MIPI多媒體接口


 MIPI多媒體接口

2021年9月底,MIPI聯盟舉辦了DevCon會議。會議上有幾場精彩的演講。其中一個項目名為“AI邊緣設備的MIPI CSI-2/MIPI D-PHY解決方案”,作者是Mixel的Ashraf Takla。看到每天大量關於應用程序走向邊緣的技術新聞,人們可能會認為幾乎每個應用程序都走向了邊緣。Ashraf做了一項工作,確定了雲和邊緣處理如何互補,以及為什么適當的分區對實現最優系統性能很重要。他還解釋了為什么MIPI接口非常適合AI邊緣設備。以下是Mixel在MIPI DevCon上介紹的內容:

雖然理論上一切都可以在邊緣或雲中處理,但某些功能需求驅動着邊緣和雲處理決策。其中包括:

Ÿ  要求有利於邊緣處理決策;

Ÿ  低延遲,以便實時或接近實時地做出決策;

Ÿ  減少虛假通知,提高電池壽命;邊緣處理也需要更少的帶寬,從而可以節省更多的電力;

Ÿ  安全和隱私;通過最小化/消除將原始數據傳輸到雲進行處理來減少安全漏洞的機會;

Ÿ  由於寬帶/移動連接不可用,需要本地處理;

Ÿ  通過減少帶寬使用來最小化連接成本,即使連接可用;

Ÿ  有利於雲處理決策的需求;

Ÿ  Edge沒有高容量的計算性能;對於復雜的機器學習和建模至關重要;

Ÿ  大存儲容量;

Ÿ  能夠以增量成本擴展存儲和計算資源;

Ÿ  數據中心數據的高安全性(但在數據傳輸過程中存在風險);

Ÿ  易於維護和升級硬件;

下面是一個功能需求對比表,Mixel將邊緣和雲計算放在了一起比較。

 

 

 MIPI

在電子世界中,接口比比皆是。無論是系統之間還是芯片之間的接口,它們都是基於標准的。標准確保兼容性和互操作性。其中一個被廣泛采用的接口是MIPI。最初,它的開發是為了標准化手機行業的接口。MIPI不僅擊敗了其他競爭標准,還擴展了它的用例。它被用於比最初開發時更多的應用程序中。這就是MIPI的全稱不再被使用的原因。

為什么MIPI對AI邊緣設備有吸引力

雖然MIPI已經是受歡迎的接口之一,但由於人工智能(AI)驅動的市場激增,MIPI的需求正在迅速增長。無論是物聯網應用還是汽車應用,它們都使用大量傳感器來收集數據,以做出基於人工智能的決策。這些數據需要被處理,以便在現場做出實時決策。由於這種低延遲需求,基於雲數據中心的處理正在讓位於人工智能邊緣處理。

許多AI邊緣應用程序具有非常低的功耗和嚴格的電磁干擾要求。同時,它們也有合理的帶寬需求。MIPI能夠滿足所有這三個需求。這擴展了MIPI設備的范圍,許多設備是電池供電的,並且可以隨身攜帶。

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。

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。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。

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為1.2V時,定義狀態為LP11,

當P為1.2V,N為0V時,  定義狀態為LP10,

當P為0V,N為1.2V時,  定義狀態為LP01,

當P為0V,N為0V時,     定義狀態為LP00,

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;

    • Escape mode request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00) 逃逸模式請求

    • High-Speed mode request (LP-11→LP-01→LP-00)  高速模式請求

    • Turnaround request (LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00) 周轉請求

  •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

下圖為線上電平的圖示。

 

 

  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)

 

 

 

 

 

 

  

 

參考鏈接:

https://www.sohu.com/a/504611589_505795

http://blog.sina.com.cn/s/blog_482dc6170102yyrk.html


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