一文解析圖像顯示MIPI接口

MIPI CSI-2 （MIPI?Camera Serial Interface 2），移動和其他市場中使用最廣泛的攝像機(jī)接口。它以其易用性和支持廣泛的高性能應(yīng)用程序（包括1080p，4K，8K以及更高的視頻和高分辨率攝影）而得到廣泛采用。其由協(xié)議層，應(yīng)用層，物理層構(gòu)成。物理層使用的是D-phy?（主要還是D-phy）跟C-phy。

MIPI DSI（MIPI Display Serial Interface）定義了主機(jī)處理器和顯示模塊之間的高速串行接口。該接口使制造商能夠集成顯示器以實(shí)現(xiàn)高性能，低功耗和低電磁干擾（EMI），同時減少引腳數(shù)并保持不同供應(yīng)商之間的兼容性。設(shè)計人員可以使用MIPI DSI為最苛刻的圖像和視頻場景提供出色的色彩渲染，并支持立體內(nèi)容的傳輸。其物理層也是采用的D-phy

D-phy 是MIPI聯(lián)盟的物理層小組所發(fā)布的物理層標(biāo)準(zhǔn)，該小組還發(fā)布其他物理層標(biāo)準(zhǔn)，?A-phy , C-phy , M-phy。

D-phy V1.0 標(biāo)準(zhǔn)指出,其使用了兩種傳輸數(shù)據(jù)的模式，高速模式（High Speed，HS）和低功耗模式（Low Power，LP），兩種模式使用不同的傳輸電平和傳輸機(jī)制。D-phy每個數(shù)據(jù)通道使用兩條線（HS跟LP在每個通道下是共用的傳輸線），時鐘通道使用兩條線。這說明了用于最低配置的時候需要四根線。在高速模式下，每個通道在兩側(cè)均終止，并由低擺幅差分信號（SLVS）驅(qū)動。在低功耗模式下，所有電線均采用單端和非終端方式操作。

在HS模式下其速率可達(dá)到500Mbps，DDR（dual-edged data transmission）模式。通過采用突發(fā)模式通信，可以降低有效數(shù)據(jù)吞吐量。低功耗模式下的最大數(shù)據(jù)速率為10Mbps。

D-PHY電氣子層指出高速信號（HS）采用的差分電平傳輸?shù)臄[幅較低，一般為200 mV，而低功耗信號（LP）單端電平傳輸?shù)臄[幅較大，一般為1.2V。

HS的發(fā)送端的電路結(jié)構(gòu)如圖，是由兩個CMOS組成的差分輸出電路，由其DC參數(shù)可以得到，其差分壓擺幅度是140~270mV，一般值為200mV，單端輸出阻抗為40~62.5 ohm，這個參數(shù)可以幫助我們設(shè)計接收端電路板時做好阻抗控制與匹配，以保證信號完整型。Lattice FPGA內(nèi)部并沒有這樣的IO buffer，所以只能通過使用其他的IO buffer?做電平轉(zhuǎn)換，以滿足這樣的要求。

LP的發(fā)送端電路圖，其為LVCOMS12結(jié)構(gòu)輸出，Lattice FPGA?擁有LVCOMS12 IO buffer，加上外部端接電阻，可以滿足輸出阻抗110 Ohm的要求。

HS與LP的接收端與普通的LVDS，CMOS接收端并無多大區(qū)別。由于Lattice?可以接收200mV的SLVS,只要選擇固定的IO bank就行，值得一提的是Lattice?器件的tureLVDS?管腳有限，使用LVDS25E需要外接端接電阻，端接電阻Zid一般為100 ohm，與LVDS外部端接保持一致。當(dāng)然，LVDS?跟LVDS25E所能接收的速率是不一樣的，這一點(diǎn)需要注意。

Lattice MIPI csi-2與?DSI?除了使用crosslink器件解決方案，其他器件都需要自己添加與設(shè)計D-phy的電氣子層，因?yàn)閏rosslink器件更像一個可編程的ASIC，普通的FPGA是沒有下圖這樣的物理資源。

MIPI D-phy 發(fā)送端的設(shè)計需要使用到LVDS25E的資源，LVDS25E是通過?Lattice?的8mA CMOS輸出buffer，構(gòu)成的橋式電路。通過外部電阻構(gòu)成的分流網(wǎng)絡(luò)，可以模擬出LVDS?的輸出。

改變這個電阻網(wǎng)絡(luò)，可以模擬出D-phy HS?輸出電平與LP電平，LP電平使用的?IO buffer?為LVCMOS12。Lattice官方給好的數(shù)據(jù)是RH=330 ohm?，RL =50 ohm，當(dāng)然該bank的電源要使用2.5V，若使用3.3V，則需要根據(jù)速率與信號完整性自己進(jìn)行設(shè)計。

對于接收端，由于Lattice?的LVDS IO buffer?支持SLVS?電平，只需要在LP接收端使用LVCMOS12?的?IO buffer，且外部添加RT=50 ohm的端接電阻即可。當(dāng)LVDS IO資源不夠時，可以采用LVDS25E，這將需要外端接100 ohm電阻，并且MIPI CSI-2跟MIPI DSI?的工程綜合后，布局布線會報錯，這時則需要自己優(yōu)化好FPGA內(nèi)部布局布線等。

編輯：黃飛

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