mbps ~ 1Gbps/Lane
? D-PHY低層協議規定最小數據單位是一個字節
? 發送數據時必須低位在前,高位在后。
? D-PHY適用于移動應用
? DSI:顯示串行接口
? 一個時鐘lane,一個或多個數據lane
? CSI:攝像串行接口
2、Lane模塊
? PHY由D-PHY(Lane模塊)組成
? D-PHY可能包含:
? 低功耗發送器(LP-TX)
? 低功耗接收器(LP-RX)
? 高速發送器(HS-TX)
? 高速接收器(HS-RX)
? 低功耗競爭檢測器(LP-CD)
? 三個主要lane類型
? 單向時鐘Lane
? Master:HS-TX, LP-TX
? Slave:HS-RX, LP-RX
? 單向數據Lane
? Master:HS-TX, LP-TX
? Slave:HS-RX, LP-RX
? 雙向數據Lane
? Master, Slave:HS-TX, LP-TX, HS-RX, LP-RX, LP-CD
3、Lane狀態和電壓
? Lane狀態
? LP-00, LP-01, LP-10, LP-11 (單端)
? HS-0, HS-1 (差分)
? Lane電壓(典型)
? LP:0-1.2V
? HS:100-300mV (200mV)
4、操作模式
? 數據Lane的三種操作模式
? Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode
?從控制模式的停止狀態開始的可能事件有:
? Escape mode request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00)
? High-Speed mode request (LP-11→LP-01→LP-00)
? Turnaround request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00)
? Escape mode是數據Lane在LP狀態下的一種特殊操作
?在這種模式下,可以進入一些額外的功能:LPDT, ULPS, Trigger
?數據Lane進入Escape mode模式通過LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00
?一旦進入Escape mode模式,發送端必須發送1個8-bit的命令來響應請求的動作
? Escape mode 使用Spaced-One-Hot Encoding
?超低功耗狀態(Ultra-Low Power State)
?這個狀態下,lines處于空狀態 (LP-00)
? 時鐘Lane的超低功耗狀態
?時鐘Lane通過LP-11→LP-10→LP-00進入ULPS狀態
?通過LP-10 → TWAKEUP →LP-11退出這種狀態,最小TWAKEUP時間為1ms
? 高速數據傳輸
?發送高速串行數據的行為稱為高速數據傳輸或觸發(burst)
?全部Lanes門同步開始,結束的時間可能不同。
?時鐘應該處于高速模式
? 各模操作式下的傳輸過程
?進入Escape模式的過程 :LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00→Entry Code → LPD (10MHz)
?退出Escape模式的過程:LP-10→LP-11
?進入高速模式的過程:LP-11→LP-01→LP-00→SoT(00011101) → HSD (80Mbps ~ 1Gbps)
?退出高速模式的過程:EoT→LP-11
?控制模式 - BTA 傳輸過程:LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00
?控制模式 - BTA 接收過程:LP-00→LP-10→LP-11
? 狀態轉換關系圖
差分信號,什么是差分信號
一個差分信號是用一個數值來表示兩個物理量之間的差異。從嚴格意義上來講,所有電壓信號都是差分的,因為一個電壓只能是相對于另一個電壓而言的。在某些系統里,系統’地’被用作電壓基準點。當’地’當作電壓測量基準時,這種信號規劃被稱之為單端的。我們使用該術語是因為信號是用單個導體上的電壓來表示的。
另一方面,一個差分信號作用在兩個導體上。信號值是兩個導體間的電壓差。盡管不是非常必要,這兩個電壓的平均值還是會經常保持一致。我們用一個方法對差分信號做一下比喻,差分信號就好比是蹺蹺板上的兩個人,當一個人被蹺上去的時候,另一個人被蹺下來了 - 但是他們的平均位置是不變的。繼續蹺蹺板的類推,正值可以表示左邊的人比右邊的人高,而負值表示右邊的人比左邊的人高。0 表示兩個人都是同一水平。
應用到電學上,這兩個蹺蹺板用一對標識為V+和V-的導線來表示。當V+》V-時,信號定義成正極信號,V+ 《 V-時,信號定義成負極信號。
上圖 差分對圍繞擺動的平均電壓設置成 2.5V。當該對的每個信號都限制成 0-5V 振幅時,偏移該差分對會提供一個信號擺動的最大范圍。當用單一 5V 電源操作時,經常就會出現這種情況。
當不采用單端信號而采取差分信號方案時,我們用一對導線來替代單根導線,增加了任何相關接口電路的復雜性。那幺差分信號提供了什幺樣的有形益處,才能證明復雜性和成本的增加是值得的呢?
