MIPI协议学习总结

Posted 2020-06-14

一、MIPI 简介：

　　MIPI（移动行业处理器接口）是Mobile Industry Processor Interface的缩写。MIPI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：

 

二、MIPI DSI规范：

1、名词解释

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

• DSI, CSI (Display Serial Interface , Camera Serial Interface )

• 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 Layer层：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

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实时象素流，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；

 

三、D-PHY介绍 
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 

2、两个Lane的 PHY配置如下图 ：

 

3、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）

 

4、三个主要的lane的类型 :
• 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 

 

5、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

6、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) 

7、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) 
• Turn around 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：

四、DSI介绍

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 

• 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 ：

 

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、数据帧类型

 

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，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。

 

本文参考博客: http://blog.csdn.net/qq160816/article/details/19555957