MIPI(移动行业处理器接口)是MobileIndustryProcessorInterface的缩写。MIPI(移动行业处理器接口)是MIPI联盟发起的为移动应用处理器制定的开放标准。

MIPI是专门在高速(数据传输)模式下采用低振幅信号摆幅,针对功率敏感型应用而量身定做的。

MIPI联盟定义了一套接口标准,把移动设备内部的接口如摄像头、显示屏、基带、射频接口等标准化,从而增加设计灵活性,同时降低成本、设计复杂度、功耗和EMI。

由于MIPI是采用差分信号传输的,所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进行严格的设计,关键是需要实现差分阻抗的匹配,MIPI协议规定传输线差分阻抗值为80-125欧姆。

MIPI接口

图源:互联网

MIPI主要开关参数

1.关断隔离:为了保持有源时钟/数据路径的信号完整性,要求开关具备高效的关断隔离性能。对于200mV、最大共模失配(common-modemismatch)5mV的高速MIPI差分信号,开关路径之间的关断隔离应该为-30dBm或更好。

2.差分延迟差:差分对内部信号间的延迟差(skew)(差分对内延迟差)和时钟与数据通道差分交叉点之间的延迟差(通道间延迟差)必需降至50ps或更小。对于这些参数,这类开关的业界同类最佳延迟差性能目前在20ps到30ps之间。

3.开关阻抗:在选择模拟开关时,第三个主要考虑事项是导通阻抗(RON)和导通电容(CON)的阻抗特性的折衷选择。MIPID-PHY链路同时支持低功耗数据传输和高速数据传输模式。因此,开关的RON应该平衡选择以优化混合工作模式的性能。理想情况下,这一参数应该分别针对每一个工作模式而设定。结合每一模式的最佳RON,并保持很低的开关CON对保持接收端的压摆率(slewrate)十分重要。一般规则是,使CON低于10pF将有助于避免高速模式下通过开关的信号转换时间的恶化(延长)。

MIPI接口优点

MIPI接口的模组,相较于并口具有速度快,传输数据量大,功耗低,抗干扰好的优点,越来越受到客户的青睐,并在迅速增长。例如一款同时具备MIPI和并口传输的8M的模组,8位并口传输时,需要至少11根的传输线,高达96M的输出时钟,才能达到12FPS的全像素输出;而采用MIPI接口仅需要2个通道6根传输线就可以达到在全像素下12FPS的帧率,且消耗电流会比并口传输低大概20MA。由于MIPI是采用差分信号传输的,所以在设计上需要按照差分设计的一般规则进行严格的设计,关键是需要实现差分阻抗的匹配,MIPI协议规定传输线差分阻抗值为80-125欧姆。

为了保证差分阻抗,线宽和线距应该根据软件仿真进行仔细选择;为了发挥差分线的优势,差分线对内部应该紧密耦合,走线的形状需要对称,甚至过孔的位置都需要对称摆放;差分线需要等长,以免传输延迟造成误码;另外需要注意一点,为了实现紧密的耦合,差分对中间不要走地线,PIN的定义上也最好避免把接地焊盘放置在差分对之间(指的是物理上2个相邻的差分线)。

MIPI的通道模式和线上电平

在正常的操作模式下,数据通道处于高速模式或者控制模式。在高速模式下,通道状态是差分的0或者1,也就是线对内P比N高时,定义为1,P比N低时,定义为0,此时典型的线上电压为差分200MV,请注意图像信号仅在高速模式下传输;在控制模式下,高电平典型幅值为1.2V,此时P和N上的信号不是差分信号而是相互独立的,当P为1.2V,N也为1.2V时,MIPI协议定义状态为LP11,同理,当P为1.2V,N为0V时,定义状态为LP10,依此类推,控制模式下可以组成LP11,LP10,LP01,LP00四个不同的状态;MIPI协议规定控制模式4个不同状态组成的不同时序代表着将要进入或者退出高速模式等;比如LP11-LP01-LP00序列后,进入高速模式。

MIPI-DSI 三种 Video Mode 理解

D- PHY的物理层支持HS(High Speed)和LP(Low Power)两种工作模式

HS模式:低压查分信号 功耗大 高速率(80M -1Gbps) 信号幅值(100mv-300mv)
LP模式:单端信号 功耗小,速率低(< 10Mbps) 信号幅值(0-1.2V)

在高速模式下,通道状态是差分的0或1,定义P比N高时定义为1,P比N低时定义为0,此时线上典型电压为差分200mv

在LP模式下,只用lane0传输数据和时钟,双向数据传输。

链路层的模式分为:Command模式和 Video模式 。

链路层选择Command模式时,物理层可以为HS模式,也可以为LP模式;

链路层选择Video模式时,物理层只能选择HS模式。

Video模式时,物理层只能选择HS模式。

MIPI联盟的MIPIDSI规范

  1、名词解释

  •DCS(DisplayCommandSet):DCS是一个标准化的命令集,用于命令模式的显示模组。

  •DSI,CSI(DisplaySerialInterface,CameraSerialInterface

  •DSI定义了一个位于处理器和显示模组之间的高速串行接口。

  •CSI定义了一个位于处理器和摄像模组之间的高速串行接口。

  •D-PHY:提供DSI和CSI的物理层定义

  2、DSI分层结构

  DSI分四层,对应D-PHY、DSI、DCS规范、分层结构图如下:

  •PHY定义了传输媒介,输入/输出电路和和时钟和信号机制。

  •LaneManagement层:发送和收集数据流到每条lane。

  •LowLevelProtocol层:定义了如何组帧和解析以及错误检测等。

  •ApplicaTIon层:描述高层编码和解析数据流。

  3、Command和Video模式

  •DSI兼容的外设支持Command或Video操作模式,用哪个模式由外设的构架决定

  •Command模式是指采用发送命令和数据到具有显示缓存的控制器。主机通过命令间接的控制外设。Command模式采用双向接口

  •Video模式是指从主机传输到外设采用时实象素流。这种模式只能以高速传输。为减少复杂性和节约成本,只采用Video模式的系统可能只有一个单向数据路径