1. MIPI CSI2簡介
MIPI聯盟是一個開放的會員制組織。2003年7月，由美國德州儀器（TI）、意法半導體（ST）、英國ARM和芬蘭諾基亞（Nokia）4家公司共同成立。MIPI聯盟旨在推進移動應用處理器接口的標准化 。MIPI聯盟下面有不同的WorkGroup，分別定義了一系列的手機內部接口標准，比如攝像頭接口CSI、顯示接口DSI、射頻接口DigRF、麥克風/喇叭接口SLIMbus等。
CSI（Camera Serial Interface）是由MIPI聯盟下Camera工作組指定的接口標准。CSI-2是MIPI CSI第二版，主要由應用層、協議層、物理層組成，最大支持4通道數據傳輸、單線傳輸速度高達1Gb/s。
2. MIPI CSI2的分層結構
MIPI CSI2的分層方法有好幾種，根據MIPI聯盟的規范，CSI2可分為5層，分別為：應用層、組包/解包層、底層協議層（Low Level Protocol）、通道管理層和物理層。
為了更清晰的描述協議結構中所述的名詞，列表對其做了詳細的闡述具體如表 2-1 所示。
表 2-1協議結構名詞解釋
| 名稱 | 解釋 |
|---|---|
| 應用層 | 即是處理原始圖像數據的各種算法模塊 |
| 組包/解包層 | 負責將數據按照一定的次序，切割成 8 比特數據。 |
| 底層協議層 | 為新生成的數據加上包頭包尾，形成符合協議要求的數據流。 |
| 通道管理層 | 將生成的數據流按照一定次序和要求，進行讀寫管理，輸出數據流。 |
| 物理層 | 生成 MIPI 最后的信號波形。 |
| 像素數據 | 經過圖像模塊處理過的數據流，或者原始圖像的數據路。 |
| 傳輸數據 | 經過MIPI模塊切割或者加上包頭包尾的數據。 |
| 控制信號 | 模塊間的控制數據流 |
| 發送端 | 包括了 MIPI 數字部分，轉接板等實現MIPI 信源傳輸的部分。 |
| 接收端 | 包括了轉接板和商用接收端模塊，負責解析收到的 MIPI 信源。 |
詳細的來說，鏈路的工作順序如下：
首先原始的圖像數據會在應用層做相應的圖像處理，包括白平衡、噪聲去除、色彩還原等。
處理過后的數據進入組包層做數據分割和重組，再傳給協議層。協議層根據數據類型產生包頭，根據數據內容產生構成包尾的校驗序列，之后將包頭、數據本身、包尾組合起來發送給通道管理模塊。
通道管理模塊按照通道的選通情況，合理分配數據到每個通道，之后數據經過數模轉換進入物理層傳輸，接收端在收到物理層的數據后，再按照之前的逆序解包出原始的圖像數據。
3 MIPI CSI2的物理連接
除地線外，MIPI CSI2一般會有1對I2C通信引腳，1對MIPI差分時鍾引腳和1~4對MIPI差分數據信號引腳，如圖3-1所示。
圖中涉及到的名詞如表3-1所示：
表3-1 CSI2涉及到的各個引腳解釋
| 名稱 | 解釋 |
|---|---|
| DATA 1+ / DATA 1- MIPI | 協議組包生成的差分模擬數據信號第二組 |
| DATA 2+ / DATA 2- MIPI | 協議組包生成的差分模擬數據信號第一組 |
| CLOCK+ / CLOCK- MIPI | 協議組包生成的差分模擬時鍾信號 |
| SDA I2C | 數據信號線 |
| SCL I2C | 時鍾信號線 |
在典型的應用中發送端在完成對圖像的各種處理后，按照協議對數據進行打包，然后通過差分信號線向接收端傳輸信號，差分信號線一般有一對時鍾差分線和多對數據差分線，數據差分信號線的數量與需要傳輸的數據量的要求有關，數據量越大多對數據線能更容易滿足鏈路的需求。一般情況下兩百萬到五百萬像素的手機使用兩對差分數據線，即兩個數據通道。而當攝像頭像素進一步提高到八百萬甚至一千三百萬時一般會使用四個數據通道，即四對差分數據線。
與外部進行控制信號交互時，采用的是 I2C 接口，在 MIPI 的發送端使用的是 I2C 從端的 IP，MIPI CSI-2 接口的控制寄存器連接 I2C 的從端，這樣外部接收裝置可以通過 I2C 去配置 MIPI 發送端的內部寄存器，以此改變 MIPI CSI-2 接口內部狀態機的持續時間和最后輸出數據時的通道數，又或者在調試過程中讀出這些寄存器，去做相應的檢查，以判斷發送端的工作狀態，再通過接收端的現象來分析發送端是否工作在正常的狀態。
4. MIPI CSI2的工作模式
D-PHY有兩種傳輸模式：
(1) HS 高速傳輸模式，用於傳輸突發數據，同步傳輸，信號為差分信號，電平范圍為100mv-300mv，傳輸速度范圍是80-1000Mbps。在該模式下傳輸時，當差分線正端收到 1.2V 信號，負端收到 0V信號時，這時接收端識別為 1。反之為0。
(2) LP 低功耗模式，用於傳輸控制指令，異步傳輸，信號線為單端，電平范圍是0-1.2v，沒有用時鍾線，時鍾是通過兩個數據線異或而來的，速度只有10Mbps。在該模式下傳輸時，當正端接收到300m V，負端接收到100m V 時接收端識別為1.反之則識別為0.
5. MIPI CSI2的數據包格式
MIPI CSI2是一個面向字節的，基於包的協議；它支持任意大小的數據通過短包和長包格式傳輸。各個包之間由EOT-LPS-SOT序列隔開，如圖5-1所示。
LLP包有兩種：長包和短包。每個包的傳輸以SoT（start of transmission）開始，EoT（end of transmission）結束，中間間隙是LPS（Low Power State低功耗狀態）。
5.1 MIPI CSI2的長包格式
MIPI CSI2的長包主要有包頭、數據包和包尾三部分構成。而包頭又可細分為：數據標識（data identifier）、數據包大小（word count）和錯誤校驗碼（ECC）構成。如圖5-2所示。
其中，數據標識大小為1字節，包含虛擬數據通道號[7:6]和數據類型[5:0]。
- 數據包大小為2字節，其內容為傳送數據的長度，以“字”為單位。
- 錯誤校驗碼大小為1字節，負責對數據包的傳輸錯誤進行檢查及糾錯。
- 數據包可以傳送數據的大小為0~65535字節。
- 包尾大小為2字節，是數據負荷的檢查和。
5.2 MIPI CSI2的短包格式
與長包相比，短包沒有數據包和包尾。數據標識DI中的數據類型在0x00到0x0F之間。WC字段是短包的數據域，這個數據可由用戶定義。ECC是校驗碼，能對1bit錯誤進行糾錯，2bit錯誤進行檢查，如圖5-3所示。
