MIPI DSI協議介紹【轉】

轉自：https://blog.csdn.net/longxiaowu/article/details/24410021

原文地址：http://blog.csdn.net/qq160816/article/details/19555957

 

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：

 

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。

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

• 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

 

 

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

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

 具體代碼在drivers/video/msm/Mipi_dsi.h中

 

1.  
   /* dcs read/write */
2.  
   #define DTYPE_DCS_WRITE 0x05 /* short write, 0 parameter */
3.  
   #define DTYPE_DCS_WRITE1 0x15 /* short write, 1 parameter */
4.  
   #define DTYPE_DCS_READ 0x06 /* read */
5.  
   #define DTYPE_DCS_LWRITE 0x39 /* long write */
6.  
    
7.  
   /* generic read/write */
8.  
   #define DTYPE_GEN_WRITE 0x03 /* short write, 0 parameter */
9.  
   #define DTYPE_GEN_WRITE1 0x13 /* short write, 1 parameter */
10.  
    #define DTYPE_GEN_WRITE2 0x23 /* short write, 2 parameter */
11.  
    #define DTYPE_GEN_LWRITE 0x29 /* long write */
12.  
    #define DTYPE_GEN_READ 0x04 /* long read, 0 parameter */
13.  
    #define DTYPE_GEN_READ1 0x14 /* long read, 1 parameter */
14.  
    #define DTYPE_GEN_READ2 0x24 /* long read, 2 parameter */
15.  
     
16.  
    #define DTYPE_TEAR_ON 0x35 /* set tear on */
17.  
    #define DTYPE_MAX_PKTSIZE 0x37 /* set max packet size */
18.  
    #define DTYPE_NULL_PKT 0x09 /* null packet, no data */
19.  
    #define DTYPE_BLANK_PKT 0x19 /* blankiing packet, no data */
20.  
     
21.  
    #define DTYPE_CM_ON 0x02 /* color mode off */
22.  
    #define DTYPE_CM_OFF 0x12 /* color mode on */
23.  
    #define DTYPE_PERIPHERAL_OFF 0x22
24.  
    #define DTYPE_PERIPHERAL_ON 0x32
25.  
     
26.  
    /*
27.  
    * dcs response
28.  
    */
29.  
    #define DTYPE_ACK_ERR_RESP 0x02
30.  
    #define DTYPE_EOT_RESP 0x08 /* end of tx */
31.  
    #define DTYPE_GEN_READ1_RESP 0x11 /* 1 parameter, short */
32.  
    #define DTYPE_GEN_READ2_RESP 0x12 /* 2 parameter, short */
33.  
    #define DTYPE_GEN_LREAD_RESP 0x1a
34.  
    #define DTYPE_DCS_LREAD_RESP 0x1c
35.  
    #define DTYPE_DCS_READ1_RESP 0x21 /* 1 parameter, short */
36.  
    #define DTYPE_DCS_READ2_RESP 0x22 /* 2 parameter, short */

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