MIPI DSI协议简介

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

Camera MIPI DSI协议简介

MIPI联盟的MIPI DSI规范

名词解释

  • DCS (DisplayCommandSet):DCS是一个标准化的命令集,用于命令模式的显示模组。
  • DSI (Display Serial Interface)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 (Camera Serial Interface)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

关于CSI,请参考:https://deepinout.com/camera-terms/easy-to-understand-mipi-csi.html

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 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。

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时实象素流。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

D-PHY介绍

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

  • 两个Lane的 PHY配置如下图

D-PHY介绍

三个主要的lane的类型

  • 单向时钟Lane
  • 单向数据Lane
  • 双向数据Lane

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.
  • D-PHY适用于移动应用
  • DSI:显示串行接口
  • 一个时钟lane,一个或多个数据lane
  • CSI:摄像串行接口

Lane模块

  • 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)

三个主要lane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

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)

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)
  • 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

D-PHY介绍

DSI介绍

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
  • 传输模式:
    • 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

两个数据Lane高速传输示例

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

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

帧数据类型

帧数据类型

MIPI DSI信号测量实例

MIPI DSI在Low Power模式下的信号测量图

MIPI DSI在Low Power模式下的信号测量图

MIPI的D-PHY和DSI的传输方式和操作模式

D-PHY和DSI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的操作模式

  • Escape mode, High-Speed(Burst) mode, Control mode**

    DSI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**

结论

  • 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,或者说即使外部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当然也可以用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
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评论 2

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  1. #1

    camera应该用的是CSI协议,不是DSI

    不二4周前 (09-26)回复
    • 是的,camera用的CSI

      admin4周前 (09-26)回复