mipi协议中文详解

MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface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。 已经完成和正在计划中的规范如下：

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。 • Lane Management层：发送和收集数据流到每条lane。 • Low Level Protocol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。 这里写图片描述

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

1、 D-PHY 描述了一同步、高速、低功耗、低代价的PHY。 • 一个 PHY配置包括 • 一个时钟lane • 一个或多个数据lane

两个Lane的 PHY配置如下图 这里写图片描述 • 三个主要的lane的类型 • 单向时钟Lane • 单向数据Lane • 双向数据Lane • D-PHY的传输模式 • 低功耗（Low-Power）信号模式（用于控制）：10MHz (max) • 高速（High-Speed）信号模式（用于高速数据传输）：80Mbps ~ 1Gbps/Lane • D-PHY低层协议规定最小数据单位是一个字节 • 发送数据时必须低位在前，高位在后. • D-PHY适用于移动应用 • DSI：显示串行接口 • 一个时钟lane，一个或多个数据lane • CSI：摄像串行接口

2、Lane模块 • PHY由D-PHY(Lane模块)组成 • D-PHY可能包含： • 低功耗发送器（LP-TX） • 低功耗接收器（LP-RX） • 高速发送器（HS-TX） • 高速接收器（HS-RX） • 低功耗竞争检测器（LP-CD） • 三个主要lane类型 • 单向时钟Lane • Master：HS-TX, LP-TX • Slave：HS-RX, LP-RX • 单向数据Lane • Master：HS-TX, LP-TX • Slave：HS-RX, LP-RX • 双向数据Lane • Master, Slave：HS-TX, LP-TX, HS-RX, LP-RX, LP-CD

3、Lane状态和电压 • Lane状态 • LP-00, LP-01, LP-10, LP-11 (单端) • HS-0, HS-1 (差分) • Lane电压（典型） • LP：0-1.2V • HS：100-300mV (200mV)

4、操作模式 • 数据Lane的三种操作模式 • Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode •从控制模式的停止状态开始的可能事件有： • 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Escape mode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 使用Spaced-One-Hot Encoding •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 • 高速数据传输 •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 • 各模操作式下的传输过程 •进入Escape模式的过程 ：LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00→Entry Code → LPD (10MHz) •退出Escape模式的过程：LP-10→LP-11 •进入高速模式的过程：LP-11→LP-01→LP-00→SoT(00011101) → HSD (80Mbps ~ 1Gbps) •退出高速模式的过程：EoT→LP-11 •控制模式 – BTA 传输过程：LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00 •控制模式 – BTA 接收过程：LP-00→LP-10→LP-11 • 状态转换关系图

1、DSI是一种Lane可扩展的接口，1个时钟Lane/1-4个数据Lane • DSI兼容的外设支持1个或2个基本的操作模式： • Command Mode（类似于MPU接口） • Video Mode（类似于RGB接口）- 必须用高速模式传输数据，支持3种格式的数据传输  • Non-Burst 同步脉冲模式  • Non-Burst 同步事件模式  • Burst模式 • 传输模式： • 高速信号模式（High-Speed signaling mode） • 低功耗信号模式（Low-Power signaling mode） – 只使用数据lane 0（时钟是由DP，DN异或而来）。 • 帧类型 • 短帧：4 bytes (固定) • 长帧：6~65541 bytes (可变) • 两个数据Lane高速传输示例 这里写图片描述

2、短帧结构 • 帧头部（4个字节） • 数据标识(DI) 1个字节 • 帧数据- 2个字节 （长度固定为2个字节） • 错误检测(ECC) 1个字节 • 帧大小 • 长度固定为4个字节

3、长帧结构 • 帧头部（4个字节） • 数据标识(DI) 1个字节 • 数据计数- 2个字节 （数据填充的个数） • 错误检测(ECC) 1个字节 •数据填充(0~65535 字节) • 长度=WC*字节 • 帧尾：校验和（2个字节） • 帧大小： • 4 + (0~65535) + 2 = 6 ~ 65541 字节

4、帧数据类型 这里写图片描述

1、MIPI DSI在Low Power模式下的信号测量图 2、MIPI的D-PHY和DSI的传输方式和操作模式 • D-PHY和DSI的传输模式 • 低功耗（Low-Power）信号模式（用于控制）：10MHz (max) • 高速（High-Speed）信号模式（用于高速数据传输）：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（类似于MPU接口） • Video Mode（类似于RGB接口）- 必须用高速模式传输数据 3、小结论 • 传输模式和操作模式是不同的概念 • Video Mode操作模式下必须使用High-Speed的传输模式 • Command Mode操作模式并没有规定使用High-Speed或Low Power的传输模式，或者说 • 即使外部LCD模组为Video Mode，但通常在LCD模组初始化时还是使用Command Mode模式来读写寄存器，因为在低速下数据不容易出错并且容易测量。 • Video Mode当然也可以用High-Speed的方式来发送指令，Command Mode操作模式也可以使用High-Speed，只是没有必要这么做。