mipi協議中文詳解


一、MIPI 
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准。 
已經完成和正在計划中的規范如下:這里寫圖片描述

二、MIPI聯盟的MIPI DSI規范 
1、名詞解釋 
• DCS (DisplayCommandSet):DCS是一個標准化的命令集,用於命令模式的顯示模組。 
• DSI, CSI (DisplaySerialInterface, CameraSerialInterface 
• DSI 定義了一個位於處理器和顯示模組之間的高速串行接口。 
• CSI 定義了一個位於處理器和攝像模組之間的高速串行接口。 
• D-PHY:提供DSI和CSI的物理層定義 
2、DSI分層結構 
DSI分四層,對應D-PHY、DSI、DCS規范、分層結構圖如下: 
• PHY 定義了傳輸媒介,輸入/輸出電路和和時鍾和信號機制。 
• Lane Management層:發送和收集數據流到每條lane。 
• Low Level Protocol層:定義了如何組幀和解析以及錯誤檢測等。 
• Application層:描述高層編碼和解析數據流。 
這里寫圖片描述

3、Command和Video模式 
• DSI兼容的外設支持Command或Video操作模式,用哪個模式由外設的構架決定 
• Command模式是指采用發送命令和數據到具有顯示緩存的控制器。主機通過命令間接的控制外設。Command模式采用雙向接口 
• Video模式是指從主機傳輸到外設采用時實象素流。這種模式只能以高速傳輸。為減少復雜性和節約成本,只采用Video模式的系統可能只有一個單向數據路徑

三、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 
• 一個時鍾lane 
• 一個或多個數據lane 
• 兩個Lane的 PHY配置如下圖 
這里寫圖片描述
• 三個主要的lane的類型 
• 單向時鍾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(用於控制):10MHz (max) 
• 高速(High-Speed)信號模式(用於高速數據傳輸):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適用於移動應用 
• DSI:顯示串行接口 
• 一個時鍾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 
• 單向時鍾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處於空狀態 (LP-00) 
• 時鍾Lane的超低功耗狀態 
•時鍾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。 
•時鍾應該處於高速模式 
• 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

這里寫圖片描述

四、DSI介紹 
1、DSI是一種Lane可擴展的接口,1個時鍾Lane/1-4個數據Lane 
• DSI兼容的外設支持1個或2個基本的操作模式: 
• Command Mode(類似於MPU接口) 
• Video Mode(類似於RGB接口)- 必須用高速模式傳輸數據,支持3種格式的數據傳輸 
 • Non-Burst 同步脈沖模式 
 • Non-Burst 同步事件模式 
 • Burst模式 
• 傳輸模式: 
• 高速信號模式(High-Speed signaling mode) 
• 低功耗信號模式(Low-Power signaling mode) - 只使用數據lane 0(時鍾是由DP,DN異或而來)。 
• 幀類型 
• 短幀:4 bytes (固定) 
• 長幀:6~65541 bytes (可變) 
• 兩個數據Lane高速傳輸示例 
這里寫圖片描述
2、短幀結構 
• 幀頭部(4個字節) 
• 數據標識(DI) 1個字節 
• 幀數據- 2個字節 (長度固定為2個字節) 
• 錯誤檢測(ECC) 1個字節 
• 幀大小 
• 長度固定為4個字節 
3、長幀結構 
• 幀頭部(4個字節) 
• 數據標識(DI) 1個字節 
• 數據計數- 2個字節 (數據填充的個數) 
• 錯誤檢測(ECC) 1個字節 
•數據填充(0~65535 字節) 
• 長度=WC*字節 
• 幀尾:校驗和(2個字節) 
• 幀大小: 
• 4 + (0~65535) + 2 = 6 ~ 65541 字節 
4、幀數據類型 
這里寫圖片描述 
五、MIPI DSI信號測量實例 
1、MIPI DSI在Low Power模式下的信號測量圖 
2、MIPI的D-PHY和DSI的傳輸方式和操作模式 
• D-PHY和DSI的傳輸模式 
低功耗(Low-Power)信號模式(用於控制):10MHz (max) 
• 高速(High-Speed)信號模式(用於高速數據傳輸):80Mbps ~ 1Gbps/Lane 
• D-PHY的操作模式 
• Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode 
• DSI的操作模式 
• Command Mode(類似於MPU接口) 
• Video Mode(類似於RGB接口)- 必須用高速模式傳輸數據 
3、小結論 
• 傳輸模式和操作模式是不同的概念 
• Video Mode操作模式下必須使用High-Speed的傳輸模式 
• Command Mode操作模式並沒有規定使用High-Speed或Low Power的傳輸模式,或者說 
• 即使外部LCD模組為Video Mode,但通常在LCD模組初始化時還是使用Command Mode模式來讀寫寄存器,因為在低速下數據不容易出錯並且容易測量。 
• Video Mode當然也可以用High-Speed的方式來發送指令,Command Mode操作模式也可以使用High-Speed,只是沒有必要這么做。


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