[Linux 基础] -- MIPI 介绍(CSI DSI 接口)

MIPI(Mobile Industry Processor Interface)是2003年由 ARM,Nokia,ST,TI 等公司成立的一个联盟,目的是把手机内部的接口如摄像头、显示屏接口、射频接口DigRF、麦克风/喇叭接口SLIMbus等。统一接口标准的好处是手机厂商根据需要可以从市面上灵活选择不同的芯片和模组,更改设计和功能时更加快捷方便。上图时按照 MIPI 的规划下一代只能手机的内部架构。

MIPI是一个比较新的标准,其规范也在不断修改和改进,目前比较成熟的接口应用有 DSI(显示接口)和 CSI(摄像头接口)。CSI/DSI 分别是指其承载的是针对 Camera 或 Display 应用,都有复杂的协议结构。以 DSI 为例,其协议层结构如下:

CSI/DSI 的物理层(Phy Layer) 由专门的 WorkGroup 负责制定,其目前的标准是 D-PHY。D-PHY 采用 1 对源同步的差分时钟和 1~4 对差分数据线来进行数据传输。数据传输采用 DDR 方式,即在时钟的上下边沿都有数传输。

D-PHY 的物理层支持 HS(High Speed)和 LP(Low Power)两种工作模式。HS 模式下采用低压差分信号,功耗较大,但是可以传输很高的数据速率(数据速率为 80~1Gbps);LP 模式下采用单端信号,数据速率很低(< 10Mbps),但是相应的功耗也很低。两种模式的结合保证了 MIPI 总线在需要传输大量数据(如图像)时可以告诉传输,而在不需要打数据量传输时又能够减少功耗。

CSI 接口

CSI-2 是一个单或双向差分串行界面,包含时钟和数据信号。CSI-2 的层次结构:CSI-2 由应用层、协议层、物理层组成。

协议层包含三层:

  1. 像素 / 字节打包 / 解包层;
  2. .LPP (Low Level Protocol) 层;
  3. .LANE 管理层;

物理层规范了传输介质、电气特性、IO电路和同步机制,物理层遵守 MIPI Alliance Standard for D-PHY,D-PHY 为 MIPI 各个工作组共用标准;所有的 CSI-2 接收器和发射器必须支持连续的时钟,可以选择支持不连续时钟;连续时钟模式时,数据包之间时钟线保持 HS 模式,非连续时钟模式时,数据包之间时钟线保持 LP11 状态。

DSI 接口

国际移动行业处理器(MIPI)联盟日前正式发布了针对移动电话的显示器穿行接口规范(Display Serial Interface Specification,DSI)。DSI 基于 MIPI 的高速、低功耗可扩展串行互联的 D-PHY物理层规范。基于 SLVS 的物理层支持高达 1Gbps 的数据速率,同时产生极小的噪声。

基于核心 D-PHY 技术,DSI 增加了功能以满足移动设备显示子系统的需要,包括低功率模式、双向通信、16、18 和 24 位像素的本国语言支持,并具备单一接口驱动 4 块显示屏的能力,以及对缓冲和非缓冲面板的支持。

串行接口一般采用差分结构,利用几百 mV 的差分信号,在收发端之间传送数据。串行比并行相比:更节省 PCB 板的布线面积,增强空间利用率;差分信号增强了自身的 EMI 抗干扰能力,同时减少了对其他信号的干扰;抵的电压摆幅可以做到更高的速度,更小的功耗。

基带和显示器/相机模块对 MIPI 显示器串行接口(Display Serial Interface, DSI)和相机串行接口(Camera Serial Interface, CSI-2)协议的广泛采纳,正是这种增长的主要推动力。DSI 和 CSI-2 是分别针对显示器和相机要求的逻辑层 (logical-level) 协议,它们通过物理互连对主机与外设之间的数据进行管理、差错和同通信。MIPI D-PHY 规定了连接处理器和外色的物理层及电器特性,这些 MIPI 接口为服务移动设备市场而专门设计。

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