MIPI CSI與高性能器件結(jié)合實(shí)現(xiàn)更好的圖像信號(hào)

MIPI（Mobile Industry Processor Interface）是MIPI Alliance制訂的接口標(biāo)準(zhǔn)。說(shuō)是一個(gè)接口標(biāo)準(zhǔn)，但它不僅僅是一個(gè)通信協(xié)議，還包括了應(yīng)用層，協(xié)議層，物理層。CSI是由MIPI聯(lián)盟下Camera工作組指定的接口標(biāo)準(zhǔn)，主要由應(yīng)用層、協(xié)議層、物理層組成，而且CSI-2是通道可擴(kuò)展的，最大支持4通道數(shù)據(jù)傳輸、單線傳輸速度高達(dá)1Gb/s。

想要達(dá)到更高的視頻分辨率以及更好的圖像信號(hào)完整性，接口與器件的結(jié)合缺一不可。適用于MIPI協(xié)議的重定時(shí)器、轉(zhuǎn)接驅(qū)動(dòng)器和多路復(fù)用器等器件能夠幫助實(shí)現(xiàn)靈活的信號(hào)路由和更好的信號(hào)完整性，大幅拓展接口傳輸距離。

MIPI CSI解串器實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸

隨著接口中數(shù)據(jù)速率的增加，并行總線的問(wèn)題越來(lái)越多，信道數(shù)量的增多也讓布局的難度越來(lái)越大。大型并行總線會(huì)消耗寶貴的PCB基板空間，解串器給大位寬并行總線帶來(lái)了更低成本、更低功耗地實(shí)現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸?shù)姆桨?。這種傳輸不僅僅只在系統(tǒng)內(nèi)部，在系統(tǒng)與系統(tǒng)之間同樣能夠傳輸。

解串器將大位寬的并行總線壓縮成一條差分串行鏈路，輸出接口輸出反序列化的數(shù)據(jù)。下圖中的STMIPID02集成了兩個(gè)MIPI CSI-2接收器，12位并行輸出接口能夠以高達(dá)200 MHz的速率輸出反序列化像素?cái)?shù)據(jù)。

使用該器件，具有標(biāo)準(zhǔn)8位、10位或12位并行輸入接口的主機(jī)可以連接到具有MIPI CSI-2低壓、全差分位串行、低EMI 接口，節(jié)省大量的板級(jí)空間。有些廠商會(huì)在解串器上集成穩(wěn)壓器，直接為MIPI D-PHY的接收器和內(nèi)核邏輯供電，這樣一來(lái)整個(gè)系統(tǒng)的電源管理也簡(jiǎn)化了不少。

高性能重定時(shí)器帶來(lái)更好的信號(hào)質(zhì)量

高性能的重定時(shí)器，能夠去除高損通道的抖動(dòng)和隨機(jī)噪聲，實(shí)現(xiàn)更好的信號(hào)質(zhì)量。在高數(shù)據(jù)速率下，重定時(shí)器針對(duì)長(zhǎng)軌跡、連接器與電纜擴(kuò)展信號(hào)傳輸范圍進(jìn)行優(yōu)化，避免信號(hào)的完整性收到影響。

最重要的就是抖動(dòng)的補(bǔ)償能力。重定時(shí)器自適應(yīng)均衡能力的高低將直接影響器件的補(bǔ)償能力，一般來(lái)說(shuō)想要實(shí)現(xiàn)最佳的抖動(dòng)補(bǔ)償效果，需要自適應(yīng)均衡能力能夠動(dòng)態(tài)調(diào)整。以TI的MIPI CSI-2 重定時(shí)器為例，在DPHY的輸入端，具有可配置的均衡器。器件會(huì)補(bǔ)償PCB、連接器和電纜相關(guān)頻率損耗和開(kāi)關(guān)相關(guān)損耗，以在CSI-2源設(shè)備和接收設(shè)備之間提供最佳DP電氣性能。

帶寬和低功耗同樣也很重要，足夠大的帶寬才能在長(zhǎng)距離傳輸后呈現(xiàn)高分辨率的攝像頭圖像。低功耗自不必多說(shuō)，尤其是針對(duì)移動(dòng)應(yīng)用，低功耗是前提。高性能的重定時(shí)器都會(huì)針對(duì)移動(dòng)、消費(fèi)類應(yīng)用做優(yōu)化，并在DPHY 鏈路上做檢測(cè)，以便器件切換到低功耗。

MIPI CSI/DSI橋接器轉(zhuǎn)換后的高分辨率

單通道和雙通道的橋接器都很常見(jiàn)，主要將來(lái)自CSI或DSI處理器輸出的視頻流數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使之適合LVDS或eDP顯示面板，并提供足夠的分辨率。

這類器件每條信道的速率肯定是很重要的特性，相比之下器件本身的尺寸和功耗還是設(shè)計(jì)人員選擇時(shí)最先關(guān)注的。器件會(huì)按照符合工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的接口技術(shù)設(shè)計(jì)，使其能夠與多種微處理器兼容，并具有多種功耗管理功能。很典型的就是MIPI定義的超低功耗狀態(tài)（ULPS）。

小結(jié)

MIPI協(xié)議還在逐漸完善逐漸發(fā)展，不單單在手機(jī)行業(yè)，現(xiàn)在無(wú)人機(jī)、自動(dòng)駕駛系統(tǒng)、智能機(jī)器人等領(lǐng)域也都可以看到MIPI協(xié)議的身影。尤其在機(jī)器人領(lǐng)域中，集成了MIPI CSI協(xié)議的FPGA很吃香。實(shí)現(xiàn)更好的視頻分辨率以及更好的圖像信號(hào)完整性，接口協(xié)議與高性能器件的結(jié)合必不可少。