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MIPI DSI協議介紹

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ID:104287 發表于 2016-1-31 03:52 | 只看該作者 回帖獎勵 |倒序瀏覽 |閱讀模式
一、MIPI
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準。
已經完成和正在計劃中的規范如下:

二、MIPI聯盟的MIPI DSI規范
1、名詞解釋
• DCS (DisplayCommandSet):DCS是一個標準化的命令集,用于命令模式的顯示模組。
• DSI, CSI (DisplaySerialInterface, CameraSerialInterface
  • DSI 定義了一個位于處理器和顯示模組之間的高速串行接口。
  • CSI 定義了一個位于處理器和攝像模組之間的高速串行接口。
• D-PHY:提供DSI和CSI的物理層定義
2、DSI分層結構
DSI分四層,對應D-PHY、DSI、DCS規范、分層結構圖如下:
• PHY 定義了傳輸媒介,輸入/輸出電路和和時鐘和信號機制。
• Lane Management層:發送和收集數據流到每條lane。
• Low Level Protocol層:定義了如何組幀和解析以及錯誤檢測等。
• Application層:描述高層編碼和解析數據流。
3、Command和Video模式
• DSI兼容的外設支持Command或Video操作模式,用哪個模式由外設的構架決定
• Command模式是指采用發送命令和數據到具有顯示緩存的控制器。主機通過命令間接的控制外設。Command模式采用雙向接口
• Video模式是指從主機傳輸到外設采用時實象素流。這種模式只能以高速傳輸。為減少復雜性和節約成本,只采用Video模式的系統可能只有一個單向數據路徑

三、D-PHY介紹
1、 D-PHY 描述了一同步、高速、低功耗、低代價的PHY。
• 一個 PHY配置包括
  •  一個時鐘lane
  •  一個或多個數據lane
• 兩個Lane的 PHY配置如下圖

• 三個主要的lane的類型
  • 單向時鐘Lane
  • 單向數據Lane
  • 雙向數據Lane
• D-PHY的傳輸模式
  • 低功耗(Low-Power)信號模式(用于控制):10MHz (max)
  • 高速(High-Speed)信號模式(用于高速數據傳輸):80Mbps ~ 1Gbps/Lane
• D-PHY低層協議規定最小數據單位是一個字節
  • 發送數據時必須低位在前,高位在后.
• D-PHY適用于移動應用
  • DSI:顯示串行接口
     • 一個時鐘lane,一個或多個數據lane
  • CSI:攝像串行接口
2、Lane模塊
PHY由D-PHY(Lane模塊)組成
• D-PHY可能包含:
  • 低功耗發送器(LP-TX)
  • 低功耗接收器(LP-RX)
  • 高速發送器(HS-TX)  
  • 高速接收器(HS-RX)
  • 低功耗競爭檢測器(LP-CD)
• 三個主要lane類型
  • 單向時鐘Lane
    • Master:HS-TX, LP-TX
    • Slave:HS-RX, LP-RX
  • 單向數據Lane
    • Master:HS-TX, LP-TX
    • Slave:HS-RX, LP-RX

  • 雙向數據Lane

    • Master, Slave:HS-TX, LP-TX, HS-RX, LP-RX, LP-CD
3、Lane狀態和電壓
  • 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)
4、操作模式

  • 數據Lane的三種操作模式
    • Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode
  •從控制模式的停止狀態開始的可能事件有:
    • 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是數據Lane在LP狀態下的一種特殊操作
    •在這種模式下,可以進入一些額外的功能:LPDT, ULPS, Trigger
    •數據Lane進入Escape mode模式通過LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00
    •一旦進入Escape mode模式,發送端必須發送1個8-bit的命令來響應請求的動作
    • Escape mode 使用Spaced-One-Hot Encoding
  •超低功耗狀態(Ultra-Low Power State)
    •這個狀態下,lines處于空狀態 (LP-00)
  • 時鐘Lane的超低功耗狀態
    •時鐘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
  • 高速數據傳輸
    •發送高速串行數據的行為稱為高速數據傳輸或觸發(burst)
    •全部Lanes門同步開始,結束的時間可能不同。
    •時鐘應該處于高速模式
  • 各模操作式下的傳輸過程
    •進入Escape模式的過程 :LP-11→LP-10→LP-00→LP-01→LP-00→Entry Code → LPD (10MHz)
    •退出Escape模式的過程:LP-10→LP-11
    •進入高速模式的過程:LP-11→LP-01→LP-00→SoT(00011101) → HSD (80Mbps ~ 1Gbps)
    •退出高速模式的過程:EoT→LP-11
    •控制模式 - BTA 傳輸過程:LP-11→LP-10→LP-00→LP-10→LP-00
    •控制模式 - BTA 接收過程:LP-00→LP-10→LP-11

  • 狀態轉換關系圖


四、DSI介紹
1、DSI是一種Lane可擴展的接口,1個時鐘Lane/1-4個數據Lane
  • DSI兼容的外設支持1個或2個基本的操作模式:
    • Command Mode(類似于MPU接口)
    • Video Mode(類似于RGB接口)- 必須用高速模式傳輸數據,支持3種格式的數據傳輸
    •  Non-Burst 同步脈沖模式
     • Non-Burst 同步事件模式
     • Burst模式
  • 傳輸模式:
    • 高速信號模式(High-Speed signaling mode)
    • 低功耗信號模式(Low-Power signaling mode) - 只使用數據lane 0(時鐘是由DP,DN異或而來)。
  • 幀類型
    • 短幀:4 bytes (固定)
    • 長幀:6~65541 bytes (可變)  
兩個數據Lane高速傳輸示例

2、短幀結構
  • 幀頭部(4個字節)
    • 數據標識(DI) 1個字節
    • 幀數據- 2個字節 (長度固定為2個字節)
    • 錯誤檢測(ECC) 1個字節
  • 幀大小
    • 長度固定為4個字節
3、長幀結構
  • 幀頭部(4個字節)
    • 數據標識(DI) 1個字節
    • 數據計數- 2個字節 (數據填充的個數)
    • 錯誤檢測(ECC) 1個字節
  •數據填充(0~65535 字節)
    • 長度=WC*字節
  • 幀尾:校驗和(2個字節)
  • 幀大小:
    • 4 + (0~65535) + 2 = 6 ~ 65541 字節
4、幀數據類型


五、MIPI DSI信號測量實例
1、MIPI DSI在Low Power模式下的信號測量圖
  
2、MIPI的D-PHY和DSI的傳輸方式和操作模式

• D-PHY和DSI的傳輸模式
   • 低功耗(Low-Power)信號模式(用于控制):10MHz (max)
   • 高速(High-Speed)信號模式(用于高速數據傳輸):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(類似于MPU接口)
   • Video Mode(類似于RGB接口)- 必須用高速模式傳輸數據

3、小結論
• 傳輸模式和操作模式是不同的概念
• Video Mode操作模式下必須使用High-Speed的傳輸模式
• Command Mode操作模式并沒有規定使用High-Speed或Low Power的傳輸模式,或者說
• 即使外部LCD模組為Video Mode,但通常在LCD模組初始化時還是使用Command Mode模式來讀寫寄存器,因為在低速下數據不容易出錯并且容易測量。
• Video Mode當然也可以用High-Speed的方式來發送指令,Command Mode操作模式也可以使用High-Speed,只是沒有必要這么做







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