如何準(zhǔn)確抓取并分析MIPI DSI圖像控制信號(hào)？

MIPI DSI做為圖像顯示接口的標(biāo)準(zhǔn)，如今已被廣泛應(yīng)用。熟悉的工程師都知道，我們可以通過(guò)一段代碼輕松的將顯示屏點(diǎn)亮，然而對(duì)于一塊已經(jīng)點(diǎn)亮的屏，我們?nèi)绾螠?zhǔn)確抓取并分析其控制信號(hào)呢？接下來(lái)就和大家探討一下。

一、MIPI DSI概述

MIPI是MIPI聯(lián)盟發(fā)起的為移動(dòng)應(yīng)用處理器制定的開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)，旨在把手機(jī)內(nèi)部的接口如攝像頭、顯示屏、射頻/ 基帶等標(biāo)準(zhǔn)化，從而減少手機(jī)設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和增加系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性。MIPI聯(lián)盟下設(shè)不同的工作組，MIPI DSI 就屬于 Display 工作組制定的關(guān)于顯示模組接口的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 MIPI DSI顯示應(yīng)用

MIPI DSI 協(xié)議使用 D-PHY 標(biāo)準(zhǔn)作為物理層傳輸，D-PHY 屬于單向或者半雙工傳輸機(jī)制，傳輸狀態(tài)分為低功耗和高速兩種，低功耗（LP）狀態(tài)(1.2V)下最大傳輸速率為 10Mb/s，主要用于傳輸控制命令。高速（HS）傳輸狀態(tài)(0.2V) 下最小80Mb/s 最大1.5Gb/s，用于傳輸高速圖像數(shù)據(jù)。

圖2 D-PHY整體框圖

如何準(zhǔn)確的捕捉到該圖像顯示信號(hào)，那么首先我們要對(duì)這兩種傳輸模式有一個(gè)充分的了解：

1、如上圖所示，從數(shù)據(jù) Lane 的狀態(tài)來(lái)劃分，D-PHY一共分為兩種狀態(tài)，即低功耗狀態(tài)（LP）和高速狀態(tài) （HS）， LP 狀態(tài)下主要是發(fā)送一些控制類(lèi)的命令，數(shù)據(jù)量相對(duì)較?。↙P 狀態(tài)下也可以發(fā)送圖像數(shù)據(jù)，在 LPDT 模式下就可以），采用單端數(shù)據(jù)傳輸。HS 狀態(tài)下主要是進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的圖像數(shù)據(jù)的傳輸，采用差分傳輸。

圖3 單端和差分信號(hào)

2、HS 狀態(tài)下，通道狀態(tài)是差分?jǐn)?shù)據(jù)0或者1，當(dāng) Dp（300mv）比Dn（100mv）高時(shí)定義為 1，當(dāng)Dn（300mv）比 Dp（100mv）高時(shí)定義為 0，此時(shí)典型的線(xiàn)上差分為 200mv。在 LP 狀態(tài)下，通道狀態(tài)不再是差分信號(hào)，而是相互獨(dú)立的信號(hào)，根據(jù)Dp和Dn的電平狀 態(tài)分為 LP11、LP00、LP10、LP01，此時(shí)將1.2V定義為1，將0v定義為 0。

圖4 HS、LP狀態(tài)線(xiàn)電平

二、如何準(zhǔn)確分析圖像顯示信號(hào)

通過(guò)前面的介紹，相信大家已經(jīng)了解到其實(shí)對(duì)于MIPI DSI信號(hào)我們主要是對(duì)其低速初始化控制部分和高速數(shù)據(jù)傳輸部分進(jìn)行分析，而初始化部分可以說(shuō)是我們整個(gè)信號(hào)的敲門(mén)磚，只有準(zhǔn)確抓到它的波形，才能分析整個(gè)屏是如何點(diǎn)亮的，才能對(duì)其后面的高速信號(hào)有一個(gè)正確的分析。

首先我們要準(zhǔn)確觸發(fā)到其初始化控制信號(hào)，一般為低速信號(hào)，傳輸速率為10Mb/s，示波器的帶寬最好在200M以上，這樣才能保證信號(hào)的準(zhǔn)確性，我們采用ZLG致遠(yuǎn)電子的ZDS4054Plus 500M帶寬示波器進(jìn)行測(cè)試。

如下圖所示為我們測(cè)試的一塊未知屏控制板的圖像初始化信號(hào)，通過(guò)下面的事件表我們可以看到，其工作在LPDT模式下，此模式下可以將屏幕點(diǎn)亮并傳送一些圖像數(shù)據(jù)，同時(shí)配合標(biāo)配的協(xié)議解碼功能可以將數(shù)據(jù)輕松的列舉出來(lái)，便于分析。

圖5 MIPI DSI 低速信號(hào)測(cè)試

對(duì)長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)異常分析時(shí)，可在示波器的縮放模式下使用雙ZOOM多窗口顯示的功能，對(duì)信號(hào)進(jìn)行多窗口異常監(jiān)測(cè)和分析，可就某一個(gè)數(shù)據(jù)幀或某一個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行分析，通過(guò)查看放大數(shù)據(jù)細(xì)節(jié)，找出異常。

圖6 雙窗口放大

對(duì)于初始化部分，低速初始化信號(hào)我們可以輕松的抓到，然而對(duì)于現(xiàn)在不同的屏幕廠(chǎng)商，其初始化部分不盡相同，如果初始化采用的為高速信號(hào)，而我們依然使用低帶寬的示波器，有可能抓不到，或是即使抓到的也是錯(cuò)誤波形，不能分析，如下圖所示：

圖7失真的高速初始化波形

所以通過(guò)小編的分析，想必大家也有了一個(gè)簡(jiǎn)單的了解，對(duì)于初始化的信號(hào)控制部分，如果我們采用常規(guī)的1G以下帶寬的示波器沒(méi)有準(zhǔn)確抓到，不要灰心，它有可能是一個(gè)高速信號(hào)，選用更高帶寬的示波器進(jìn)行分析。因此，一款性能指標(biāo)優(yōu)異的測(cè)試工具可以幫助我們快速定位問(wèn)題，加快研發(fā)進(jìn)程。