MIPI接口视频的基本原理-视频接口的- MIPI接口(五) ) )。
视频的基本原理-视频接口的- MIPI接口(五) )。
我已经简单介绍了MIPICSI和DSI的基本概念，下面介绍CSI和DSI的物理层(Phy Layer )。
MIPI CSI/DSI的物理层由专用WorkGroup制定，当前标准为D-PHY。 D-PHY使用一对源极同步的差动时钟和1~4对差动数据线进行数据传输。 数据传输采用DDR方式。 这意味着在时钟的上下沿有数据传输。
D-PHY是通过MIPI CSI-2和DSI APP将图像传感器和显示器连接到手机和嵌入式APP应用的SoC的物理层。 这些实际上是使用DSI协议的APP处理器和显示器，或使用CSI-2协议的照相机和图像传感器之间的标准接口。 MIPI协议经过设计和优化，可满足图像传感器和显示APP的功能要求，同时将成本和功耗降至最低。 D-PHY经济地实现了高速和低速的数据流，它通过物理层-协议接口(PPI )连接实现了协议层的连接。
如上图所示，CSI-2是用于移动APP的高性能串行互连总线，它将相机传感器连接到数字图像模块(如主处理器和图像处理器)。 CSI-2使用MIPI D-PHY作为物理层和高速差分接口，通常包括多个数据通道(典型地为1、2、4或8个通道)和一个普通差分时钟通道。 出于配置目的，基于I2C的边带摄像机控制接口(CCI )用于连接控制主机和摄像机之间的信号。 CSI-2协议支持APP应用处理器、相机传感器和网桥APP所需的主机和设备接口。
D-PHY描述了同步、高速、低功耗、低成本的PHY，包括一个时钟lane和一个或多个数据lanes。 在D-PHY低层协议中，规定了最小数据单位是1字节，在发送数据时，必须是低位在前，高位在后。
D-PHY支持三种不同类型的数据通道：单向时钟通道、单向数据通道和双向数据通道。 D-PHY物理层支持两种操作模式：高速(hs )和低功耗(LP )。 HS模式采用低压差分信号，功耗大，但可以传输高数据率(数据率为80M~1Gbps )，支持100 mv~300 mv的电压范围； LP模式采用单端信号，数据率较低(10Mbps )，但相应地耗电量也较低，支持0V至1.2V的信号电平。 这两种模式的组合可以在需要传输大量数据(如图像)时快速传输MIPI总线，而在不需要传输大数据时降低功耗。 下图为HS模式和LP模式下的信号电平示意图。
下图是用示波器捕捉到的MIPI信号，可以清楚地看到HS和LP的信号。
发送侧和接收侧的信号直流(DC )指标可以参考MIPI标准。
高速(HS )模式下的低压差分信号对应于100mV到300mV的电压范围、100欧姆的差分阻抗，基本的驱动接收电路如下。
在低功耗(LP )模式下，它是单端信号，对应于0V至1.2V的信号电平，Dp和Dn可以形成两个独立的单端信号链路。
下图是两个数据通道的物理层D-PHY配置。 其中，PPI是物理层接口协议，而APPI是抽象物理层接口协议。
两个数据通道的数据传输例程如下。
的标准数据信道模块的结构如下
如上所述，D-PHY通常是低功耗发射机(LP-TX )、低功耗接收机(LP-RX )、高速发射机(HS-TX )、高速接收机(HS-RX )、低功耗竞争检测器(LP-CD ) ) 三种主要的lane类型分别对应如下：
单向时钟Lane
大师： LP-TX，LP-TX
• Slave:HS-RX，LP-RX
单向数据Lane
大师： LP-TX，LP-TX
• Slave:HS-RX，LP-RX
双向数据线
主控，Slave:HS-TX、LP-TX、HS-RX、LP-RX、LP-CD
让我们简单分析一下数据线上的流程。 一般来说，数据线有三种工作模式：快速模式、快速(burst )模式和控制模式。
简要介绍MIPI的通道模式和在线等级。 在正常操作模式下，数据通道处于高速或控制模式。 在高速模式下，通道状态被定义为差值0或1，即在线p高于n时定义为1，p低于n时定义为0。 此时，典型的在线电压为差分200MV。 请注意，图像信号只能在高速模式下传输； 在控制模式中，高电平典型的振幅为1.2V，在该情况下，p和n上的信号不是差分信号而是相互独立的，在p为1.2V，n也为1.2V的情况下，MIPI协议定义状态为LP11，同样，p为1.2V，n 可以在控制模式下配置LP11和LP11的MIPI协议表示由限定控制模式的四个不同状态组成的不同定时是进入还是退出高速模式； 例如LP11-LP01-LP00序列后，进入高速模式。 下图为在线级别图标。
根据以上定义，可能从控制模式的停止状态开始的事件具有以下时序序列：
escapemoderequest (LP-11LP-10LP-00l
P-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是数据Lane在LP状态下的一种特殊操作，在这种模式下，可以进入一些额外的功能：LPDT,ULPS, Trigger；数据Lane进入Escapemode模式通过LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00。一旦进入Escape mode模式，发送端必须发送1个8-bit的命令来响应请求的动作。Escape mode的简单时序图：
发送高速串行数据的行为称为高速数据传输或触发（burst），全部Lanes门同步开始，结束的时间可能不同；时钟应该处于高速模式。
High-Speed (Burst) mode的时序图：LP to HS
Turnaround request的时序：
在MIPI的定义里，HS操作模式用在串行高速数据传输，LP操作模式用在低速(或低功率)数据传输。如果主控制端和从属控制端任何一方没有数据需要传送，D-PHY便进入最省电模式，称为ULPS，代表超低功耗状态。当双方恢复通信，则从ULPS过渡到LP操作模式，然后转移到HS操作模式以达到高速传输的要求。整个转换过程由主控制端来主导，从属控制端的D-PHY和控制器随之做相应的反应。这样的操作使得MIPI的D-PHY和控制器的省电能力远远地超出了以传统SerDes为基础的设计。超低功耗状态（Ultra-Low Power State），这个状态下，lines处于空状态 (LP-00)，时钟Lane的超低功耗状态，时钟Lane通过LP-11→LP-10→LP-00进入ULPS状态。通过LP-10 → TWAKEUP →LP-11退出这种状态，最小TWAKEUP时间为1ms。
总结一下，D-PHY物理层Deep操作模式如下图所示：
关于视频接口的基础知识，可以参考前文：
“视频基本原理 -视频接口综述”，
“视频基本原理 -视频接口之- CVBS接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- S-Video 接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- 模拟分量接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- VGA接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- SCART接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- SDI接口（一）”，
“视频基本原理 -视频接口之- DVI接口（一）”，
“视频基本原理 -视频接口之- HDMI接口（一）”，
“视频基本原理 -视频接口之- DP接口（一）”，
“视频基本原理 -视频接口之- MHL接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- FP-LINK接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- LVDS接口”，
“视频基本原理 -视频接口之- MIPI接口(一）”，
“视频基本原理 -视频接口之- MIPI接口(二）”，
“视频基本原理 -视频接口之- MIPI接口(三）”，
“视频基本原理 -视频接口之- MIPI接口(四）”。