差分信號的第一個好處是,因為你在控制’基準’電壓,所以能夠很容易地識別小信號。在一個地做基準,單端信號方案的系統里,測量信號的精確值依賴系統內’地’的一致性。信號源和信號接收器距離越遠,他們局部地的電壓值之間有差異的可能性就越大。從差分信號恢復的信號值在很大程度上與’地’的精確值無關,而在某一范圍內。
差分信號的第二個主要好處是,它對外部電磁干擾(EMI)是高度免疫的。一個干擾源幾乎相同程度地影響差分信號對的每一端。既然電壓差異決定信號值,這樣將忽視在兩個導體上出現的任何同樣干擾。除了對干擾不大靈敏外,差分信號比單端信號生成的 EMI 還要少。
差分信號提供的第三個好處是,在一個單電源系統,能夠從容精確地處理’雙極’信號。為了處理單端,單電源系統的雙極信號,我們必須在地和電源干線之間某任意電壓處(通常是中點)建立一個虛地。用高于虛地的電壓來表示正極信號,低于虛地的電壓來表示負極信號。接下來,必須把虛地正確地分布到整個系統里。而對于差分信號,不需要這樣一個虛地,這就使我們處理和傳播雙極信號有一個高逼真度,而無須依賴虛地的穩定性。
完成mipi信號通道分配后,需要生成與物理層對接的時序、同步信號:
MIPI規定,傳輸過程中,包內是200mV、包間以及包啟動和包結束時是1.2V,兩種不同的電壓擺幅,需要兩組不同的LVDS驅動電路在輪流切換工作;為了傳輸過程中各數據包之間的安全可靠過渡,從啟動到數據開始傳輸,MIPI定義了比較長的可靠過渡時間,加起來最少也有600多ns;而且規定各個時間參數是可調的,所以需要一定等待時間,需要緩存,我們用寄存器代替FIFO,每通道128Byte。
串行時鐘與數據差分傳輸的過渡時間關系如下:
各個時間參數需要滿足以下的要求:
數據與時鐘的相位關系:
根據前面:mipi差分信號原理 介紹。
CLKp是高電平,CLKn是低電平的時候,差分信號表現為高電平。
CLKn是高電平, CLKp是低電平的時候,差分信號表現為低電平。
所以結果就可以等效成紅線描述的正弦。
從正弦可以看出,data在clk的高電平和低電平都有傳輸數據。
數據通道進入和退出SLM(即睡眠模式)的控制:
mipi信號傳輸分為單端和差分傳輸。例如:
LP-00, LP-01, LP-10, LP-11 (單端)
HS-0, HS-1 (差分)
Ultra-Low Power State entry command: 00011110 是差分傳輸,讀取方法和上面提到的clk是一樣的,需要注意的是Dp和Dn如果同時是高電平或同時是低電平的時候是無效數據,這個時候大概對應的是clk正弦的峰值,只有其中一個是高一個是低才是有效的差分數據。
總結:
對應于同步信號完成并串轉換;
*HS 狀態為高速低壓差分信號,傳輸高速連續串行數據;
*LP 狀態為低速低功耗信號,傳輸控制信號和狀態信號;
*MIPI要求HS 工作在1GHz 的頻率下,完成共模信號為0.2v 差模信號為0.2v 的差分
信號的傳輸;
*LP 傳遞控制信號,要求高電平為1.2v 低電平為0的電平信號輸出;
*HS 及LP 狀態下,輸出信號的電學特性要求非常苛刻,具體電學性能的要求可見
附帶文檔表格。
*MIPI是雙向可選的,可以高速發送,也可以進行高速接收,或收發功能同時具備,
我們目前根據需求僅做了發送功能;
*MIPI的HS模式(0.2V),傳送圖像數據,速度為80Mbps ~ 1000Mbps;
*MIPI的LP模式(1.2V),可以用于傳送控制命令,最高速度為10Mbps;
*MIPI規定,任一個MIPI設備必須Escape Mode,此為Low Power Data
Trabsmission Mode,LP模式中的一種,此模式下可低速傳輸圖像或其他數據。
*MIPI規定了Low Power Mode、 Ultra Low Power Mode的電壓范圍、以及它們
之間、它們與HS模式之間的相互切換方式或相關要求;
*MIPI D-PHY是各個MIPI工作組共用的物理層規范;
最后,需要注意一點:
BTA:bus turn around,用來host接受外設發送命令或應答信號用的,如果host DPHY設置了這個,
但是lcd不支持的話,就有可能有問題。