MIPI接口


接口

分辨率

說明

RGB

800*480以下

大部分AP均支持RGB接口,此類LCD在低端平板廣泛使用

LVDS

1024*768及以上

主要通過轉換芯片將RGB等專程LVDS來支持;少量AP直接集成;此類LCD目前在中高端平板和筆記本中廣泛使用

MIPI

1080P以下

手機平台標准接口,與LVDS類似,但更省電;目前普及趨勢明顯,TI、nVidia、高通等最新平台大多配備RGB和MIPI接口;1080P是其能力的極限

eDP

支持1080P以上

比較新的規范,在筆記本行業將廣泛用於取代LVDS,支持超高分辨率

 

    MIPI 是專門在高速(數據傳輸)模式下采用低振幅信號擺幅,針對功率敏感型應用而量身定做的。圖2比較了MIPI與其它差分技術的信號擺幅。

     由於MIPI是采用差分信號傳輸的,所以在設計上需要按照差分設計的一般規則進行嚴格的設計,關鍵是需要實現差分阻抗的匹配,MIPI協議規定傳輸線差分阻抗值為80-125歐姆。


圖2:幾種流行的差分擺幅(differential-swing)技術的信號振幅比較

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MIPI規定了一個差分時鍾通道(lane)和一個從1到4數量可擴展的數據通道,可根據處理器和外設的需求來調節數據率。而且,MIPI D-PHY規范只給出了數據率范圍,並沒有規定具體的工作速率。在一個應用中,可用的數據通道和數據率都由接口兩端的器件決定。不過,目前可用的MIPI D-PHY IP內核可提供每數據通道高達1 Gbps的傳輸率,這種特性無疑意味着MIPI完全適用於當前及未來的高性能應用。


采用MIPI作為數據接口還有一大好處。由於MIPI DSI 和 CSI-2架構為新設計帶來了靈活性,並支持XGA顯示和高於8百萬像素相機等令人矚目的功能,故MIPI非常適合於新的智能電話和MID設計。有了具備MIPI功能的新處理器設計提供的帶寬能力,現在就可以考慮利用單個MIPI接口來實現高分辨率雙屏顯示和/或雙相機等新穎功能了。

 

在采用了這些功能的設計中,針對MIPI信號進行設計和優化的高帶寬模擬開關,如飛兆半導體公司的FSA642,可用於多個顯示屏或相機組件之間的切換。FSA642是一款高帶寬三路 差分單刀雙擲 (SPDT)模擬開關,能夠實現兩個外設MIPI器件之間共享一路MIPI 時鍾通道和兩路MIPI數據通道。這樣的開關可以提供一些額外的優點:對未選擇器件的雜散信號(stub)進行隔離,並提高布線和外設布局的靈活性。為了確保MIPI互連路徑上的這些物理開關的成功設計,除帶寬之外,還必須考慮以下一些主要的開關參數:


1. 關斷隔離:為了保持有源時鍾/數據路徑的信號完整性,要求開關具備高效的關斷隔離性能。對於200mV、最大共模失配(common-mode mismatch)5mV的高速MIPI差分信號,開關路徑之間的關斷隔離應該為-30dBm或更好。


2. 差分延遲差:差分對內部信號間的延遲差(skew)(差分對內延遲差)和時鍾與數據通道差分交叉點之間的延遲差(通道間延遲差) 必需降至50 ps或更小。對於這些參數,這類開關的業界同類最佳延遲差性能目前在20 ps 到 30 ps之間。


3. 開關阻抗:在選擇模擬開關時,第三個主要考慮事項是導通阻抗(RON) 和導通電容 (CON)的阻抗特性的折衷選擇。MIPI D-PHY鏈路同時支持低功耗數據傳輸和高速數據傳輸模式。因此,開關的RON應該平衡選擇以優化混合工作模式的性能。理想情況下,這一參數應該分別針對每一個工作模式而設定。結合每一模式的最佳RON,並保持很低的開關CON對保持接收端的壓擺率(slew rate)十分重要。一般規則是,使CON 低於10 pF將有助於避免高速模式下通過開關的信號轉換時間的惡化(延長)。

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MIPI接口的模組,相較於並口具有速度快,傳輸數據量大,功耗低,抗干擾好的優點,越來越受到客戶的青睞,並在迅速增長。例如一款同時具備MIPI和並口傳輸的8M的模組,8位並口傳輸時,需要至少11根的傳輸線,高達96M的輸出時鍾,才能達到12FPS的全像素輸出;而采用MIPI接口僅需要2個通道6根傳輸線就可以達到在全像素下12FPS的幀率,且消耗電流會比並口傳輸低大概20MA。由於MIPI是采用差分信號傳輸的,所以在設計上需要按照差分設計的一般規則進行嚴格的設計,關鍵是需要實現差分阻抗的匹配,MIPI協議規定傳輸線差分阻抗值為80-125歐姆。


上圖是個典型的理想差分設計狀態,為了保證差分阻抗,線寬和線距應該根據軟件仿真進行仔細選擇;為了發揮差分線的優勢,差分線對內部應該緊密耦合,走線的形狀需要對稱,甚至過孔的位置都需要對稱擺放;差分線需要等長,以免傳輸延遲造成誤碼;另外需要注意一點,為了實現緊密的耦合,差分對中間不要走地線,PIN的定義上也最好避免把接地焊盤放置在差分對之間(指的是物理上2個相鄰的差分線)。

下面簡單介紹MIPI的通道模式和線上電平。在正常的操作模式下,數據通道處於高速模式或者控制模式。在高速模式下,通道狀態是差分的0或者1,也就是線對內P比N高時,定義為1,P比N低時,定義為0,此時典型的線上電壓為差分200MV,請注意圖像信號僅在高速模式下傳輸;在控制模式下,高電平典型幅值為1.2V,此時P和N上的信號不是差分信號而是相互獨立的,當P為1.2V,N也為1.2V時,MIPI協議定義狀態為LP11,同理,當P為1.2V,N為0V時,定義狀態為LP10,依此類推,控制模式下可以組成LP11,LP10,LP01,LP00四個不同的狀態;MIPI協議規定控制模式4個不同狀態組成的不同時序代表着將要進入或者退出高速模式等;比如LP11-LP01-LP00序列后,進入高速模式。下圖為線上電平的圖示。

 


 

 


 


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