视频基本原理-视频接⼝之-MIPI接⼝（五）
MIPI接⼝
郑云龙个人资料视频基本原理 -视频接⼝之 - MIPI接⼝(五)
前⾯已经简单介绍了MIPICSI和DSI的基本概念， 下⾯就介绍 CSI和DSI的物理层（Phy Layer）。
MIPI CSI/DSI的物理层（PhyLayer）由专门的WorkGroup负责制定，其⽬前的标准是D-PHY。D-PHY采⽤1对源同步的差分时钟和1～4对差分数据线来进⾏数据传输。数据传输采⽤DDR⽅式，即在时钟的上下边沿都有数据传输。
D-PHY是在MIPI CSI-2和DSI应⽤中把图像传感器和显⽰屏与移动⼿机和嵌⼊式应⽤中的SoC连接在⼀起的物理层。它们是应⽤处理器和显⽰屏(使⽤DSI协议)或摄像头和图像传感器(使⽤CSI-2协议)之间的事实标准接⼝。MIPI协议专为满⾜图像传感器和显⽰应⽤的功能需求⽽设计和优化，同时使成本和功耗降到最低。D-PHY经济地实现了⾼速和低速数据流，它通过物理层-协议接⼝(PPI)连接实现了协议层的连接。
如上图所⽰，CSI-2是⼀条⽤于移动应⽤的⾼性能串⾏互连总线，它把摄像头传感器连接到数字图像模块，如主处理器或图像处理器。CSI-2使⽤MIPI D-PHY来作为物理层和⾼速差分接⼝，通常带有好⼏条
数据通道(典型的是1、2、4或甚⾄是8条)和⼀条普通差分时钟通道。出于配置的⽬的，⼀个基于I2C的边带摄像头控制接⼝(CCI)被⽤来连接控制主机和摄像头之间的信号。CSI-2协议⽀持应⽤处理器、摄像头传感器和桥接应⽤中所需的主机和设备接⼝。
D-PHY 描述了⼀同步、⾼速、低功耗、低代价的PHY，包含⼀个时钟lane和⼀个或多个数据lanes。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。
D-PHY⽀持三张不同类型的数据通道：单向时钟通道，单向数据通道和双向数据通道。D-PHY的物理层⽀持HS(HighSpeed)和LP(Low Power)两种⼯作模式。HS模式下采⽤低压差分信号，功耗较⼤，但是可以传输很⾼的数据速率（数据速率为80M～1Gbps），⽀持
100mV到300mV的电压范围；LP模式下采⽤单端信号，数据速率很低（<10Mbps），但是相应的功耗也很低，⽀持0V到1.2V信号电平。两种模式的结合保证了MIPI总线在需要传输⼤量数据（如图像） 时可以⾼速传输，⽽在不需要⼤数据量传输时⼜能够减少功耗。下图是HS和LP模式下的信号电平⽰意图。
下图是⽤⽰波器捕获的MIPI信号，可以清楚地看到HS和LP信号。
具体的发送端和接收端的信号直流（DC）指标可以查阅MIPI规范。
⾼速（HS）模式下的低压差分信号，⽀持100mV到300mV的电压范围，100欧姆的差分阻抗，基本的驱动和接收电路如下：
贾世骏低功耗(LP)模式下，是单端信号，⽀持0V到1.2V信号电平，Dp和Dn可以形成两个独⽴的单端信号链接。
下图是⼀个两个数据通道的物理层D-PHY配置， 其中PPI是物理层接⼝协议，APPI是抽象物理层接⼝协议。
两个数据通道的数据传输例程如下：
标准的数据通道模块的组成如下
如上图所⽰，⼀般情况下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）。三个主要lane类型分别对应的如下：
单向时钟Lane
· Master：HS-TX, LP-TX
· Slave：HS-RX, LP-RX
郑钧 孙峰
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
下⾯简单分析⼀下数据线上⾯的流程，⼀般来说，数据线上有三种运⾏模式：Escape mode, High-Speed (Burst) mode and Controlmode。
下⾯简单介绍MIPI的通道模式和线上电平。在正常的操作模式下，数据通道处于⾼速模式或者控制模式。在⾼速模式下，通道状态是差分的0或者1，也就是线对内P⽐N⾼时，定义为1，P⽐N低时，定义为0，此时典型的线上电压为差分200MV，请注意图像信号仅在⾼速模式下传输；在控制模式下，⾼电平典型幅值为1.2V，此时P和N上的信号不是差分信号⽽是相互独⽴的，当P为1.2V，N也为1.2V时，MIPI协议定义状态为LP11，同理，当P为1.2V，N为0V时，定义状态为LP10，依此类推，控制模
式下可以组成LP11，LP10，LP01，LP00四个不同的状态; MIPI协议规定控制模式4个不同状态组成的不同时序代表着将要进⼊或者退出⾼速模式等；⽐如LP11-LP01-LP00序列后，进⼊⾼速模式。下图为线上电平的图⽰。
根据上述定义，从控制模式的停⽌状态开始的可能事件有下⾯⼏种时序的时序：
· 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Escapemode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的简单时序图：
殷桃的嘴怎么了
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。
High-Speed (Burst) mode的时序图：LP to HS
Turnaround request的时序：
在MIPI的定义⾥，HS操作模式⽤在串⾏⾼速数据传输，LP操作模式⽤在低速(或低功率)数据传输。如果主控制端和从属控制端任何⼀⽅没有数据需要传送，D-PHY便进⼊最省电模式，称为ULPS，代表超低功耗状态。当双⽅恢复通信，则从ULPS过渡到LP操作模式，然后转移到HS操作模式以达到⾼速传输的要求。整个转换过程由主控制端来主导，从属控制端的D-PHY和控制器随之做相应的反应。这样的操作使得MIPI的D-PHY和控制器的省电能⼒远远地超出了以传统SerD es为基础的设计。
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。
总结⼀下，D-PHY物理层Deep操作模式如下图所⽰：
关于视频接⼝的基础知识，可以参考前⽂：
“视频基本原理 -视频接⼝综述”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- CVBS接⼝”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- S-Video 接⼝”，谢苗微博
“视频基本原理 -视频接⼝之- 模拟分量接⼝”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- VGA接⼝”，
浩二天天向上下跪“视频基本原理 -视频接⼝之- SCART接⼝”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- SDI接⼝（⼀）”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- DVI接⼝（⼀）”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- HDMI接⼝（⼀）”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- DP接⼝（⼀）”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- MHL接⼝”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- FP-LINK接⼝”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- LVDS接⼝”，
“视频基本原理 -视频接⼝之- MIPI接⼝(⼀）”，“视频基本原理 -视频接⼝之- MIPI接⼝(⼆）”，“视频基本原理 -视频接⼝之- MIPI接⼝(三）”，“视频基本原理 -视频接⼝之- MIPI接⼝(四）”。